Automatic power supply for 12V soldering iron

Для ручного монтажа современных миниатюр­ных радиокомпонентов и особо чувствительных к повреждению статикой и токами утечки радиоде­талей и для работы в помещениях с повышенной влажностью обычно используют низковольтные электропаяльники. Такие электропаяльники безо­пасны для радиомонтажника и зачастую имеют больший срок службы нагревательного элемента в сравнении с паяльниками на рабочее напряже­ние 220 В.

Чтобы еще более увеличить срок службы низ­ковольтных электропаяльников, предлагается из­готовить несложное устройство, которое будет по­нижать поступающую на электропаяльник мощность при простоях в работе.

При сборке сложных конструкций, при затяжных ремонтах неисправных устройств, нередко случа­ются ситуации, когда по разным причинам минут­ка отдыха превращается в потерянные часы. Обыч­но на время кратковременного перерыва в работе паяльник не выключают, и если короткий перерыв незапланированно растянулся, то включенный па­яльник все это время будет разогрет до рабочей температуры, что сократит его срок службы.

Чтобы продлить срок эксплуатации низковольт­ного электропаяльника, можно изготовить мини­атюрное устройство, принципиальная схема кото­рого показана на Figure. 1. Устройство представляет собой реле времени с акустическим и сенсорным управлением, которое включается между питаю­щим устройством и электропаяльником. В качест­ве источника питания паяльника предпочтитель­нее использовать понижающий трансформатор, в котором управление поступающей на электропа­яльник мощностью осуществляется переключени­ем обмоток. Устройство рассчитано на работу с электропаяльником на рабочее напряжение 12 В и мощностью до 40 Вт.

Figure. 1

Напряжение 10… 14,5 В переменного тока по­ступает на подключенный к этому устройству электропаяльник через самовосстанавливающийся предохранитель FU1, замкнутые контакты вы­ключателя питания SA1 и замкнутые контакты К1.1 электромагнитного реле.

Когда вы работаете над созданием или ремон­том какой-то конструкции, то время от времени неизбежно издается акустический шум. Этот шум улавливает электретный микрофон BM1, который потом усиливает двухкаскадный микрофонный усилитель, реализованный на биполярных транзисторах VT1, VT4. Когда уровень шума в помещении хотя бы раз в несколько минут превышает задан­ный уровень, конденсатор С11 заряжается до на­пряжения, превышающего напряжение отсечки полевого транзистора VT5. Этот транзистор за­крывается, а составной транзистор VT6 открыва­ется. Контакты реле К1 замыкаются, на паяльник поступает 100% мощности, о чем будет сигнали­зировать светящийся светодиод HL2. Транзисто­ры VT5, VT6 включены по схеме триггера Шмитта, в результате чего управление реле К1 будет осу­ществляться в ключевом режиме, что исключает дребезг контактов реле. Включенный параллель­но резистору R19 маломощный диод Шотки VD10 уменьшает гистерезис триггера.

Когда в помещении наступает тишина, конден­сатор С11 разряжается через высокоомный рези­стор R17. По мере понижения напряжения исток- затвор VT5, ток стока этого транзистора возрастает, и в какой-то момент триггер на VT5, VT6 переключается – VT5 открыт, VT6 закрыт. Контакты реле К1 размыкаются. Если при этом контакты вы­ключателя SA2 разомкнуты, то на паяльник посту­пает пониженная мощность. Если контакты SA2 за­мкнуты, то работает узел на тиристоре VS1, и на паяльник поступает мощность от 50 до 90%, кото­рая зависит от номинала резистора R14.

Если вы очень тихо работаете с паяльником в ночное время, то, чтобы после автопереключения устройства в экономичный режим работы, для его перевода в режим 100% мощности не создавать громких звуков, предусмотрено сенсорное управ­ление. При прикосновении пальцем к сенсору Е1, на базу VT1 наводится ЭДС, которая, усиливаясь микрофонным усилителем VT1, VT4, приводит к зарядке конденсатора С11.

Микрофонный усилитель и узел управления электромагнитным реле питаются напряжением около 12 В постоянного тока, которое создается параметрическим стабилизатором, собранным на VD1, VT2, VT3, R6, R9, С8. Напряжение питания переменного тока поступает на стабилизатор на-

пряжения через мостовой выпрямитель VD2-VD5. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации выпрям­ленного напряжения. Светодиод HL1 сигнализиру­ет о наличии напряжение питания. Резистор R4 вы­полняет функцию предохранителя.

The design and details

На монтажной плате размерами 39×21 мм смон­тированы микрофонный усилитель и узел управле­ния реле К1. Монтаж двусторонний навесной (Fig. 2 and Fig.3).

Fig. 2

На плате размерами 48×20 мм смонтированы узлы выпрямителя и стабилизато­ра напряжения и узел на симисторе VS1.

Fig. 3

Монтаж односторонний навесной. Обе платы прикреплены к корпусу с помощью двусторонней липкой микро­пористой резины. Выключатели SA1, SA2 и реле К1 приклеены к подготовленной поверхности корпу­са клеем «Квинтол». Диод VD6 и самовосстанавливающийся предохранитель закреплены на контак­тах выключателя SA1, диод VD9 припаян к контактам реле К1. Вид на компоновку устройства показан на Fig. 4. Устройство было смонтировано в тонком компактном корпусе от внешнего компью­терного USB концентратора «HIGHPAQ» размера­ми 105x65x16 мм.

