Прошу консультации опытных по схеме регулятора

mr_gard

Итак., вводная:
Имеется (очередная) схема стабилизации температуры жала паяльника.
Взято отсюда: http://chav1961.narod.ru/radio/workplac ... index.html .
Вариант интересный. Есть идею вкорячить такой регулятор в паяльник zd-20f.
Там жало и нагреватель являются одним узлом.
Взял я макетку, собрал на ней регулятор, запитал от БП 15Вольт. Паяльника от ZD-20F под рукой нет, но есть резистор ПЭВ 10Вт 2,4Ом (нагреватель паяльника имеет такое же сопротивление - я замерял). SMD резисторов не было, поставил МЛТ, вместо керамических конденсаторов - пленочные. Полевик поставил IRF540N. Нагрузка - как уже говорил - 2,4 Ом. Измерительный резистор поменял пропорционально - 0,15 Ом.
Запускаю все это дело - ПЭВ-ка греется. Только вот кроме непрерывного нагрева - больше ничего. Осцилом поглядеть, что на нагрузке творится - на тот момент не удалось.
Но было ощущение, что VT3 тупо открыт все время. Мультиметр показал 10 Вольт на нагрузке.
Сейчас нет возможности глядеть в железе. Накидал схему в МикроКапе, прогнал анализ. МикроКап говорит, что VT3 всегда в насыщении.
Может, еще сыграла роль собственная индуктивность резисторв МЛТ.
Ладно, сделал номиналы как в оригинале. То же самое...
Вопрос прост: какими способами можно привести схему к рабочему виду? С измерительным мостом на резисторах мне еще понятно, а тут еще VT2 + VT3 - с мостом у меня в мозгах пока не стыкуются... Как этот мост сбалансировать?

Реклама

kEDot

VT2 используется в качестве диода, и нужен чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе VT3. Чтобы использовать подобную схему с очень низкоомным паяльником наверное придется сваривать провода от нагревателя паяльника и использовать четырехпроводное подключение. Ну и схему разбаланса моста на ОУ делать. Кроме того неизвестно из чего состоит нагреватель этого паяльника.

mr_gard писал(а): МикроКап говорит, что VT3 всегда в насыщении.

Если нагрузка 2.4 то R14 - 0.1 Это так?
Резисторы ПЭВ могут быть намотаны константаном.

Реклама

Николай_С

Вопрос прост: какими способами можно привести схему к рабочему виду?

Способ только один - заменить резисторный эквивалент паяльника самим паяльником.
Дело в том, что данная схема реализует регулятор температуры, в качестве измерительного элемента которого использован датчик тока. А нагревательный элемент паяльника должен изменять свое сопротивление (а стало быть и ток) в зависимости от своего нагрева - чем больше его температура, тем выше сопротивление. Если этого не происходит (случай с резисторами ПЭВ), то t-амперная зависимость отсутствует и никакого регулирования не происходит.
А вообще, самое правильное - использовать для измерения температуры жала линейный терморезистор или термопару. В этом случае точность измерения будет значительно выше.

mr_gard

kEDot писал(а):VT2 используется в качестве диода, и нужен чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе VT3. Чтобы использовать подобную схему с очень низкоомным паяльником наверное придется сваривать провода от нагревателя паяльника и использовать четырехпроводное подключение. Ну и схему разбаланса моста на ОУ делать. Кроме того неизвестно из чего состоит нагреватель этого паяльника.
mr_gard писал(а): МикроКап говорит, что VT3 всегда в насыщении.
Если нагрузка 2.4 то R14 - 0.1 Это так?
Резисторы ПЭВ могут быть намотаны константаном.

Провода сваривать? Имеется в виду сварить провода прямо на выходе из нагревателя? Одну пару на нагрев, одну на измерительную часть? Знаю такое решение, но почему-то кажется, что здесь оно смысла не имеет. Кстати, нагреватель у данного паяльника сменный. Из чего он сделан - фиг его знает. Там может вполне оказаться нихром, залитый керамикой. Юез разрушения конструкции не разберешь.
Можно попробовать греть его извне и поглядеть на изменение сопротивления. Только простой Цешкой точно не отловить.
Я в железе проверял с R14 = 0,15 . Моделировал этот вариант и два варианта автора: 1) нагрузка 6 Ом и R14 0,33 Ом, 2) нагрузка 3 Ом и R14 0,18 Ом. Результаты моделирования во всех случаях одинаковы.
По нагрузке - у меня оказался не ПЭВ, а с5-36в . В принцире те же яйца, только в профиль. Низкоомные ПЭВ-ы вроде константаном мотали. Не суть важно - у константана ТКС тоже есть.
Я ж когда моделировал - сопротивление нагрузки тоже менял. Имитировал изменение сопротивления в зависимости от нагрева.
Вообще автор схемы - человек грамотный. Ну мог ошибиться в номиналах например, когда схему рисовал...
Вообще не знаю - насколько корректно пытаться теребить автора по поводу схемы многолетней давности. А тут, глядишь, коллективный разум победит

Вообще вопрос интересный, ибо в последнее время появилось много мелких паяльников, к которым можно такое приспособить.
К более крупному паяльнику можно и термопару прикрутить, а здесь термопара чуть ли не с жало размеров будет.

