Резисторен поялник
ТАБЛИЦА ЗА ПОРЪЧКИ:
БОНУСИ:
ДОБАВЯНЕ КЪМ ОТМЕТКИ
Дизайн и поддръжка:Александър Кузнецов
Техническа поддръжка: Михаил Булах
Програмиране: Данил Мончукин
Маркетинг: Татяна Анастасиева
Превод: Наталия Кузнецова
произведено в Украйна
| Енциклопедия по радиоелектроника и електротехника | |
Поялникът е основният „инструмент на труда" на радиолюбител. И предвид широкото използване на много „нежни" полеви транзистори и CMOS микросхеми, към него се налагат много строги изисквания.
Най-често срещаният нагревателен елемент на поялника е нихромна намотка, изолирана от пръта с тънка тръба от слюда. Слюдата има много висока диелектрична константа (не е за нищо, че слюдените кондензатори се считат за най-добрите), така че всички високоволтови пикапи, влизащи в спиралата на поялника през захранващите проводници, преминават почти безпрепятствено към върха му. Ако в същото време върхът на поялника докосне пистата, към която е запоен транзисторът с полеви ефекти (което се случва много често), "животът" на този транзистор е в голяма опасност. Друг недостатък на такива поялници е тяхната ниска якост (дори слаби странични сили при разпояване на елементи, да не говорим за удари, могат да го деактивират).
Очевидно е неудобно постоянно да работите с такъв поялник. Затова много радиолюбители отиват на различни трикове:
- захранвайте поялника с намалено напрежение (12,36 V). Това напрежение е безопасно за полеви транзистори, но поялникът изисква собствен източник с подходящо напрежение;
- увеличаване на дебелината на диелектрика (слюда), което влошава преноса на топлина от нагревателната намотка към върха на поялника;
- използван катонагревателен елемент други материали.
Реших да тръгна по последния път. Със сигурност всеки е виждал мощните домашни резистори от серията PEV. И така, това са готови нагревателни елементи за поялник с мощност 30,60 W! Остава само да се чудим защо описания на поялници, базирани на тях, рядко се срещат в литературата. В крайна сметка мощните резистори са проектирани за значително прегряване. Те безболезнено издържат нагряване до 500 600 ° C, което е няколко пъти по-високо от точката на топене на спойката. Улеснява такова "нестандартно" използване на резистори и фактът, че резисторите PEV-7.5 имат вътрешен отвор с диаметър 5 mm. тези. същия диаметър като върха на стандартен 40-ватов поялник. Дебелината на керамичния диелектрик на резистора е около 3 мм, което не може да се сравни със слой от слюда с дебелина 8 милиметра.
Както показва практиката, е почти невъзможно да се деактивират чувствителни елементи с такъв поялник, дори когато се захранва от 220 V мрежа. Освен това, използвайки резистор, можете да забравите за разрушаването на диелектрика (с поялниците "слюда" това се случва доста често). Друг плюс на поялника "резистор" е голям диапазон от резисторни рейтинги (съпротивления), така че изборът на правилния не е труден и ако нагревателят се повреди, можете просто да смените резистора.
Индустриалните 40-ватови поялници са чудесни за преработка (фиг. 1), въпреки че кутията е лесна за приготвяне сами. Единствената трудност, която може да възникне, е диаметърът на резистора PEV-7.5 (такъв резистор може да разсейва мощност до 50 W за дълго време, докато се нагрява до температури над 500 ° C), малко по-голям от държача на металния накрайник на стандартен поялник. Ако е направен от метална плоча, навита на тръба, ще трябвалеко разширете (разширете) от страната на жилото, така че резисторът да се "изкачи" в него (твърда тръба ще трябва да се изреже по дължината). Резисторът се държи в тръбата поради триене и много надеждно. Тръбата с резистора трябва да се завърти така, че проводниците на резистора да стърчат нагоре - тогава те не пречат толкова много на работата.