Fig. 4

В конструкции можно применить постоянные резисторы общего назначения С1-4, С2-23, МЛТ и SMD для поверхностного монтажа. На месте R4 можно применить разрывной резистор сопротив­лением 0,1…0,47 Ом или тонкую медную проволоч­ку диаметром 0,05…0,07 мм и длиной 10..15 мм.

Неполярные конденсаторы – К10-17, К10-50 или SMD. Остальные конденсаторы типа К50-68, К53-19, К53-30 или аналоги. КонденсаторС11 сле­дует подобрать с наименьшим током утечки.

Диоды КД208А можно заменить любыми из се­рий КД208, КД209, КД243, 1N4001-1N4007. Диод КД213А можно заменить любым из серии КД213 или мощным диодом Шотки: КД269Б, КД270Б, MBRD640CT. Если предполагается работа устрой­ства с электропаяльником, сопротивление нагрева­тельного элемента которого в холодном состоянии вместе с сопротивлением соединительного прово­да менее 5 Ом, то диод серии КД213 необходимо установить на небольшой теплоотвод. Диоды Шот­ки могут работать без теплоотвода. Маломощные кремниевые диоды 1N914 можно заменить любы­ми из 1N4148,1SS176S, КД521, КД522. Маломощ­ный диод Шотки MBRD0520LT1 можно заменить MBR0530T1, MBR0530T3, 1N5817-1N5819 или лю­бым «безымянным» диодом Шоттки, снятым, например, со старого компьютерного жесткого дис­ка, старого привода компакт-дисков, дорогой «фирменной» автомагнитолы, где нередко их мож­но найти в большом изобилии. Стабилитрон BZV55C-12 можно заменить 1N4742A, TZMC-10, КС212Ж. На месте светодиодов были применены безымянные SMD-светодиоды из неисправной пе­редней панельки от автомагнитолы. Рабочий ток для таких светодиодов не должен превышать 5 мА. Можно установить и обычные светодиоды, напри­мер, серий АЛ307, КИПД66, L-383.

Транзисторы 2SC3199 можно заменить любыми из серий 2SC2785, SS9013, SS9014, КТ3102. Тран­зистор КТ816Г можно заменить любым из серий КТ814, КТ816, КТ855, КТ961, 2SC2331. Полевой транзистор VT5 желательно подобрать с возмож­но меньшим напряжением отсечки и возможно большим начальным током стока. Из серий 2П303, КП303 подойдут транзисторы с индексами В, Ж. Автор применил экземпляр транзистора КП303И с напряжением отсечки 1,8 В и начальным током сто­ка 3 мА. Дорогостоящий составной транзистор 2SD2010 с встроенными защитными стабилитро­ном и диодом можно заменить обычными состав­ными из серий КТ8131, КТ972.

Тиристор КУ228А устанавливают на дюралюми­ниевый теплоотвод с площадью охлаждающей по­верхности от 4 см², его можно заменить любым из этой серии. Микрофон можно применить любой малогабаритным электретный, например, от маг­нитолы, телефонного аппарата. Вместо реле STD- SS-1120M с сопротивлением обмотки 270 Ом по­дойдет любое аналогичное, уверенно срабатывающее при напряжении питания обмотки 10 В, контакты которого рассчитаны на ток не ме­нее 4 А, например, RAS-1215.

Выключатель IRS-101-1А3 можно заменить IRS101-12C, KDC-A04 или аналогичным. Выключа­тель SA2 типа ПД-2-2П4Н, ПД23-1 или аналогич­ный. Первые использовались в отечественных карманных радиоприемниках, вторые – в отечест­венных аудио- и видеомагнитофонах, отличаются особо плохим качеством контактов, перед повтор­ным использованием их требуется тщательно

промыть в этиловом спирте или в специальном растворе для снятия окислов. Свободные группы контактов соединяют параллельно. Можно приме­нить и другой малогабаритный переключатель.

Working with device

При необходимости, подбором сопротивлений резистора R8 устанавливают желаемую чувстви­тельность микрофонного усилителя, от величины сопротивления R8 зависит чувствительность сен­сорного датчика. Желаемое время выдержки мож­но задать подбором R17. При указанных на прин­ципиальной схеме R17, VT5 и установленном импортном танталовом конденсаторе С11 время выдержки составило 65 мин.

С учетом ощутимого падения напряжения на соединительных проводах, образующих цепь ис­точник питания – нагревательный элемент элек­тропаяльника, желательно, чтобы источник напря­жения (понижающий сетевой трансформатор) мог выдавать повышенные напряжения от 12 до 14,5 В при номинальном напряжении сети пере­менного тока 220 В. Если вместо постоянного ре­зистора R17 установить последовательно вклю­ченные постоянный резистор сопротивлением 100 кОм и переменный или подстроенный сопро­тивлением 4,7 МОм…22 МОм, то можно оператив­но устанавливать желаемое время выдержки. При отсутствии высокоомных переменных резисторов можно применить резистор от узлов регулировки фокусирующего или ускоряющего напряжения от кинескопных телевизоров. Например, высокоом­ный подстроенный резистор из серии СПЗ-29 или аналогичный импортный.

Author: Andrey Butov, S. Kurba, Yaroslavl region.
Source: журнал Радиоаматор №7/8 2015