Реклама

mr_gard

Николай_С писал(а):
Вопрос прост: какими способами можно привести схему к рабочему виду?
Способ только один - заменить резисторный эквивалент паяльника самим паяльником.
Дело в том, что данная схема реализует регулятор температуры, в качестве измерительного элемента которого использован датчик тока. А нагревательный элемент паяльника должен изменять свое сопротивление (а стало быть и ток) в зависимости от своего нагрева - чем больше его температура, тем выше сопротивление. Если этого не происходит (случай с резисторами ПЭВ), то t-амперная зависимость отсутствует и никакого регулирования не происходит.
А вообще, самое правильное - использовать для измерения температуры жала линейный терморезистор или термопару. В этом случае точность измерения будет значительно выше.

Ну у проволоки, которой резистор намотан - тоже ТКС есть...
И при моделировании я сопротивление нагрузки менял. В соответствии с ТКС нихрома. Не факт, правда, что в паяльнике нагреватель нихромовый.
С термопарой - проще простого. Есть у меня схема в железе, есть термопара. Только как-то по колхозному получится... Длина нагревателя с жалом - около 55 мм, диаметр около 3 мм. И на это еще и термопару сверху.
А еще есть кучка всяких небольших паяльников. Тот же ЭНП-1, например.
Ну и самоделки конечно. Видел в нете варианты самодельных паяльников, в качесте нагревателя - резистор МЛТ. Я попробовал как-то - удобно. Только термопару к такому не прикрутить - уж больно мелкий. А неплохо хоть какую-то стабилизацию сделать. У меня МЛТ-шка в микропальнике сгорела просто - выключить забыл, она и перегрелась. Бывает, забываешь в процессе работы. А вот свой самопальный пальник (термостабилизированный) сколько выключить забывал - живой...
Если разобраться в методике расчета схемы под разные паяльники - можно универсальный регулятор сделать.
Есть вариант на МК тут http://avrdoc.narod.ru/index/0-11 . В принципе неплохо. Вот только контроллеров таких у нас с продаже нет. Закажу как-нибудь.
Но с аналоговой схемой проще. Если она вообще работоспособна - такую штуку кто угодно соберет (и программатор не нужен), да и комплектуха такая есть почти везде.

Реклама

kEDot

ТКС нихрома 0.015%/град.С т.е. при изменении температуры на 300 градусов сопротивление (2.4 ома) изменится всего на 0.1 ома.
У вас на контактах и проводах от нагревателя до схемы измерения будет больше падать (особенно учитывая рабочий ток более 2 ампер) . Причём сопротивление контактов ещё и изменяется хаотично, т.е. его нельзя скомпенсировать. Кому нужен такой измеритель температуры если его погрешность больше диапазона измерения? Чтобы заставить эту схему работать с таким маленьким сопротивлением нагревателя потребуется четырехпроводная схема измерения и сварка проводов с нихромом.

Реклама

Николай_С

Всё верно. Измерять ток низкоомного нагревателя, а по нему судить о температуре невозможно.
Как вариант, можно на доли секунды отключать подогрев, а в это время измерять температуру (сопротивление) жала, вернее его изменение. Но погрешность измерения из-за ненулеаого сопротивления в контактах останется.
В промышленных паяльных станциях используется терморезистор, расположенный в нагревателе. Любые другие методы измерения температуры имеют существенные недостатки, которые не позволяют их использование в подобных конструкциях.

mr_gard

Уважаемые коты, давайте обсудим теоретически работу схемы. Вот честно, если бы кто подсказал, как мост в приведенной схеме балансируется - было бы супер.
А то все в один голос начали разговор о туфтовости схемы...
А влияние сопротивлений сопротивлений в контактах я могу и на практике проверить.
Кстати, есть паяльник такой - "Колибри". По словам тех, кто разбирал его блок управления - там как раз реализована стабилизация температуры и датчиком служит нагреватель. А ведь оно работает!
Единственно - схемы я не нашел...
Почитаю еще про мостовые измерители... Начать с простого, пока без всякого ШИМ-а...

kEDot

mr_gard писал(а): Вот честно, если бы кто подсказал, как мост в приведенной схеме балансируется - было бы супер.

А чего смущает то?

Николай_С

...если бы кто подсказал, как мост в приведенной схеме балансируется - было бы супер.

