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可控制电烙铁温度的驱动电路

[日期:2018-03-02] 来源:  作者:湖北 朱少华 [字体: ]

  我们知道能控制电烙铁温度的一种方法是用一个微控器,它使用来自在电烙铁头附近进行处理的热敏电阻的温度反馈。本设计实例表明的电烙铁驱动器在进行这项工作时只需要一些模拟元件,见附图所示。

可控制电烙铁温度的驱动电路

 


  
  关键点是该烙铁如何快速达到所需温度且该装置周围温度如何出现大的摆动。控制温度最简单的方法是用一个on-off开关在所设置的点上关掉加热器。然而这种装置常常导致所不希望的温度摆动,建议的选择是用一个PID(比例一积分一微分)控制器。最理想的算法是提供满功率直到该装置温度达到最快加热,然后提供恰好合适的功率来维持电烙铁的温度不摆动。
  
  为了测试这一概念,从一个熟悉的网站购买了一把便宜的电烙铁,该烙铁的额定值为24V50瓦,具有一个正温度系数的感应器,在300C时具有大约120Ω的阻值,其温度系数大约是0.16Ω/K。一台旧式笔记本电脑的19V电源可提供给它使用,以下还讨论考虑改变到一个24V变压器
  
  惠斯通电桥由RB1和RB2构成桥的上臂,RSENSOR即电烙铁正温度系数电阻和RTRIM即温度调节电阻构成桥的下臂。实际中,RTRIM可能是一个串联的电阻和电位计,一个带有几种调节温度预置的选择开关,或者你选择的任何其它方法。
  
  电桥的输出被送到U2即一个高增益的运放减法器.R8-R11具有1%的偏差,为了得到尽可能紧的匹配,要对它们进行单独的测量和选择,U1构成一个1.4Hz25%脉冲发生器,周期性地开启Q1,依次给电桥提供满配的19V电源电压。更高的电压可以改善温度变化的灵敏性,然而电桥的全部电阻都相当低,导致电流很大。低脉冲占空因数和R7限制电桥的功率损耗并且防止任何相反地影响稳定性的过加热。U3为一个有源峰值检测器,U4连接成一个反向施密特触发器,其断开门限大约为5.8V和4.8V。参见下图.的波型,假如电烙铁温度比该设置点低,C2被充电到比施密特触发器门限高的一个电压,并且当通过R12和R13放电时在整个周期内保持这样。施密特触发器的输出停留在低电位并且使场效应管M2导通,导致满功率加到加热器RL上。假如电烙铁温度变得比设置点高,U2的输出被驱动到地,C2的电压变的比施密特触发器门限低,驱动其输出变高并且使M2截止。

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  在两个极端情况之间,存在大约0.3Ω的一个狭窄的范围,该范围由施密特触发器门限值、减法器和有源峰值检测器、C2和R12+R13的时间常数来定义。在该周期的某些点上,C2两端的电压将下降到比施密特触发器门限,在该周期的剩余部分关断M2。
  
  每个周期的导通时间与温度的上升成反比,较高的温度工作增加了RSENSOR两端的桥路电压,减少了C2的充电电压,因此该电压期间将放电到施密特触发器门限以下的一个电平。负反馈回路调节脉冲的占空因数,为保持恒定温度传递精确的加热量。
  
  假如多温度设置点被校正,没有感应器的非线性温度系数来考虑。这样导致每个设置点高度精确。电烙铁尖端的温度在“脉冲”方式启动后稳定在60-90秒之内,没有可以测量的摆动。这种时延是由于电烙铁本身的热迟滞,正温度系数感应器在加热元件内部不在温度可测量的电烙铁头上。另一种更直接和灵敏的温度稳定性指示是发光二极管D4的“冷却”闪亮,当电烙铁温度比设置点低时D4明亮地闪光,当设置点将到达时勉强可见闪光。D3“加热”闪光指明设置点已经到达并且该电路正在测量出所需的加热值。特别是在较低的温度下,你能看见电源如何不规则地加到电烙铁上,因为电路中的每件东西由19V供电,当U4拉到地时加到M2的VGS接近20V的限制。假如你使用一个不同的场效应管或者要将电源电压增加到24V,记住通过使用一个齐纳二极管或电阻分压器,你的场效应管的最大栅一源电压才不会超过。

提交时间:2018-03-02 09:17:24


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