Pájecí stanice domácí výroby

Před časem mě napadlo, že bych si mohl z mojí 40W pájky na 230V za 50Kč zkusit vyrobit nějakou jednoduchou pájecí stanici. Napadlo mě nejdřív udělat nějaký časový spínač, kde by doba nahřívání byla jakžtakž úměrná teplotě, nicméně toto řešení by nebylo dobré, protože při pájení se hrot stejně ochladí a musel bych čekat na jeho znovunahřátí. Prostě to chtělo zpětnou vazbu. Nejdřív sem uvažoval o zakoupení nějakého termočlánku,který bych k hrotu nějakým způsobem přidělal. Ale jakým způsobem :-D, nechtělo se mě to moc vymýšlet tak sem se na to vykašlal. Náhodou jsem ale narazil na možnost, koupit si náhradní hrot k pájecí stanici, který má již v sobě integrován termočlánek. Parametry jsou 24V/2A a údajně může topit až na 400°C. To všechno za 350Kč.Hned sem jí vzal.

Po odzkoušení hrotu jsem byl postaven před úkolem, a sice vymyslet regulaci teploty. Termočlánek dává na výstupu něco kolem 40uV/°C, na čemž se mě líbí ,že závislost výst. napětí na teplotě je lineární. Nicméně se toto napětí musí aspon 100x zesílit, aby se s ním dalo rozumně pracovat v následujících obvodech. Výhoda termočlánku je, že není s ničím galvanicky spojen, akorát se 2ma výst. vodiči. To se bezvadně hodí pro použití diferenciálního zesilovače. Za ním následuje klasické zapojení komparátoru s hysterezí, který ovládá výstupní MOSFET tranzistor pro spínání ohřevu hrotu. Na následujícím obrázku je schéma zapojení, které vám popíšu trošku podrobněji.



Hned za čidlem se nachází již zmíněný diferenciální zesilovač, se zesílením asi 270. To znamená, že při změně napětí termočlánku o 40uV (neboli teplota se změní o 1°C) se napětí na výstupu zesilovače změní o 10,8mV. Pozitivní nebo negativní změna závisí na polaritě termočlánku.V tomto případě požadujeme, aby při rostoucí teplotě napětí na výstupu zes. klesalo, termočlánek připojíme vhodným způsobem. Trimr R8 slouží k nastavení výchozí úrovně napětí na výstupu zes. V tomto případě ho nastavíme asi na 6V(trimr vytočíme do poloviny dráhy). Následující obvod je komparátor s hysterezí, který ovládá výstupní MOSFET tranzistor. Funkce je taková: Při zapnutí napájení je teplota hrotu nízká, čili napětí na výstupu zesilovače je blízké 6V. Potenciometrem R11 jsme si nastavili teplotu hrotu například 250°C, což odpovídá napětí cca 3,3V (6 - 2,7V). MOSFET je nyní otevřený a hrot se nahřívá. Po dosažení požadované teploty se komparátor překlopí a MOSFET se uzavře. Díky hysterezi, se nahřívání znovu zapne až při teplotě o něco nižší než je nastavená. Ikdyž hysterezi způsobuje částečně i spoždění přenosu tepla z ohřívacího tělíska na hrot a termočlánek. Při praktické realizaci se vyskytl celkem zásadní problém. Na tento problém sem přišel díky nadměrnému rušení přijímače a televize, ohříváním MOSFETu a poblíkáváním LED ohřevu. Protože komparátor spíná MOSFET velice rychle, na vedení k hrotu, ve kterém je i pár vodičů k termočlánku se při sepnutí vždy naindukovalo dostatečné napětí na to, aby si komparátor myslel, že už je hrot nahřátý. Ovšem za pár mikrosekund změnil názor a začal znovu nahřívat. Zapojení se tedy celé rozkmitalo a vznikl jakýsi středovlný vysílač. Řešení mě napadlo celkem rychle, které spočívá v zařazení RC článku mezi GATE a komparátor. Ted už je stanice stabilní a nevysílá.

Zde je popis konektorů pájecího hrotu:


Termočlánek se připojí k JP1 tak, aby při dosažení teploty komparátor vypnul, jinak by se hrot nahříval neomezeně dlouho!!! Dále ohřev se připojuje k JP2, zde je polarita nepodstatná. Potenciometrem R11 se reguluje teplota v rozsahu asi 60-350°C. Stanice je napájená trafem s výstupem na 20-24V/2A pro ohřev a 12V/100mA pro řídící elektroniku. Napětí pro ohřev se pouze usměrní a lehce vyhladí nějakým malým kondenzátorem kvůli rušení. Naopak 12V se musí stabilizovat nejlépe obvodem 78L12 nebo 7812, protože na něm hodně záleží stabilita a přesnost teploty hrotu.
Pokud někdo chce, může použít můj plošný spoj, ale chybí tam RC člen před MOSFETem a nejsou pojmenované součástky, protože plošák vzniknul dřív než schéma :-).
Je to ve formátu PDF: spoj soucastky
Zde je schéma k otevření v programu eagle, ze kterého je možno vyrobit vlastní plošný spoj.
Ještě pár fotek pro inspiraci :-).





V (C)srpen 2009 vyrobil MichBell. Dotazy posílejte na email: michalbel@gmail.com