Для того, что бы получить качественную и красивую пайку требуется поддерживать определенную температуру жала паяльника в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю самодельный регулятор температуры нагрева паяльника, которая с успехом может заменить многие промышленные несравнимые по цене и сложности.

Главное отличие схемы представляемого регулятора температуры паяльника от многих существующих, это простота и полное отсутствие излучающих радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Электрические принципиальные схемы регуляторов температуры паяльника

Внимание, ниже приведенные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы опасно для жизни!

Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой. Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры. Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора температуры паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получиться громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. Что бы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление межу анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение межу его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядиться до напряжения 2-5В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма). При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличиться, ток заряда конденсатора С1 уменьшиться и надо будет больше времени, что бы напряжение на нем достигло 2-5В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36В или 24В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 ватт при напряжении 36В будет потреблять ток 1,1А.

Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи

Так как меня регуляторы, излучающие помехи не устраивали, а подходящей готовой схемы регулятора температуры для паяльника не нашлось, пришлось взяться за разработку самому. Более 5 лет регулятор температуры служит безотказно.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4). Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться. Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядиться до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядиться, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служить для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.
Конструкция и детали регулятора температуры

Все детали регулятор температуры размещены на печатной плате. Так как схема не имеет гальванической развязки с питающей сетью, плата помещена в небольшую пластмассовую коробку, которая одновременно является вилкой. На стержень переменного резистора R5 одета пластмассовая ручка.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.
Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Диоды VD1- VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300В и ток не менее 0,5А. VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9В. Конденсаторы любого типа. Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт. Регулятор температуры настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Мобильный паяльник

Даже людей, которые с паяльником на «ты», часто останавливает невозможность выполнить пайку проводов из-за отсутствия электрической подводки. Если место пайки находится не далеко и есть возможность протянуть удлинитель, то не всегда безопасно работать с паяльником, запитанным от электрической сети напряжением 220 вольт, в помещениях с высокой влажностью и температурой, с токопроводящими полами. Для возможности паять в любом месте и безопасно, предлагаю простой вариант автономного паяльника.

Питание паяльника от аккумулятора UPS компьютера

Подключив паяльник к аккумулятору ниже приведенным способом Вы не будете привязаны к электрической сети и сможете паять где понадобится без удлинителей с соблюдением требований правил безопасного проведения работ.
Понятно, что бы паять автономно, нужен аккумулятор большей емкости. Сразу вспоминается автомобильный. Но он очень тяжелый, от 12 кг. Однако есть и другие типоразмеры аккумуляторов, например, применяемые в бесперебойных блоках питания (UPS) компьютерной техники. При весе всего 1,7 кг они имеют емкость 7 А*час и выдают напряжение 12 В. Такой аккумулятор вполне можно легко транспортировать.

Для того, что бы обыкновенный паяльник сделать мобильным, нужно взять пластинку фанеры, просверлить в ней 2 отверстия диметром равным толщине провода опоры для паяльника и приклеить пластину к аккумулятору. При выгибании опоры ширину места установки паяльника нужно сделать чуть меньше, диаметра трубки с тепло нагревателем паяльника. Тогда паяльник будет вставляться с натягом, и фиксироваться. Будет удобно хранить, и транспортировать.

Для пайки проводов диаметром до 1 мм подойдет паяльник, рассчитанный для работы на напряжения 12 вольт и мощностью от 15 ватт. Время непрерывной работы от свежее заряженного аккумулятора паяльника составит более 5 часов. Если планируется паять провода большего диаметра, то надо уже брать паяльник мощностью 30 - 40 ват. Тогда время непрерывной работы составит не менее 2 часов.

Для питания паяльника вполне подойдут аккумуляторы, которые уже не могут обеспечить нормальную работу бесперебойных блоков питания из-за потери со временем своей емкости. Ведь для питания компьютера нужна мощность от 250 ватт. Даже если емкость аккумулятора снизилась до 1 А*часа все равно он обеспечить работу 30 ватного паяльника в течении 15 минут. Этого времени вполне достаточно для выполнения работы по пайке нескольких проводников.

В случае разовой необходимости выполнения пайки, можно на время изъять из бесперебойного блока питания аккумулятор и после пайки вернуть его на место.

Осталось на концы провода паяльника установить запрессовкой или пайкой разъемы, надеть их на клеммы аккумулятора и мобильный паяльник готов к эксплуатации.