Ferro de solda resistente. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Um ferro de solda é a principal "ferramenta de trabalho" de um radioamador... E devido ao uso generalizado de transistores de efeito de campo e microcircuitos CMOS muito "delicados", requisitos muito rigorosos são impostos a ele.

O elemento de aquecimento de ferro de solda mais comum é uma bobina de nicromo isolada da haste com um tubo fino de mica. A mica tem uma constante dielétrica muito alta (não é à toa que os capacitores de mica são considerados os melhores), então todos os captadores de alta tensão que entram na espiral do ferro de solda pelos fios de energia passam quase desimpedidos até sua ponta. Se ao mesmo tempo a ponta do ferro de soldar tocar a trilha na qual o transistor de efeito de campo está soldado (o que acontece com muita frequência), a "vida" desse transistor corre grande perigo. Outra desvantagem desses ferros de solda é sua baixa resistência (mesmo forças laterais fracas ao dessoldar elementos, sem falar nos golpes, podem desativá-lo).

Obviamente, é inconveniente trabalhar constantemente com esse ferro de solda. Portanto, muitos radioamadores fazem vários truques:

• alimente o ferro de solda com tensão reduzida (12 ... 36 V). Essa tensão é segura para transistores de efeito de campo, mas o ferro de solda requer sua própria fonte com a tensão apropriada;
• aumentar a espessura do dielétrico (mica), o que prejudica a transferência de calor da bobina de aquecimento para a ponta do ferro de solda;
• outros materiais são usados ​​como elemento de aquecimento.

Foi por este último caminho que decidi seguir. Certamente todos já viram os poderosos resistores domésticos da série PEV. Portanto, são elementos de aquecimento prontos para um ferro de solda com potência de 30 ... 60 W! Resta apenas saber por que descrições de ferros de solda com base neles raramente são encontradas na literatura. Afinal, resistores poderosos são projetados para superaquecimento significativo. Eles resistem sem dor ao aquecimento de até 500 ... 600 ° C, e isso é várias vezes maior que o ponto de fusão da solda. Facilita o uso "fora do padrão" de resistores e o fato de os resistores PEV-7,5 terem um orifício interno com diâmetro de 5 mm. aqueles. o mesmo diâmetro da ponta de um ferro de solda padrão de 40 watts. A espessura do dielétrico cerâmico do resistor é de cerca de 3 mm, o que não pode ser comparado com uma camada de mica de 8 milímetros de espessura.

Como a prática tem mostrado, é quase impossível desabilitar os elementos sensíveis com tal ferro de solda, mesmo quando alimentado por uma rede de 220 V. Além disso, usando um resistor, você pode esquecer a quebra do dielétrico (isso acontece com muita frequência com ferros de solda "mica"). Outra vantagem do ferro de solda "resistor" é uma grande variedade de classificações de resistores (resistências), portanto, escolher o correto não é difícil e, se o aquecedor falhar, você pode simplesmente trocar o resistor.

Os ferros de solda industriais de 40 watts são ótimos para retrabalho (Fig. 1), embora o caso seja fácil de preparar. A única dificuldade que pode surgir é o diâmetro do resistor PEV-7,5 (tal resistor pode dissipar potência de até 50 W por muito tempo, enquanto aquece a temperaturas acima de 500 ° C) um pouco maior que o porta-ponta de metal de um ferro de solda padrão. Se for feito de uma placa de metal enrolada em um tubo, terá que ser ligeiramente expandido (expandido) do lado da picada para que o resistor "suba" nele (um tubo sólido terá que ser cortado ao longo do comprimento ). O resistor é mantido no tubo devido ao atrito e de forma muito confiável. O tubo com o resistor deve ser girado de forma que os cabos do resistor fiquem para cima - então eles não interferem tanto no trabalho.

Fig. 1

É inútil soldar fios aos terminais do resistor - os terminais aquecem quase à mesma temperatura que o próprio resistor, ou seja, acima do ponto de fusão da solda. É melhor levar plugues especiais usados ​​​​em rádios de carros, geladeiras e outros eletrodomésticos, onde é necessário fornecer contatos confiáveis ​​​​sem solda. Os fios do resistor são inseridos nos orifícios do tubo do suporte próximo ao próprio cabo (a temperatura ali não é muito alta e segura para o isolamento dos fios), e a seguir são retirados pelo cabo, como de costume.

Para um ferro de solda de 40W alimentado por uma bateria de carro, o resistor deve ser de cerca de 5,1 ohms (ele produzirá cerca de 30W de potência). Isso levando em consideração a resistência dos fios (aproximadamente 1 ohm). Com esta resistência, o ferro de solda normalmente aquece se a tensão da bateria estiver acima de 12 V. e não superaquece no máximo (14,4 V).

Se o ferro de solda for conectado por meio de um termostato automático (com um termopar instalado na ponta), a resistência do resistor pode ser reduzida para 3,6 ... 4,7 Ohm. Então vai esquentar mais rápido - não 2 ... 3 minutos, mas apenas 40 segundos, e os esgotos domésticos são praticamente insensíveis às sobrecargas de corrente. Para outras tensões de alimentação, a resistência do resistor deve ser diferente, como pode ser visto na tabela. O controlador de temperatura, para aumentar a eficiência e reduzir o aquecimento do elemento regulador, deve operar em modo pulsado. A inércia térmica do ferro de solda é muito grande e a frequência dos pulsos de corrente pode ser inferior a 1 Hz. Torná-lo muito grande (mais de 1 kHz) é indesejável. Embora a capacitância entre a bobina do resistor e a ponta do ferro de solda seja insignificante, como você sabe, à medida que a frequência aumenta, a capacitância diminui e será muito mais difícil lidar com captadores de alta frequência ao longo dos fios de energia.

