K 412a

Regulator mocy lutownicy t r a n sf © rnn a to r © wej

Mowy Elektronik 412-K

Układ przystosowany jest do współpracy z lutownicą transformatorową 100W. Warunki zasilania to sieć 230V sinus i częstotliwość drgań 50Hz. Reguluje moc pobieraną przez lutownicę, a tym samym temperaturę roztopionego spoiwa.

Zapamiętuje

W artykule (410-K i 411-K) zaprezentowane zostały układy regulujące pobieraną moc przez żarówki. Sterowane były przez procesory. W tym artykule postanowiliśmy zaprezentować także układ procesorowy, ale sterujący elementem indukcyjnym, jakim jest lutownica transformatorowa.

Budowa i działanie

Konstrukcja układu została oparta na kanwie dwóch poprzednich układów. Zasilany jest trzema niezależnymi źródłami napięć. Dwa napięcia niskie tworzone są z dwóch uzwojeń wtórnych transformatora sieciowego. Jedno zasila procesor i układy peryferyjne, drugie zasila układ sterujący elementem wykonawczym, jakim w tym przypadku jest tyrystor.

Trzecie zasilanie napięciem wysokim jest brane bezpośrednio z sieci 230V. Układ wykonawczy oddzielony jest galwanicznie od układu sterującego przy pomocy transoptora, ze względów niebezpieczeństwa przypadkowego porażenia użytkownika prądem elektrycznym. Głównym elementem układu jest procesor 89C51 (U1 >. Taktowany jest częstotliwością 12MHz. Zasilany jest napięciem 5V, które tworzone jest na stabilizatorze 7805(U3). Do procesora podłączone są następujące elementy: dwa siedmiosegmentowe wyświetlacze LED, na których obrazowana jest wartość ustawionej mocy w procentach, w stosunku do sygnału użytkowego; trzy mikroprzełączniki(S1, S2 i S3) służące do zmiany ustawień i ich zapamiętania; EEPROM nieulotna pamięć 24C16(U2), w której przechowywane są dane o ustawieniach; układ detekcji przejścia przez zero składający się z elementów D9..D12, R1 ..R3, T1, T2 i C7 oraz układ wykonawczy składający się z transoptora T01, rezystorów 24, R25 i R7, tranzystora T3, tyrystora TY1, diod D5..D8 i dodatkowo bezpiecznika B1 oraz układu gaszącego zakłócające impulsy samoindukcji transformatora lutownicy (R4 i C5). Detekcja przejścia przez zero odbywa się dwa razy w ciągu jednego okresu, a to za sprawą diod zmieniających kierunek przepływu prądu. Tranzystor T1 zaczyna przewodzić przy napięciu ok. 2,1 V. Tranzystor T2 jest inwerterem zamieniającym polaryzację impulsu, ponieważ wejście procesora INT1 reaguje na zbocze opadające. Kondensator C7 wprowadza niewielkie opóźnienie tak, aby moment przejścia przez zero był rzeczywisty. Kiedy pojawia się przejście przez zero uruchamiana jest procedura przerwania INT1. W procedurze tej ładowany i uruchamiany jest licznik TIMER1, który także działa jako przerwanie, gdy licznik osiągnie wartość zero po przepełnieniu. Wyłączane jest przerwanie INT1 samoistnie. W momencie pojawienia się przerwania TIMER1 wyłączany jest na ok. 100/is transoptor i wtedy przez tranzystor T3 i rezystor R7 załączany jest tyrystor. Po tym ustawienie.

czasie ponownie włączane jest przerwanie INT1. Tyrystor posiada właściwości podobne jak dioda, przewodzi prąd w jednym kierunku, jednak warunkiem rozpoczęcia przewodzenia jest podanie odpowiedniego napięcia na bramkę. Tyrystor działa jak zatrzask, pod warunkiem że płynie przez niego prąd powyżej określonej wartości. Dla tyrystorów BT151 jest to wartość ok. MAX 40mA. Wartość prądu zależna jest od rezystancji obwodu, głównie od rezystancji uzwojenia pierwotnego transformatora lutownicy. Tak więc od momentu zatrzaśnięcia do momentu spadku wartości prądu do minimum tyrystor jest w stanie przewodzenia, potem wyłącza się samoczynnie. Wniosek jest następujący. Czas załączenia tyrystora będzie trwał zawsze mniej niż połowa okresu, czyli mniej niż 10ms/półokres i nigdy nie nastąpi włączenie w momencie przejścia przez zero. Doświadczalnie stwierdzono, że dla lutownicy 100W czas włączenia tyrystora wynosi MAX ok.7,7ms/półokres, a opóźnienie włączenia wynosi MIN ok.1,8ms. W momencie włączania zasilania procesora zaczyna działać RESET. W tym czasie na wyjściach portów pojawia się stan wysoki. Aby uniknąć włączania tyrystora w tym czasie, zastosowano tryb inwersji podłączenia transoptora. Pisząc wcześniej o zobrazowaniu procentowym napięcia użytkowego mieliśmy na uwadze, że 7,7ms/półokres = 100%. Bezpiecznik B1 zabezpiecza przed zwarciem i podłączeniem odbiornika o mocy większej niż znamionowa. Ponieważ obwód wysokonapięciowy nie jest włączany w zerze, pojawiają się zakłócenia. Aby przeciwdziałać im wstawiono szeregowy układ gasikowy, składający się z rezystora R4 i kondensatora C5 podłączonych równolegle do zacisku lutownicy. Lutownice transformatorowe posiadają groty wykonane przeważnie z grubego drutu miedzianego o średnicy ok. 2mm. Drut taki rozgrzewa się i topi spoiwo. Rozgrzana cyna wykonuje ruch pod wpływem pola magnetycznego i rozpuszcza grot. Po jakimś czasie koniec grota robi się cienki i następuje jego uszkodzenie, czyli przerwa w obwodzie elektrycznym. Reasumując są trzy sytuacje, w których może znaleźć się nasz układ. Pierwsza z nich występuje zawsze, gdy regulator podłączony jest do sieci, a przełącznik lutownicy nie zamyka obwodu zasilania. Wtedy jedynym obciążeniem jest układ gaszący. Druga sytuacja zachodzi wtedy, gdy obwód lutownicy jest zamknięty, a grot jest sprawny. Uzwojenie wtórne stanowi obciążenie. Energia pochodząca z indukcji wytraca się na ciepło w grocie. Lutownice transformatorowe posiadają dodatkowe uzwojenie ok.10V do zasilania żarówki podświetlającej miejsce lutowania. Można więc w tym przypadku zaobserwować, sugerując się jasnością świecenia, ilością dymu wydobywającego się z grota i szybkością topnienia spoiwa, zmiany poboru