Контроллеры предназначены для регулировки и стабилизации керамического нагревателя без термодатчика мощностью 60 Вт в полном диапазоне температур, с высокой точностью и очень малым временем реакции на ее изменение. Схемы просты, построены на доступных компонентах. Принципы, положенные в основу, применимы для управления нагревателями разной мощности в сети переменного тока, и не только керамическими.
Основными узлами контроллеров являются мостовой выпрямитель D2, силовой ключ U1 с маломощным оптотриаком типа MOC3061, преобразователь ток-напряжение (ПТН) и компаратор Q1.
Для управления измеряется ток через нагреватель (Rh на схеме), пропорциональный его сопротивлению и, следовательно, температуре. Измерение производится в момент перехода сетевого напряжения через «ноль» или когда оно отключено для регулировки мощности. Команда на включение триака в следующем полупериоде вырабатывается (или пропускается) компаратором на TL431.
Работу схем удобно рассмотреть с момента включения паяльника с регулятором в сеть. Ключ заперт, через ПТН и нагреватель протекает ток, определяемый напряжением питания контроллера и сопротивлением самого нагревателя. Для керамического нагревателя с положительным температурным коэффициентом этот ток будет максимальным.
В схеме на Рисунке 1 через резисторы R3-R2 потечет ток, равный току через нагреватель, и сформируется уровень напряжения, который заведомо больше порога срабатывания TL431 (2.5 В), так как паяльник еще холодный и его сопротивление минимально. Триак откроется, как только это станет возможно, нагреватель получит полпериода сетевого напряжения и немного нагреется, а диод D1 отсечет ток ПТН, отключив тем самым ток управления триаком, который будет вынужден закрыться, когда напряжение на нем приблизится к нулю. С завершением полупериода процесс циклически повторяется до момента равенства амплитуды импульса на R3-R2 порогу Q1. На осциллограмме это выглядит как импульс с уменьшающейся до 2.5 В амплитудой, длительность которого около 100 мкс. Открывающий ток триак получит только после того, как немного остынет нагреватель, и включится после перехода напряжения сети через ноль. На Рисунках 2-4 показаны осциллограммы работы схемы управления в трех режимах стабилизации температуры нагревателя. Синий – напряжение на цепи R3-R2. Контроллеры работают в диапазоне напряжений 110-230 В и принципиально не создают коммутационных помех.
 |
|
| Рисунок 1. | Контроллер паяльника с токовым зеркалом. |
Теперь о нюансах. Остановимся на моменте равенства амплитуды импульса пороговому напряжению. Срабатывания компаратора нет, триак закрыт, и через нагреватель паяльника течет ток около 10 мА. Суммарный ток токового зеркала – 20 мА. Этот ток, как минимум, должен обеспечить резистор R4, а это около 4 Вт мгновенной мощности. Если допустить, что регулятор вывернут на минимум и оставлен, резистор должен выжить. Прямые измерения тока потребления схемы управления без тока через стабилитрон дали следующие результаты: 8.3/ 4.5/ 0.7 мА. Это при выключенном/ среднем/ полном нагреве. Если контроллер будет размещен в корпусе паяльника, а SMD комплектующие это позволяют, неизбежен дискомфорт из-за «немного нагретой» ручки. Считаем это недостатком данной схемы. Вторым будет узкий диапазон сопротивлений нагревателя из-за невозможности задавать ток измерения. Применить более мощные нагреватели не получится из-за неизбежного роста тока и… Смотри выше.
 |
|
| Рисунок 2. |
 |
|
| Рисунок 3. |
 |
|
| Рисунок 4. |
Схема, приведенная на Рисунке 5, частично решает проблему применением монитора тока типа ZXCT1009. Потребляемый ток уменьшен почти вполовину, рассеиваемая R4 мощность при любом раскладе не превышает 1 Вт. Но теперь, применяя более мощный нагреватель (с соответствующим тиристором), и уменьшая выходной ток ПТН уменьшением R6, придется пересчитать номиналы R2-R3 для сохранения границ регулировки температуры (или наоборот, рассчитать R6 под доступный номинал R2).
 |
|
| Рисунок 5. | Контроллер паяльника с монитором тока. |
Сопротивление R1 указано для наихудшего случая – применения MOC3061. Меньшие токи управления MOC3062/3 или, к примеру, BRT21, BRT22, BRT23, IL4116, IL4117, IL4118 фирмы Vishay потребуют пропорционального увеличения. Номинал резистора R3 определяет нижнюю границу стабилизации температуры. Резистор R2 – это ширина зоны установки. Значения на схемах задают границы температуры от комнатной до предельной. При установке R3 в верхнее по схеме положение схема управления отключает нагреватель.
Купить MOC3061 на РадиоЛоцман.Цены