Os resistores domésticos são cobertos com uma tinta especial, que escurece quando aquecida (passa de verde para preto). Não precisa ter medo disso, quando esfria, fica verde de novo. O design descrito está funcionando para mim há mais de um ano e a aparência do resistor não sofreu durante esse período. A ponta do ferro de solda queima fortemente no resistor, mas essa desvantagem também é inerente aos ferros de solda convencionais. Além disso, é fácil derrubá-lo inserindo uma haste adequada no resistor. É verdade que não se esforce demais - o corpo de cerâmica do resistor é facilmente danificado por golpes fortes.

O termostato pode ser montado de acordo com o esquema mais simples (Fig. 2).

Fig. 2

Dos sensores térmicos disponíveis para a maioria dos radioamadores, é melhor usar termistores aqui. É impossível medir temperaturas tão altas com sensores semicondutores - após algumas horas de operação, suas características se deterioram. Os termistores de disco também devem ser abandonados - seus condutores são soldados com solda comum e, quando o ferro de solda é aquecido, eles caem. Os termistores tubulares são bons (o case é como o dos resistores MLT-0,25 convencionais, apenas o dobro do comprimento), porém são bastante difíceis de consertar. A resistência inicial do termistor pode ser quase qualquer. Quando aquecido, diminui para todos os resistores para dezenas de ohms. Antes de prender o termistor na ponta do ferro de solda, é aconselhável envolvê-lo (a ponta) com fios de amianto ou qualquer outro isolante resistente ao calor.

O termostato é montado de acordo com o esquema clássico - um comparador de tensão em um amplificador operacional DA1.1 e um gatilho Schmitt em DA1.2. Uma característica distintiva do chip LM358 é sua capacidade de comparar voltagens com amplitude próxima à voltagem no pino de alimentação negativo (pino 4). A maioria dos outros ICs baratos entra em greve neste modo. Ele pode ser substituído pelo ICPA358P ucraniano, ou LM4 de 324 elementos ou KR1401UD2.

O resistor de compensação R1 regula a temperatura da ponta. À medida que sua resistência diminui, a temperatura também diminui. Em série com R1, é desejável incluir um resistor constante com resistência de cerca de 1 kOhm - o microcircuito "não gosta" de aplicar mais de 4/5 da tensão de alimentação em suas entradas.

Enquanto a temperatura da ponta é baixa, a resistência do termistor R4 é bastante grande, a tensão na entrada direta de DA1.1 é maior que a tensão no inverso e a saída do amplificador operacional é alta. Na saída DA1 2 - no mesmo nível, o transistor VT1 está aberto e fornece tensão ao ferro de solda. À medida que o último aquece, a resistência do termistor diminui e logo as tensões em ambas as entradas de DA1.1 serão equalizadas. O amplificador começará a alternar aleatoriamente (não há feedback e é extremamente difícil apresentá-lo, pois o feedback funciona normalmente apenas quando as tensões nas entradas do amplificador operacional estão próximas da metade da tensão de alimentação, enquanto no nosso caso eles são apenas centenas de milivolts a mais que zero).

Para combater a interferência de alta frequência na saída DA1.1, um gatilho Schmitt no amplificador DA1.2 foi adicionado ao circuito. Ele muda para o estado de "0" lógico somente após o componente constante do sinal (de qualquer forma e frequência) na saída do amplificador DA1.1 se tornar menor que 1/4 da tensão de alimentação, ou seja, após o ferro de solda atingir a temperatura operacional. Então o transistor VT1 também desliga. Por algum tempo, a temperatura da ponta do ferro de solda aumenta devido à inércia térmica e a tensão na saída DA1.1 diminui. Então a picada começa a esfriar e a tensão na saída de DA1.1 aumenta. Assim que (o componente constante) exceder 3/4 da tensão de alimentação, o gatilho DA1.2 comuta novamente e o ferro de solda começa a aquecer.

A tensão de alimentação deve estar dentro de 5 ... 20 V, a tensão U2 (no resistor de carga) pode ser qualquer. Mas o próprio resistor (resistência e potência) e o transistor VT1 devem ser calculados para ele. Ao usar transistores bipolares entre a saída de DA1.2 e a base do transistor, é necessário um resistor com resistência de 100 ... 470 ohms (quanto menor a tensão, menor a resistência), o emissor VT1 é conectado a um fio comum. Ambas as tensões podem estar desreguladas. A corrente consumida no circuito U1 não excede dez miliamperes.

É desejável usar transistores de efeito de campo no dispositivo, especialmente quando a tensão U2 for inferior a 100 V. Então o transistor estará frio e todo o circuito pode ser escondido na alça do ferro de solda. Um transistor bipolar nesta tensão precisa de um pequeno dissipador de calor. A capacitância do capacitor C3, para operação mais confiável, é desejável aumentar. Se for impossível definir a temperatura necessária com o resistor R1, a resistência R3 deve ser reduzida ou, melhor, o termistor R4 deve ser selecionado com uma grande resistência.

Autor: A.Koldunov, Grodno.

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