Безсмислено е да запоявате проводници към проводниците на резистора - проводниците се нагряват почти до същата температура като самия резистор, т.е. над точката на топене на спойката. Най-добре е да вземете специални щепсели, които се използват в автомобилни радиостанции, хладилници и други домакински уреди, където се изисква осигуряване на надеждни контакти без запояване. Проводниците от резистора се вкарват в отворите на тръбата на държача близо до самата дръжка (температурата там не е много висока и безопасна за изолиране на проводниците), след което се извеждат през дръжката, както обикновено.
За 40W поялник, захранван от автомобилна батерия, резисторът трябва да е около 5,1 ома (той ще произведе около 30W мощност). Това се взема предвид съпротивлението на проводниците (приблизително 1 ом). С това съпротивление поялникът нормално се загрява, ако напрежението на батерията е над 12 V. и не прегрява при максимум (14,4 V).
| Захранващо напрежение, V: | Оптимално съпротивление, Ohm: | Оптимален тип транзистор | |
| Без температурен контролер | С температурен контролер | ||
| 6.3 | 1.5 | 0,82 | IRFZ48.46.KP741A |
| 12.6 | 5.1 | 3.6 | IRFZ48, 46, KP741A,B |
| 15 | 7.5 | 5.1 | IRFZ34. 46, KP741A,B |
| 24 | 20 | 13 | IRFZ14. 46, KP741, KP723 |
| 36 | 43 | 27 | -"- |
| 48 | 75 | 51 | - "- + KT819G, V |
| 63 | 130 | 91 | KT819V, IFR5xx, KP746 |
| 60 | 220 | 150 | - "- + KT817G |
| 100 | 330 | 220 | -"- |
| 127 | 510 | 360 | IRF6XX, KP750, KT850, KT504A |
| 200 | 1300 | 910 | -"- |
| 220 | 1600 | 110 | IRF7XX, KP752, KT850, KT858 |
| 240 | 2000 г | 1300 | -"- |
Ако поялникът трябва да бъде свързан чрез автоматичен термостат (с термодвойка, монтирана на върха), тогава съпротивлението на резистора може да бъде намалено до 3,6. 4,7 ома. Тогава ще се загрее по-бързо - не 2,3 минути, а само 40 секунди, а домашните PEV са практически нечувствителни към текущи претоварвания. За други захранващи напрежения съпротивлението на резистора трябва да е различно, както се вижда от таблицата. Температурният регулатор, за да увеличи ефективността и да намали нагряването на регулиращия елемент, трябва да работи в импулсен режим. Топлинната инерция на поялника е много голяма, а честотата на токовите импулси може да бъде по-малка от 1 Hz. Правенето му твърде голямо (повече от 1 kHz) е нежелателно. Въпреки че капацитетът между бобината на резистора и върха на поялника е незначителен, както знаете, с увеличаване на честотата, капацитетът намалява и ще бъде много по-трудно да се справите с високочестотни пикапи по захранващите проводници.
Домашните резистори са покрити със специална боя, която потъмнява при нагряване (превръща се от зелено в черно). Няма защо да се страхувате от това, когато изстине, отново става зелено. Описаният дизайн работи за мен повече от година и външният вид на резистора не е пострадал през това време. Накрайникът на поялника залепва силнорезистор, но този недостатък е присъщ и на конвенционалните поялници. Освен това е лесно да го избиете, като поставите подходяща пръчка в резистора. Вярно е, че не се опитвайте твърде много - керамичното тяло на резистора лесно се поврежда от силни удари.
Термостатът може да бъде сглобен по най-простата схема (фиг. 2).
От термичните сензори, достъпни за повечето радиолюбители, най-добре е да използвате термистори тук. Невъзможно е да се измерват толкова високи температури с полупроводникови сензори - след няколко часа работа техните характеристики се влошават. Дисковите термистори също трябва да бъдат изоставени - изводите им са запоени с обикновен припой и при нагряване на поялника те падат. Тръбните термистори са добри (случаят е като този на конвенционалните резистори MLT-0,25, само два пъти по-дълъг), но те са доста трудни за коригиране. Първоначалното съпротивление на термистора може да бъде почти всичко. При нагряване той намалява за всички резистори до десетки ома. Преди да прикрепите термистора към върха на поялника, препоръчително е да го увиете (върха) с азбестови нишки или друг топлоустойчив изолатор.
