Регулятор нагрева паяльника

[Slabovik]

Частенько спрашивают, а почему ты паяешь не паяльной станцией, а "дедушкиным" паяльником (https://www.google.com/search?q=%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D1%8B%D0%B9+%D0%BF%D0%B0%D1%8F%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%BA)? Ну... потому, что им удобнее. Не везёт как-то на паяльные станции - не могут они прогреть паяемое нормально своими тонюсенькими жалами. А у "дедушкиного" паяльника жало объёмное медное, не только хранящее солидный запас тепла, но и способное его быстро отдать куда надо.

Но есть незадача - купить "дедушкин" паяльник и сегодня не проблема, проблема в другом - те, кто их делает, очень сильно экономят на нагревателе, из-за чего жала сильно перегреваются и быстро выходят из строя. Да и паять перегретым жалом не выходит - даже припой быстро с него слезает, не говорю уже про горящую в секунды канифоль.

Однако проблема решается просто - нужно всего лишь уменьшить мощность на нагревателе. При помощи электроники это совсем просто. Есть два пути. Один - это приделать фазоимпульсный регулятор, говоря по простому, диммер. Второй - это медленно коммутировать "вкл-выкл", как это делают практически все электроплиты.

Фазоимпульское регулирование имеет некоторый недостаток. В силу некоторых свойств используемых для коммутации тринисторов, схемы склонны к генерации помех радиочастотного диапазона (из-за лавинного процесса коммутации, тут можно вспомнить искровые передатчики - вот всё то же самое, только антенной служит вся проводка электросети).

А вот медленное коммутирование по типу "вкл-выкл" можно сделать совершенно беспомеховым. Для этого тринистор нужно открывать всегда в самом начале полупериода, когда напряжение на нём невелико только начинает расти.

Есть разные реализации генерации "вкл-выкл". Раньше их обычно делали на мультивибраторе, но нынче как-то удобнее стало использовать для этого микросхему типа NE555 - результат получается стабильнее. Ну, а для "отслеживания" момента, когда включать тринистор, тоже стали делать специальные микросхемы. В итоге схема получается совсем-совсем простой.



Здесь NE555 генерирует импульсы регулируемой при помощи R2 ширины, которые подаются на U2, которая в свою очередь, управляет тринистором (симметричным, его также называют симистором) и заодно следит, чтобы тринистор включался строго в момент перехода напряжения через 0 (т.е. в самом начале полупериода), чем и обеспечивается отсутствие помех при коммутации.

Указанные на схеме тип тринистора вполне достаточен для самых мощных паяльников. Его нужно установить на небольшой радиатор. От ёмкости C1 зависит период вкл-выкл, при указанной на схеме он примерно четыре-шесть секунд - это вполне нормально т.к. тепловая инерция паяльника огромна. R1 ограничивает минимальную мощность. Это процентов 30-35 - меньше иметь тоже нет смысла. R3 же чуть (на какую-то дольку процента) ограничивает максимальную мощность, но без него нельзя - он не позволяет превышать ток заряда C1, которым можно вывести из строя выход Out микросхемы.

Всё остальное вроде не должно вызывать вопросов.

Регулятор рабочий, собирал неоднократно. Вот пара примеров рисованных когда-то плат (вид со стороны меди)



Да, одно замечание. На R2 обязательно должна быть полностью пластиковая ручка, без всяких винтиков, через который, конечно же чисто теоретически, может током пощекотать - всё-таки схема имеет плотненькую гальваническую связь с сетью, а там достаточно злое на причинение неприятностей напряжение...

[Shaman]

Смотрю я на это, смотрю и решился собрать.
Детали пришли, буду пробовать.


Даже ламинатор для этого прикупил. 

[Slabovik]

О, таки решился! Это хорошо 
Тут в этой схеме главное Моки не перепутать. Здесь нужна с контролем перехода через ноль.

[Shaman]

Моки

Что простите!? 
Вы откуда достаёте этот жаргон? 

Я просто купил всё согласно схемы представленной выше.

[Slabovik]

MOC306x
M = 'м'
O = 'о'
С = 'к', как в слове Moscow, ну или Moscú, если вы францэ

Зы: тебе надо бы ещё на HER'ы внимание обратить - занятнейшие приборы )

[zenon]

Жаргонные сленговые словечки цепляются, некоторые нормально вписываются, а есть такие, которые не могу принять почему-то, например трухол, клацеры итп.
Хотя с клацерами смешно, как буд-то кто-то сидит и зубами клацает около индуктивности...

[Shaman]

Угу, понятно, а мне старшие товарищи в личном разговоре заявляют, что не важно как я привык это называть. Называй правильно, как положено. А оказывается, что положено как бог на душу.   

[Slabovik]

Давайте не будет раздувать. MOC - он есть на исходной схеме, и произносится это именно 'мок', хотя действительно, это "симисторная оптопара со схемой слежения за нулевым напряжением". Однако, насколько же я знаю ваши случаи (а ваша реплика именно в мой огород, даже не пытайтесь отвертеться) все основаны на замене общепринятых понятий вашими собственными соображениями, про которые вообще никто кроме вас не в курсе.

[Shaman]

Даже и не пытаюсь  , но жаргон ведь так и появляется. Один сказал другому понравилось.

[Shaman]

А зачем у вас 2 посадочных места под стабилитрон, чтобы поставить какой найдётся?

[Slabovik]

Использовать можно как угодно, равно также как и не использовать. Разводка - не догма, а только пример, как этого можно сделать.

[Shaman]

Благодарю, я понимаю, что разводка пример. Просто я человек мнительный и малообразованный, поэтому заметив лишнюю деталь лучше переспрошу. 
Пока делал, возникло ещё пару вопросов:
1. Я правильно понимаю, что резисторы R7, R8 токозадающие?
2. Какая обычно ёмкость берётся для фильтрующего конденсатора между ногами 1 и 8 таймера (в схеме его нет)?

[Slabovik]

1. Резисторы защищают от сверхтока при включении. Сверхток приводит к деградации и выходу из строя конденсатора C4. Номинал не критичен, указанный на схеме оптимален. Хотя резисторы тоже ограничивают ток, основным токозадающим компонентом является C4.
2. Конденсатор между ногами 1 и 8 на схеме присутствует - это C3, его ёмкость 47 мкФ, напряжение не менее 16 вольт. Можно поставить и 100 мкФ...
Схема питания не самая удачная (конденсатор параллельно стабилитрону), но в данном применении её параметров вполне достаточно для нормальной работы всего устройства.

[Shaman]

Благодарю.

...Номинал не критичен...

Не совсем понял для чего не критичен, для резисторов, конденсатора или и того и другого.

2. Конденсатор между ногами 1 и 8 на схеме присутствует - это C3.

Так стоп, а это тогда что, я про него спрашивал?

...его ёмкость 47 мкФ, напряжение не менее 16 вольт.

Жаль, что в схеме не указано напряжение конденсаторов. Посчитать у меня тяму не хватает, а раз стабилитрон стоит на 8,2V я конденсатор C3 на 10V взял.

[Slabovik]

1. Речь была про резисторы. Значит, всё про резисторы, если явно не указано иное.
2. Это тоже C3. На схеме его нет т.к. он не нужен.
3. 10 вольт тоже приемлемо, но на грани (без права на ошибку).

зы: знание общих принципов избавило бы от необходимости всякий раз по-новой объяснять каждую из горы мелких деталей. Например, сравнение Xc с R7+R8 в пункте 1...
Просто соберите согласно схемы, и всё. И, да... плата - это НЕ схема.

[Shaman]

Ура! Я кажется разобрался. Поправьте если не прав.
Конденсатор С4 ограничивает переменный  ток потому, что пока он заряжается ток по нему течет, а как только он полностью заряжен перестаёт.
Расчет тока идёт по формулам: Для данной схемы реактивное сопротивление получается около 14,5 кОм и ток 0,015А.
А резисторы R7 и R8 ограничивают ток до 0,15А когда, в момент включения, С4 разряжен и для переменного тока представляет короткозамкнутую цепь. Стабилитрон ограничивает напряжение в нагрузке и не даёт ему расти выше 8,2V и поскольку ток ограничен, то стабилитрон не получает теплового пробоя и может пропустить через себя 220V.
Но с рассеиваемой мощностью на стабилитроне я пока не разобрался. Стабилитрон стоит после диодного моста, и выпрямленное напряжение будет около 300V    300*0,015=4,5Wt Разве может стабилитрон на фото вашего девайса рассеивать такую мощность он вроде полуваттный.
Где я ошибаюсь?

[Slabovik]

По сопротивлениям верно.
По мощности не верно т.к. стабилитрон будет рассеивать только разницу между тем, что "даёт" схема питания (из конденсатор и резисторов) и что не "съела" основная схема. Предельный случай, если основную схему отключить вовсе, то всё поступающее будет "сжигаться" на стабилитроне, а это 15 мА * 8,5 вольт = 0,125 Вт, что хотя и горячо, но вполне допустимо для данной стеклянной бусины.

В момент же включения стабилитрон не работает т.к. поступающий заряд поглощается разряженным C3. Напряжение же распределяется пропорционально ёмкостям. Опять же удобно рассматривать предельный случай: 350 вольт * (0.22 мкФ / 47 мкФ) = 1,6 вольта, что очень далеко до начала работы стабилитрона.

зы: эти мелкие узлы как раз удобно и наглядно моделируются в MicroCAP, он воочию даёт представление о том, что там будет происходить при тех или иных условиях.

[Shaman]

Пока не понятно, разбираюсь дальше. Это что за формула 350 вольт * (0.22 мкФ / 47 мкФ) = 1,6 ? Хотя бы название дальше загуглю.

[Slabovik]

Эта "формула" называется 'пропорция'

Напряжение же распределяется пропорционально ёмкостям

[Shaman]

Я не понимаю как связано напряжение и ёмкость в этой формуле. Почему в этой формуле ёмкости делятся друг на друга. Почему меньшая на большую. Почему при напряжении в вольтах ёмкость не в фарадах. И ещё куча других почему с которыми я хочу разобраться. Поскольку вы вряд ли на это ответите я и спросил название формулы. 
Сам я её пока найти не могу.

[Slabovik]

Просто я даже предположить не мог, что настолько всё запущено...
Просто разделите 0.22 на 47
А потом разделите 0.00000022 на 0.000047
Результат сравните...
Ничего, что в одном месте были разделены микрофарады на микрофарады, а в другом фарады на фарады?

А что такое "пропорции" вы тоже не в курсе? И как связаны заряд, ёмкость, напряжение?..

[Shaman]

А вы любитель давать косвенные ответы на прямые вопросы.    Но в моём случае полезно мозг напрягает. 
Да с математикой у меня очень плохо, также как некоторые люди не могут читать книги, я не понимаю математику, это не объяснить другому человеку. 
Но к сути это не относится.
Про фарады и пропорции понятно.

А вот связь заряда, ёмкости, напряжения я знаю только в формуле Q=C∙U, но здесь на выходе получаются кулоны, а у вас вольты, хотя и там и там вольты умножаем на фарады. Всё для меня дальше тупик. 

[Shaman]

Неполное понимание работы схемы не мешает продолжать рисовать.
Плату набросал, буду проверять на ошибки. Если что-то заметите можно ткнуть носом 

[Shaman]

Вообчем вот окончательный вариант.





Первый пуск без нагрузки, ничего не бахнуло, на двух платах 


Благодарю за помощь, но разбираться, как это работает, я буду всё равно 

Кикадовский проект во вложениях, вдруг пригодится.

[Сергеj]

Этот регулятор будет работать с китайским столиком с подогревом?