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1 引言 目前，普通電烙鐵一般用220 V電壓直接加熱，難以根據實(shí)際需要控制溫度，不能滿(mǎn)足特殊應用需求，且一直處于加熱狀態(tài)，造成電能浪費。雖然目前功能強大的電烙鐵。由于其制造工藝復雜，價(jià)格較高，操作復雜，難以推廣應用。因此，這里給出一種新型可控溫度電烙鐵的設計方案。該可控溫度電烙鐵使用方便、結構簡(jiǎn)單、靈敏度高，可廣泛應用。 2 電路整體設計 該可控溫度電烙鐵電路設計主要由降壓整流、自動(dòng)控制和加熱指示3部分構成。其中自動(dòng)控制模塊的負溫度系數電阻(NTC)附在電熱絲上，能即時(shí)感應其溫度變化，將信息反饋給振蕩器，形成自動(dòng)控制。圖1為可控溫度電烙鐵原理圖。 3 電容降壓整流電路 將220 V交流市電壓轉換為低壓直流的常規方法是高壓整流濾波電路，由于該電路設計要充分考慮體積、成本等限制性因素，因此，這里采用電容和穩壓管構成的電容降壓整流電路，如圖2所示。其工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗限制最大工作電流。例如，50 Hz工頻條件下，1μF的電容所產(chǎn)生的容抗約3 180 Ω。在電容器兩端施加220 V的交流電壓時(shí)，流過(guò)電容最大電流約70 mA。該降壓整流電路可為555定時(shí)器提供穩定的5 V電壓。 圖3是試驗測試波形，其中uo1為穩壓管VD1的輸出波形，uo2為二極管VD2整流后輸出波形，由輸出波形可見(jiàn)，該電容降壓整流電路能為可控硅提供穩定的直流電壓。 4 自動(dòng)控制電路 自動(dòng)控制電路為該可控溫度電烙鐵的核心部分，通過(guò)一系列簡(jiǎn)單反饋網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現自動(dòng)鎖定溫度和用戶(hù)設計溫度鎖定功能。它是由串聯(lián)分壓式三極管控制電路、555多諧振蕩器以及雙向可控硅控制電路組成。 4．1 串聯(lián)分壓式三極管控制電路 圖4為串聯(lián)分壓式三極管控制電路，該電路由熱敏電阻器NTC、晶體管BJT等元件構成。圖中，R1是保護電阻，防止熱敏電阻R2降低較多時(shí)BJT基極電壓過(guò)大而使其損壞。同時(shí)熱敏電阻和可調電阻R4形成分壓電路，調節可調電阻控制晶體三極管VQ1的基極電壓，控制VQ1的導通和截止。 4. 2 555多諧振蕩器 555定時(shí)集成電路構成的多諧振蕩器是一種常用的充放電回路分開(kāi)的振蕩器。通過(guò)調整此振蕩器可產(chǎn)生一定頻率和占空比的電平信號，觸發(fā)雙向可控硅抑制其導通或截止，形成自動(dòng)開(kāi)關(guān)。 4．3 雙向可控硅控制電路 多諧振蕩器所產(chǎn)生的矩形波控制雙向可控硅的導通，從而控制電烙鐵加熱與斷電的時(shí)間間隔。555多諧振蕩器輸出高電平時(shí)，觸發(fā)雙向可控硅使之導通；輸出低電平時(shí)觸發(fā)雙向可控硅使之截止。 5 指示電路 為了顯示電烙鐵工作狀態(tài)，設計中增加了工作狀態(tài)指示電路。紅色發(fā)光二極管LED和保護電阻串聯(lián)后再與電熱絲并聯(lián)在220 V電壓兩端，當電烙鐵工作時(shí)LED指示燈為紅色，以指示用戶(hù)。 綠色發(fā)光二極管和三極管集電極串聯(lián)。三極管導通，多諧振蕩器通過(guò)放電回路放電，發(fā)光二極管為綠色，以指示用戶(hù)電烙鐵已處于斷電停止工作狀態(tài)。 6 電路工作原理 圖5為可控溫度電烙鐵電路，接通220 V電源后，由于熱敏電阻阻值較大，通過(guò)分壓使VQ1處于截止狀態(tài)，此時(shí)電源向電容C3充電，使得555集成電路構成的多諧振蕩器產(chǎn)生高電平信號，觸發(fā)雙向可控硅導通，電烙鐵通電工作。隨著(zhù)通電加熱時(shí)間增加，電烙鐵中電熱絲溫度升高，附在電熱絲上的熱敏電阻阻值降低，V Q1基極電壓升高，當達到一定值時(shí)，VQ1導通，555定時(shí)器與之構成的放電回路通過(guò)三極管開(kāi)始放電。此時(shí)，多諧振蕩器產(chǎn)生低電平觸發(fā)雙向可控硅截止。電烙鐵停止加熱。之后，隨著(zhù)電熱絲溫度降低，熱敏電阻阻值升高，VQ1再次截止，555多諧振蕩器產(chǎn)生高平信號觸發(fā)雙向可控硅使之導通，電烙鐵再次通電，如此周而復始，使得電烙鐵自動(dòng)處以用戶(hù)設定的溫度范圍內。 通過(guò)調節可變電阻器，設定電烙鐵溫度。其工作原理是通過(guò)調節可變電阻，控制晶體三極管導通與截止時(shí)間，即控制雙向可控硅導通截止時(shí)間。進(jìn)而控制電烙鐵通電工作時(shí)間。最終使得電烙鐵根據用戶(hù)需要產(chǎn)生不同溫度范圍，實(shí)現其多范圍和自動(dòng)功能。 7 設計注意事項 (1)NTC選擇NTC熱敏電阻根據其溫度特性可分為功率型、補償型、測溫型等。根據設計需求，選用測溫型NTC熱敏電阻，此熱敏電阻器阻值對應溫度變化精度可達0.1℃．感溫時(shí)間少于10 s，完全滿(mǎn)足設計要求。 (2)可控硅的選擇在選擇可控硅時(shí)，主要考慮其參數，諸如額定平均電流，正反向峰值電壓，控制級的觸發(fā)電壓，控制級觸發(fā)電流。由于器件資料手冊給定的參數都是在規定條件下測定，而實(shí)際使用環(huán)境往往與規定條件有所不同，而且極有可能發(fā)生突發(fā)事故超過(guò)其規定承受。其保護措施只能限制過(guò)壓，而不能完全消除過(guò)壓。所以為了確�？煽刂圃诎踩妷合鹿ぷ�，特別是在交流220 V的情況下應按額定電壓為實(shí)際工作電壓的最大值的2～3倍來(lái)選用可控硅，針對該設計外加的電壓為交流220 V，其有效值轉換最大值約為310 V，取2～3倍裕量，至少要選用600 V以上，最好是900 V。 8 結語(yǔ) 基于555定時(shí)器的可控溫度電烙鐵比傳統的電烙鐵更實(shí)用，并具備反應靈敏、體積小巧、結構簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)、高性?xún)r(jià)比等特點(diǎn)，可以在多種焊接工藝中使用，因此前景廣闊。 |
