恒溫電烙鐵控制板方案開發(fā)

電烙鐵是在電子產(chǎn)品制造與服務(wù)等行業(yè)中廣泛應(yīng)用的工具。隨著技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品自動化焊接技術(shù)也不斷發(fā)展，但是采用電烙鐵進行元器件進行人工焊接和拆焊等技術(shù)依然是必不可少的?，F(xiàn)在電烙鐵普遍實現(xiàn)了恒溫控制和漏電保護等功能，使用壽命也大大增加。在日常使用電烙鐵結(jié)束后，其殘留溫度依然比較高，稍不注意就有可能燙傷人，甚至引發(fā)火災(zāi)等危險事故。很多使用電絡(luò)鐵的人員習(xí)慣于用手接近烙鐵頭去感知電烙鐵的殘留溫度，這樣也存在燙傷的危險。為了讓使用者能直觀了解電烙鐵使用后的冷卻狀態(tài)，避免了用手感知電烙鐵余溫可能產(chǎn)生的危險和可能產(chǎn)生的火災(zāi)隱患，設(shè)計帶冷卻指示功能的電烙鐵。

一、原有電絡(luò)鐵工作原理分析

以下是某款恒溫電烙鐵工作原理及電路圖（見圖1）。市電AC220V經(jīng)R1降壓、D1半波整流、C1濾波、D2穩(wěn)壓后作為集成運放3582比較器件IC的電源電壓及調(diào)溫設(shè)定電壓源。

熱電偶作為檢測烙鐵頭的溫度傳感器，根據(jù)溫度不同，產(chǎn)生不同的電動勢。工作中將電動勢通過電阻R3加到根據(jù)IC－A③腳，作為為熱電偶檢測電壓輸入端；而②腳為調(diào)溫設(shè)定電壓。在②、③腳兩端電壓比較后，由①腳輸出。其中反饋電阻R5的作用在輸入信號小幅度波動時，其輸出信號鎖定不變。當(dāng)熱電偶檢到溫度偏低時，③腳電平低于②腳電平，使輸出①腳為低電平。進而使IC－B放大器⑥腳相對于固定偏置的⑤腳偏低，使輸出⑦腳為高。由于IC－B⑤腳電壓是由AC220V經(jīng)R6、R7分壓而得，因而，頻率、相位完全與AC220V相同。⑤腳電平與⑥腳電平比較后在⑦腳輸出交流電壓。該交流電壓經(jīng)C2與D3和D4反向并聯(lián)（作用同雙向二極管）的觸發(fā)電路控制雙向可控硅，控制加到烙鐵電熱絲上的電流導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)恒溫控制的目的。

二、電絡(luò)鐵控制電路改進設(shè)計

2.1改進基本思路

對上述原有恒溫電烙鐵進行改進，利用電路中熱電偶的熱電效應(yīng)來實現(xiàn)對余溫檢測。在斷開電烙鐵加熱控制主電路的同時，把熱電偶的電壓信號引到由集成運放組成的電壓比較器上。當(dāng)電烙鐵冷卻未結(jié)束時，熱電偶輸出電壓使集成運放輸出一個高電平，點亮指示LED代表電烙鐵冷卻中；而當(dāng)電烙鐵冷卻結(jié)束時，熱電偶輸出電壓很小，集成運放輸出端輸出一個低電平，LED燈熄滅，表示電烙鐵冷卻結(jié)束。

通過對熱電偶輸出電壓的檢測，實現(xiàn)用LED燈顯示溫度狀態(tài)，從而使電烙鐵具備冷卻指示功能。

2.2具體實現(xiàn)過程

以下是帶冷卻指示恒溫電烙鐵工作原理及電路圖（見圖2）。用開關(guān)SW1實現(xiàn)對電烙鐵工作賀斷電的控制。當(dāng)開關(guān)SW1閉合時，電烙鐵正常工作，其原理與上述電路原理完全相同，不同之處是在焊接結(jié)束以后。

焊接結(jié)束以后，開關(guān)SW1打開時。U2:A③腳與熱電偶被斷開，使U2:A①腳輸出為高，進而使U2:B放大器⑥腳相對于固定偏置的U2:B⑤腳偏高，使輸出U2:B⑦腳一直為低。雙向可控硅處于關(guān)閉狀態(tài)，電熱絲斷電，烙鐵不工作。在U2:A③腳支路與熱電偶被斷開的同時，雙擲開關(guān)SW1使熱電偶經(jīng)與U3:A③腳相連，同時使集成運放U3:A電源⑧腳與電源線相連，U3:A開始工作，電烙鐵冷卻未完成時，熱電偶輸出電壓使U3:A③引腳電壓高于②引腳電壓，使U3:A①引腳輸出高電平，經(jīng)限流電阻R10后點亮LED；當(dāng)烙鐵頭溫度下降到設(shè)定溫度時，熱電偶輸出電壓使U3:A③腳引腳電壓相對于②引腳電壓為低，進而使U3:A①引腳輸出低電平，LED燈D5熄滅，從而起冷卻指示作用。

三、電烙鐵實際使用效果測試

要使用電烙鐵時，打開開關(guān)，電烙鐵得電，紅色電源指示燈點亮，電烙鐵開始加熱，并實現(xiàn)恒溫控制；在使用結(jié)束時，關(guān)閉開關(guān)，電烙鐵失電，電源指示燈熄滅；同時，藍色冷卻指示燈點亮，電烙鐵開始處于冷卻狀態(tài)；當(dāng)藍色冷卻指示燈熄滅時，代表電烙鐵冷卻完成。圖3到圖5是實際使用效果圖示。

（1）正常工作時：開始使用時，按下開關(guān)，電烙鐵開始工作。紅色電源指示燈亮。

（2）剛使用結(jié)束：使用結(jié)束后，打開控制開關(guān)，電烙鐵電熱絲停止工作，紅色電源指示燈熄滅；電烙鐵處于冷卻狀態(tài)，藍色冷卻指示燈亮起。

（3）電絡(luò)鐵冷卻后：當(dāng)藍色冷卻指示燈熄滅，代表電烙鐵冷卻完成。

總結(jié)

（1）本文在原有恒溫電烙鐵控制電路基礎(chǔ)上進行改進，增加了開關(guān)斷電功能與冷卻指示的新功能，從電路仿真和和實物檢測都說明該該作品能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能，同時不會影響電絡(luò)鐵使用功率和絕緣電阻等性能指標(biāo)。電路是在成熟電路的基礎(chǔ)上進行改進和創(chuàng)新，具有科學(xué)性和創(chuàng)新性。
（2）該設(shè)計控制電路基礎(chǔ)上，只添加了極少量元器件，實現(xiàn)其新功能。主要采用了如下元器件:運算放大器LM358、按鍵開關(guān)、LED燈各一個，10k電阻三個。采用的器件都是市面上成熟、通用的器件，增加成本不超過1元。（3）本設(shè)計提高了電烙鐵的使用效能.本設(shè)計具有電路設(shè)計新穎、功能實用、可靠性高、成本低廉等優(yōu)點，極具推廣應(yīng)用價值。

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