Термостатът е сглобен по класическата схема - компаратор на напрежение на операционен усилвател DA1.1 и тригер на Schmitt на DA1.2. Отличителна черта на чипа LM358 е способността му да сравнява напрежения, които са близки по амплитуда до напрежението на отрицателния захранващ щифт (щифт 4). Повечето други евтини интегрални схеми стачкуват в този режим. Може да се замени с украински ICPA358P или 4-елементен LM324 или KR1401UD2.
Подстригващият резистор R1 регулира температурата на върха. Тъй като съпротивлението му намалява, температурата също намалява. В серия с R1 е желателно да се включи постоянен резистор със съпротивление около 1 kOhm - микросхемата "не обича" данеговите входове подават повече от 4/5 от захранващото напрежение.
Докато температурата на върха е ниска, съпротивлението на термистора R4 е доста голямо, напрежението на директния вход на DA1.1 е по-голямо от напрежението на обратния, а изходът на операционния усилвател е висок. На изхода DA1 2 - същото ниво, транзисторът VT1 е отворен и подава напрежение към поялника. При загряването на последния съпротивлението на термистора намалява и скоро напреженията на двата входа на DA1.1 ще се изравнят. Усилвателят ще започне произволно да превключва (няма обратна връзка и е изключително трудно да се въведе, тъй като обратната връзка работи нормално само когато напреженията на входовете на операционните усилватели са близо до половината от захранващото напрежение, докато в нашия случай те са само стотици миливолта повече от нула).
За борба с високочестотните смущения на изхода DA1.1 към веригата беше добавен тригер на Schmitt на усилвателя DA1.2. Той преминава в състояние на логическа "0" само след като постоянният компонент на сигнала (с всякаква форма и честота) на изхода на усилвателя DA1.1 стане по-малък от 1/4 от захранващото напрежение, т.е. след като поялникът достигне работна температура. Тогава транзисторът VT1 също се изключва. За известно време температурата на върха на поялника се повишава поради термична инерция и напрежението на изхода DA1.1 намалява. След това жилото започва да се охлажда и напрежението на изхода на DA1.1 се увеличава. Веднага след като то (постоянната съставка) надвиши 3/4 от захранващото напрежение, тригерът DA1.2 превключва отново и поялникът започва да се нагрява.
Захранващото напрежение трябва да бъде в рамките на 5,20 V, напрежението U2 (на товарния резистор) може да бъде всяко. Но самият резистор (съпротивление и мощност) и транзисторът VT1 трябва да бъдат изчислени за него. Когато използвате биполярни транзистори между изхода на DA1.2 и основата на транзистора, имате нужда от резистор със съпротивление 100.470 Ohm(колкото по-ниско е напрежението, толкова по-ниско е съпротивлението), емитерът VT1 е свързан към общ проводник. И двете напрежения може да са нерегулирани. Токът, консумиран във веригата U1, не надвишава десет милиампера.
Желателно е в устройството да се използват транзистори с полеви ефекти, особено когато напрежението U2 е по-малко от 100 V. Тогава транзисторът ще бъде студен и цялата верига може да бъде скрита в дръжката на поялника. Биполярен транзистор при това напрежение се нуждае от малък радиатор. Капацитетът на кондензатора C3, за по-надеждна работа, е желателно да се увеличи. Ако е невъзможно да се зададе желаната температура с резистора R1, тогава съпротивлението R3 трябва да бъде намалено или, по-добре, термисторът R4 трябва да бъде избран с голямо съпротивление.
Автор: А.Колдунов, Гродно.
Вижте други статиив раздела Радиолюбителски технологии.
Препоръчваме изтегляне от нашата безплатна техническа библиотека: