docAAmmmaaatttooorrrssskkkaa sstttaaacccjjjaaa
download 
Reklamacja Transkrypt
AAmmmaaatttooorrrssskkkaa sstttaaacccjjjaaa
Forum Czytelników Amatorska stacja lutownicza Zalety: • Współpraca z lutownicami Elwik lub podobnymi • Płynna regulacja temperatury grota od 240oC do 420oC • Wbudowany termometr elektroniczny • Przycisk czuwania Lutowanie i rodzaje lutownic Lutowanie to proces łączenia jedno− lub róż− noimiennych materiałów metalicznych za pomocą roztopionego metalu zwanego lu− tem. Połączenie uzyskiwane jest dzięki zja− wisku włoskowatości i zwilżania. Zależnie od temperatury topnienia lutu wyróżniamy lutowanie miękkie i twarde. Nas − elektroni− ków − interesuje głównie lutowanie miękkie, którego górną temperaturę przyjmuje się na 450oC. Do lutowania amatorskiego używane jest obecnie najczęściej spoiwo typu LC−60 w postaci drutu o różnych średnicach z topni− kiem wewnątrz. Warto więc wiedzieć o nim więcej. Otóż zawiera ono około 60% cyny i 40% ołowiu (czasem zawiera dodatki mie− dzi ok.2% lub srebra ok.4%, polepszające przewodnictwo i zwiększające trwałość gro− ta). Temperatura topnienia wynosi od 183oC do 190oC. Ze względu na obecność szkodliwych substancji warto stosować wy− ciągi spalin, nawet prowizoryczne. Lutownica stanowi najbardziej niezbędne narzędzie w pracowni elektronika. Bez lu− townicy trudno wyobrazić sobie wykonanie nawet najprostszego układu elektronicznego. Od jej jakości zależy trwałość i niezawod− ność wykonanego układu. Wielu elektroni− ków hobbistycznie budujących układy wyko− rzystuje ciężkie lutownice transformatorowe, bądź marnej jakości lutownice grzałkowe Elektronika dla Wszystkich z dalekiego wschodu. Ich używanie prowadzi często do zwarć ścieżek i powstawania zim− nych lutów, dlatego układy amatorskie czasa− mi nie działają. Dobra lutownica zapewni prawidłowy montaż układów zarówno tech− niką przewlekaną jak i SMD. Istnieje kilka rodzajów lutownic wyko− rzystywanych do różnych celów: • Transformatorowe • Grzałkowe (oporowe) bez stabilizacji temperatury • Grzałkowe z magnetyczną stabilizacją temperatury • Grzałkowe z elektroniczną regulacją tem− peratury • Inne, np. ultradźwiękowe, stosowane do specjalnych celów Lutownicę oporową wraz z układem elek− tronicznej regulacji temperatury nazywamy stacją lutowniczą. Właśnie takie urządzenie opisuje poniż− szy artykuł. Głównym założeniem przy pro− jektowaniu była prostota i użyteczność. Prze− glądając katalogi urządzeń lutowniczych wy− brałem najbardziej praktyczne cechy. Po− wstały projekt, o walorach profesjonalnego urządzenia, zapewni komfortową pracę pod− czas budowania własnych konstrukcji. Lutownica LES−24−1 (60W 24V) Po wykonaniu ogólnego planu stacji przy− szedł czas na zakup lutownicy. Wybór padł na wyrób polskiej firmy Elwik znanej z re− klam w prasie elektronicznej. Oprócz stosun− kowo niskiej ceny, lutownica LES−24−1 ma kilka zalet. Posiada ona dużą moc, zasilana jest bezpiecznym napięciem 24VAC. Tempe− raturę grota mierzy wbudowana termopara typu K (40,7µV/oC). Grot mocowany jest za pomocą sprężyny dociągającej, co ułatwia je− Marzec 2002 go wymianę (może nie wygląda to solidnie, lecz okazuje się całkowicie wystarczające). Dostępny jest szeroki asortyment grotów (w tym do SMD i wylutowywania układów scalonych). W razie uszkodzenia grzałki możliwe jest jej nabycie. Lutownica ma dłu− gość (bez grota i „giętki” kabla) równą 18cm i dobrze leży w dłoni, umożliwiając precy− zyjne ruchy. Lutownicę dołącza się do zasila− cza za pomocą 120−cm elastycznego kabla wyposażonego w typową dla lutownic, sze− ściostykową wtyczkę WM−660 (w firmie El− wik można zakupić odpowiednie gniazdko GM−660). Powyższe informacje podaję dla− tego, że producent nie podaje w swych kata− logach danych o samych lutownicach. Opis układu Po wiadomościach wstępnych przyszedł czas na poznanie działania układu. Rysunki 1 i 2 przedstawiają schemat ideowy stacji lutowni− czej. Termopara wbudowana w grzałkę lu− townicy wytwarza napięcie wprost propor− cjonalne do różnicy temperatur między złą− czem a wolnymi końcami w uchwycie lutow− nicy. Uważny czytelnik spostrzeże, że termo− para włączona jest plusem do masy układu. Takie rozwiązanie jest konieczne, ponieważ faza sygnału odwracana jest przez układ nie− jako trzy razy, czyli nieparzystą krotność. Napięcie z termopary podlega wstępnemu przefiltrowaniu w obwodzie R2,R2A,C1. R2 i R2A kompensują prądy polaryzacji wejść U1. Oczyszczony z szumów sygnał zo− staje wzmocniony we wzmacniaczu U1. Warto zwrócić uwagę, że napięcie z termopa− ry typu K przy temperaturze grota równej 300oC wynosi tylko około 11,4mV. Przy tak małych wartościach napięć konieczne jest użycie precyzyjnego wzmacniacza OP07, który nie wprowadzi znaczącego błędu po− 55 Forum Czytelników miaru. Wzmocnienie stopnia z U1 wynosi 52V/V, co pozwala dobrze wykorzystać pre− cyzję zastosowanego wzmacniacza. Konden− sator C2 dodatkowo oczyszcza napięcie zmniejszając wzmocnienie dla sygnałów zmiennych. Następnie napięcie zostaje wzmocnione w stopniu z U2A. Jego wzmoc− nienie jest regulowane przy pomocy PR1 w granicach od 4,25 do 5,1V/V, co umożli− wia zniwelowanie niedokładności elemen− tów. Kondensator C3 ostatecznie zmniejsza poziom przydźwięku, który na wyjściu, pod− czas pracy grzałki, osiąga wartość 2mVpp. U2A to wzmacniacz sumujący, który jedno− cześnie dodaje do sygnału napięcie 204mV (20,4oC), dzięki obecności R6. Zabieg ten jest konieczny, gdyż pomiar napięcia termo− pary wykazałby temperaturę pomniejszoną o wartość aktualnej temperatury otoczenia. Po wzmocnieniu w wyżej wymienionych ob− wodach (teoretycznie 245,7 razy), na wyjściu U2A otrzymujemy napięcie wprost propor− cjonalne do temperatury grota przy współ− czynniku przetwarzania 10mV/oC. Na przy− kład napięcie dla temperatury grota równej 300oC będzie wynosić 3,00V. Napięcie to tra− fia na wejście termometru zbudowanego na układzie U4 (LM3914). W interesujący spo− sób wykorzystane zostało wewnętrzne źródło napięcia odniesienia tej kostki. Dzięki bufo− rowaniu napięcia referencyjnego przez wtór− nik napięciowy U3, możliwe stało się zasile− nie wielu dzielników rezystorowych. Dostar− czają one napięć wyznaczających zakres po− miarowy termometru oraz napięć dla kompa− ratora U2B. Rozwiązanie to znakomicie uła− twia wykonanie skali (rysunek we wkładce) dla potencjometru P1, gdyż pierwsza i ostat− nia LED wyświetlacza termometru pokrywa się z krańcowymi położeniami P1 (ponadto LM3914 ma skalę liniową i P1 ma charakte− rystykę liniową). Jasność świecenia diod LED wyświetlacza wyznacza rezystor R20. Układ U4 pracuje w trybie punktowym, co zapobiega jego nagrzewaniu i zarazem zmia− nie napięcia odniesienia. Napięcie z wyjścia U2A trafia jednocześnie na jedno z wejść komparatora U2B, do którego R8 i R9 wpro− wadzają histerezę szerokości ok. 8mV. Na− pięcie na drugim wejściu komparatora U2B może pochodzić z suwaka P1 (zakres zmiany napięć 2,40V do 4,20V), lub z dziel− nika, na wyjściu którego panuje napięcie 1,83V. Wyboru dokonujemy przełącznikiem S1, którego druga sekcja załącza kontrolkę D1. Z wyjścia komparatora sterowany jest stopień wyjściowy z tranzystorem T1. Załą− cza on element wykonawczy. W naszym przypadku jest to zespół triak−optotriak. Za− pewnia on bezgłośną, niezawodną pracę. Po− nieważ przez grzałkę i element wykonawczy płynie prąd 2,5A konieczne jest zastosowanie niewielkiego radiatora chłodzącego triak. Za− łączenie grzałki sygnalizuje świecenie D12. Grot lutownicy zgodnie z zasadami ochrony ESD uziemiony jest poprzez rezystor 1MΩ. Odpowiednich napięć do poprawnej pracy układu dostarcza symetryczny zasilacz stabi− lizowany złożony z mostka Graetza, konden− satorów filtrujących i stabilizatorów U6, U7. Stacja lutownicza zasilana jest poprzez trans− formator toroidalny o mocy minimum 70W z dzielonym uzwojeniem 2x12VAC. Niewielką nadwyżkę mocy transformatora można wykorzystać do zasilania wentylatora wyciągu spalin. Montaż i uruchomienie Stacja lutownicza składa się z dwóch płytek jednostronnie miedziowanych, które trzeba wykonać we własnym zakresie. Płytka prze− dnia mocowana jest pionowo za pomocą od− powiednich tulejek, co pozwala na upakowa− nie urządzenia w niewielkiej obudowie meta− lowej T−43. Montaż płytek przeprowadzamy w typowy sposób zaczynając od elementów najmniejszych, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych i triaku z radiatorem. Pod układy scalone warto wlutować podstawki. Połączenia w obwodzie grzałki należy wyko− nać przewodem o odpowiednio dużym prze− kroju poprzecznym. Połączenia zacisków termopary wykonujemy cienkim przewodem ekranowanym lub skrętką przewodów. Rys. 2 Rys. 1 56 Marzec 2002 Elektronika dla Wszystkich Forum Czytelników Rysunek 3 opisuje rozkład wyprowadzeń gniazdka GM660 dla lutownicy LES−24−1. W przypadku zastosowania lutownicy o in− nym złączu możemy łatwo zidentyfikować położenie wyprowadzeń przy użyciu omo− mierza. Między wyprowadzeniami grzałki występuje rezystancja ok. 10Ω, a termopara ma opór rzędu 1Ω. Polaryzację wyprowa− dzeń termopary można zbadać podgrzewając czubek grota zapalniczką i obserwując znak napięcia pokazywanego przez dołączony mi− liwoltomierz. Uwaga! Gniazdko podłączenia lutownicy należy odizolować od metalowej, uziemionej obudowy (w przypadku obudowy plastykowej problem ten nie występuje). Rys. 3 Po zmontowaniu obu płytek przystępuje− my do połączenia sześcioma przewodami od− powiadających sobie punktów. Po upewnie− niu się, czy nie ma błędów, możemy włączyć zasilanie urządzenia. Jeżeli nie stwierdzimy dymu i ognia, możemy sprawdzić napięcia na wyjściach stabilizatorów i przystąpić do pro− cesu kalibracji. Jest on konieczny głównie ze względu na znaczny rozrzut parametrów między egzemplarzami kostki LM3914. Przebieg kalibracji opiszę w punktach: 1. Kręcąc PR2 ustawiamy napięcie 4,20V na nóżce 6 U3 2. Nóżkę 5 U4 (odlutowujemy przewód łą− czący ją z drugą płytką) podpinamy do punk− tu połączenia R17 i R18 3. Ustawiamy PR3 tak, by zaświeciła się tylko D2 4. Przykładamy sondę termometru cyfrowe− go do czubka grota. Przy pomocy PR1 nasta− wiamy na nóżce 7 U2A napięcie liczbowo odpowiadające temperaturze po podzieleniu przez 10mV 5. Kontrolujemy zakres zmian napięcia na suwaku P1 (powinno być 2,40V do 4,20V ±0,05V) Od dokładności kalibracji i stabilności re− zystorów w kluczowych punktach układu (dzielniki, stopnie wzmacniaczy) zależy wia− rygodność wskazań termometru i precyzja wykonanego urządzenia. Omówienia wymagają elementy oznaczo− ne na schemacie gwiazdką. Gdy po przekro− czeniu temperatury 240°C, stwierdzimy słabe świecenie D2, należy wlutować rezystor R26. Natomiast, jeżeli zaobserwujemy nieco dziwne zachowanie LED−ów pokazujących Elektronika dla Wszystkich temperaturę (np. krótki błysk którejś z diod podczas zmiany wskazań), wlutowujemy ele− menty R25, C17 stanowiące prosty filtr. W wersji podstawowej R25 zastąpiony będzie zworą. Użytkowanie Główną zaletą stacji lutowniczej, jest możli− wość dostosowania temperatury lutowania do danego celu. Dla przykładu, wrażliwe na przegrzanie elementy SMD lutowane są głównie w temperaturach ok. 250oC do 300oC. Układy montowane techniką przewle− kaną − w 300oC do 420oC, zależnie od wpra− wy operatora i wielkości elementu. Lutowa− nie przy temperaturach grota niższych od 240oC niesie ryzyko powstania zimnych lu− tów, które są zmorą początkujących. Z kolei używanie temperatur większych niż 440oC spowoduje szybkie przegrzanie lutu. Widać więc, że istniejący zakres temperatur stacji jest idealny dla potrzeb hobbysty (i nie tylko). Kiedy grot naszej lutownicy ulegnie zabru− dzeniu, należy przy użyciu wilgotnej gąbki czyszczącej przywrócić go do stanu używal− ności. Z grota nie wolno zeskrobywać zanie− czyszczeń, bo razem z nimi zostanie usunięta specjalna warstwa ochronna grota, znacznie obniżając jego trwałość. Żywotność grota można zwiększyć poprzez jego cynowanie. Omówienia wymaga jeszcze sprawa prze− łącznika S1. Służy on mianowicie do przełą− czenia urządzenia w stan czuwania. Swoim świeceniem D1 potwierdza stan czuwania, w którym temperatura grota spada do ok. 183°C. Takie rozwiązanie posiadają niektóre stacje profesjonalne. Pozwala ono znacznie wydłużyć trwałość grota i grzałki. Podam je− szcze przykład z życia: czas nagrzewania lu− townicy do 420oC od temperatury pokojowej wynosi ok. 60 sekund, podczas gdy ze stanu czuwania nagrzewanie do tej samej tempera− tury zajmuje ok. 20s. Widać więc użyteczność tej funkcji. Prezentowana stacja lutownicza utrzymuje zadaną temperaturę grota z dokład− nością 4%, co jest wartością całkowicie do przyjęcia. Wynika to głównie z dużej bez− władności cieplnej grota i grzałki. Na zakoń− czenie pozostaje mi życzyć przyjemnego użytkowania stacji lutowniczej. Bartłomiej Radzik Wykaz elementów Rezystory R1,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ R2,R3,R15,R23,R24 . . . . . . . . . .1kΩ (R2,R3,R23=1%) R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3MΩ 1% R2A,R4,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51kΩ 1% R8,R17,R19,R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2k Ω 1% R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,1M Ω R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k Ω R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k Ω R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .750Ω R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 Ω R5,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω (R5=1%) R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .620 Ω 1% R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k Ω R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k Ω 1% R25* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k Ω (patrz tekst) R26* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω (patrz tekst) P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k ΩA długa oś PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2k Ω helitrim PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω PR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k Ω Kondensatory C1,C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF C4,C6,C12,C16,C10,C14 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V C9,C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000 µF/25V C11,C15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µF/16V C17* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF stały (patrz tekst) Półprzewodniki BR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mostek 2A D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED żółta 5mm D2,D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED żółta 3mm D4−D D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED zielona 3mm D9−D D11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3mm D12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 5mm D13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED zielona 5mm T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558 Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BT136 U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .OP07 U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL082 U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL081 U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM3914 U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MOC3021 U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7812 U7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7912 Inne TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TST100/004 S1 . . . . . . . . . . .przełącznik 2 pozycyjny, 2 obwodowy S2 . . . . . . . . . . . . . . . . .wyłącznik sieciowy 10A/250V Bezpiecznik 1A + oprawka Radiator dla triaka Gniazdo GM660 Pokrętło potencjometru Marzec 2002 57