Мост образован резисторами R12, R13, R14 и R*, а также база-эмиттерным переходом транзистора VT2. В диагональ моста включен база-эмиттерный переход транзистора VT3. Работает так: как только через перезод база-эмиттер VT3 начинает течь ток (разумеется, от эмиттера к базе), открывается переход эмиттер-коллектор и ток поступает на схему компаратора, выполненного на ВИ1. Мост балансируется переменным резистором R12.
Теория мостовых измерителей была отработана еще в начале прошлого века. С тех пор никаких изменений в ней нет.
Современные радиодетали, благодаря своей миниатюрноати, могут быть расположены в рукоятке паяльника, что позволит исключить влияние контактов разъема на точность измерения.
Вам уже почти все нюансы выбранного метода указали, осталось только реализовать всё в железе.

mr_gard

Николай_С писал(а):
...если бы кто подсказал, как мост в приведенной схеме балансируется - было бы супер.
Это точно!
Тем боле, что приведенная схема не имеет моста.Его еще предстоит сделать.
Теория мостовых измерителей была отработана еще в начале прошлого века. С тех пор никаких изменений в ней нет.
Современные радиодетали, благодаря своей миниатюрноати, могут быть расположены в рукоятке паяльника, что позволит исключить влияние контактов разъема на точность измерения.
Вам уже почти все нюансы выбранного метода указали, осталось только реализовать всё в железе.

Почему нет моста? R12 - R13 - R14 - R* - чем не мост? Я его без транзисторов смоделировал - балансируется. И с нагрузкой из авторской схемы (6 Ом) и с моей (2,4 Ом).
Потом поглядел, как движок переменника в процентах выставлен - и так же в модели авторской схемы поставил.
МикроКап показал, что VT3 перешел в линейный режим. А вольтметр, прицепленный к нагрузке - кажет почти полное напряжение питания. Что явно больше, чем надо.
Копаем дальше? Обвязка NE555-й ?
С 555-й дела никогда не имел.

Николай_С

Уже исправил.

mr_gard

Угу. Судя по виртуальному осцилу - на нагрузке пила с приличной апмлитудой. Если я правильно понимаю - в момент, когда мост сбалансирован, частота этой пилы должна прилично упасть.
А получилось примерно 1300 Гц - то бишь больше, чем описывает автор. Расбалансировал мост - частота осталась та же, амплитуда упала.
Все наоборот

А вообще прикольно - по схеме полевик с P-каналом, а модель указана с N-каналом

Николай_С

Копаем дальше? Обвязка NE555-й ? С 555-й дела никогда не имел.

Там ничего интересного нет - обычный аналоговый комкратор с мощным выходом.
На полевик я тоже обратил внимание. Стрелочка не в ту сторону нарисована.

Но на программном эмуляторе всё выглядит красиво, а на практике буде иначе. Мост необходимо будет размещать за разъемом не стороне нагревателя. А это уже гораздо сложней реализовать.

mr_gard

Николай_С писал(а):Мост необходимо будет размещать за разъемом не стороне нагревателя. А это уже гораздо сложней реализовать.

В моем случае у паяльника разборная ручка. Там в оригинале стоит платка, на которой почти ничего нет. Если взять SMD детали - можно всю схему туда уместить. Кстати, у станции есть прикольная фишка. На паяльнике есть сенсор. Пока ты с ним контачишь - нагрев идет. Отпустишь его- секунд через 20 паяльник вырубится. Реализовано тоже на 555-й.

Николай_С

mr_gard писал(а):На паяльнике есть сенсор. Пока ты с ним контачишь - нагрев идет. Отпустишь его- секунд через 20 паяльник вырубится.

Лучше не вырубать, а снижать разогрев чуть ниже температуры плавления припоя. Не надо будет долго ждать, когда он вновь разогреется. Это всё реализуется на одной ИМС.

mr_gard

Это да, полезная штука. Тоже задумывался. Пока же надо реализовать стабилизатор.
Видел реализацию сенсорного выключателя на 555-й (несколько вариантов). Пожалуй, оттуда можно позаимствовать.
Пока что эксперименты приостановил - из-за работы не успеваю.

mr_gard

Итак, нарисовалась интересная картинка. На коллекторе VT3 - никаких изменений. Вне зависимости от того, сбалансирован мост или нет (соответственно, VT3 открыт в случае дисбаланса и закрыт, когда мост сбалансирован).
Полевик постоянно открыт. Хотел спросить пояснений у автора схемы - пока не отвечает.
Я вот думаю - может попробовать вместо 555-й заюзать TL494 или чего-нибудь подобное? Какую обратную связь тогда на 494-ю заводить? По напряжению, с коллектора VT3 (если удастся устранить проблему с ним)?
Вообще, есть ощущение, что где-то маленький косячок...

игорь11

Убрал.
Вам нужно прочитать Правила форума.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=19&t=6538
Нарушение Правил форума п. 2.1
aen