МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКУ»
Исследовательская работа по теме:
«Исследование оптимальных режимов работы паяльника для обеспечения качества радиомонтажных работ»
Предметная область «Дополнительное образование»
Автор:
МБОУ «Центр образования» г. Брянска,
Руководитель: ,
педагог дополнительного образования
МБОУ «Центр образования» г. Брянска
Брянск, 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.Введение
1.1. Назначение работы. Цель……………………………………………..2
1.2. Предпосылки. Обзор тематики. Выводы…………………………….2
2. Основная часть.
2.1. Электрическая схема. Принцип работы……………………………...4
2.2. Технология изготовления устройства. Испытание………………….5
2.3. Руководство по эксплуатации………………………………………...6
2.4. Технические характеристики…………………………………………7
3. Заключение.
3.1. Результаты исследований……………………………………………..8
3.2. Область применения…………………………………………………..8
4. Список литературы…………………………………………………………….9
5. Приложение……………………………………………………………………10
1. Введение
1.1. Назначение работы. Цель.
Эта исследовательская работа с названием «Приставка к паяльнику»
(в дальнейшем устройство) предназначена для выявления работоспособности вновь разработанной схемы приставки. Схема разработана на основе анализа литературы по соответствующей тематике и с целью использования этого устройства по прямому назначению.
1.2. Предпосылки. Обзор тематики. Выводы.
Во время радиомонтажа используются электрические паяльники. Надежность спайки и комфортность работы монтажника зависят от удовлетворительного нагрева жала паяльника. Перегрев и недогрев паяльника ухудшает качество спайки. Для регулирования температуры нагрева паяльника существуют приставки к паяльникам. Эти приставки не являются универсальными. Поэтому в конкретных условиях приходится их дорабатывать. Именно необходимость доработки такой приставки явилась предпосылкой к этой исследовательской работе.
Был произведен обзор известной доступной литературы. В источнике
[ 1 ] приведена схема приставки к паяльнику ( см. приложение 1, рис. 1). Достоинством этой схемы является ее простота и надежность, малое количество радиоэлементов: четыре диода, один конденсатор, и два элемента управления – тумблеры S1 и S2. Недостатком схемы является малая мощность. Это устройство может питать паяльник мощностью не более 40 Вт.
На рисунках 2 и 3 (приложения 1 и 2) приведены еще две общеизвестные схемы для паяльников. Одна из них, приведенная на рис. 2 (приложение 1), обладает явным достоинством – это простота схемного решения и надежность. Она состоит из трансформатора и переключателя. Но у нее есть и недостатки. Это большой вес приставки за счет трансформатора и неэкономичность использования за счет больших потерь мощности на железе трансформатора при перемагничивании наводящими токами.
На рис. 3 (приложение 2) приведена тиристорная схема управления нагревом паяльника. Ее достоинством является питание как маломощных паяльников, так и большой мощности. Схема проста в управлении, т. к. содержит всего один элемент управления – это переменный резистор R4 . Однако недостатком схемы является наличие большого количества радиоэлементов – 14 штук. Это снижает надежность приставки паяльника и повышает ее стоимость.
В результате анализа рассмотренных схем за основу была взята схема на рис. 1 как простая и надежная. Но в нее были внесены изменения:
- вместо диодов Д226Б (наибольший ток 0,3 А и наибольшее обратное напряжение 400 В0 взяты диоды КД202Р (наибольший ток 5 А и наибольшее обратное напряжение 600 В);
- вместо конденсатора емкостью 40 мкФ взят сдвоенный конденсатор общей емкостью 180 мкФ (150+30);
- вместо двух тумблеров S1 и S2 взят один пакетный переключатель, это привело к упрощению управления и изменению электрической схемы;
- вместо одного выходного разъема для одного паяльника предусмотрено два разъема сразу для двух паяльников, это также привело к изменению электрической схемы.
В результате проведенного анализа и исследований была разработана новая схема, приведенная на рис. 4 (приложение 2). Она должна питать сразу два паяльника любой мощности и управляться одним переключателем.
Правильность или упущения схемы могут выявить испытания. По результатам испытаний может быть внесена корректировка в схему.
2. Основная часть.
2.1. Электрическая схема. Принцип работы.
Схема состоит из следующих сновных элементов (рис. 4, приложение 2): диод VD1, VD2, VD3, VD4, конденсатор С1, пакетный переключатель S1, вилка сетевого напряжения Х1, две розетки Х2, Х3 для подключения паяльников.
Схема работает следующим образом.
1). Переключатель S1 (пакеты S1.1. и S1.2.) в положении 1.
Такое положение соответствует наименьшей мощности (температуре), потребляемой паяльниками или паяльником. В этом состоянии диоды VD1 и VD4 включены по схеме однополупериодного выпрямления и нагружены на паяльники. На рис. 5 (приложение 3) изображено волнообразное (синусоидальное) изменение напряжения сети ~220 В на входе устройства (разъем Ч1). На рис. 6 (приложение 3) изображено изменение напряжения на выходе устройства (на паяльниках, подключенных к разъемам Х2, Х3 ). На вершине синусоиды виден небольшой провал напряжения. Он возникает при наибольшей амплитуде напряжения, когда через диоды проходит наибольший ток. Это приводить к увеличению внутреннего сопротивления диодов, а значит к падению напряжения на них. Поэтому напряжение на выходе уменьшается на величину падения напряжения на диодах. Мощность, потребляемая паяльниками, определяется площадью положительных полуволн (на рисунке заштриховано), вырабатываемых однополупериодным выпрямителем VD1, VD4 за период.
2) Переключатель S1 в положении 2.
Такое положение соответствует повышенной мощности. В этом состоянии диоды VD1, VD2, VD3, VD4 включены по мостовой схеме выпрямления, т. к. катод диода VD3 через контакт 2 переключателя S1.2. подключается к катоду диода VD1ис. 7 (приложение3) изображено изменение напряжения на выходе устройства. Оно представляет чередование положительных полуволн каждые полпериода. Мощность, потребляемая паяльниками, определяется площадью этих положительных полуволн за период. (на рис. 7 заштриховано).
3) Переключатель S1 в положении 3.
Такое положение соответствует средней мощности, потребляемой паяльниками. В этом состоянии диоды VD1 и VD4 включены по схеме однополупериодного выпрямления. Причем вывод положительной полярности конденсатора С1 через контакт 3 переключателя S1.2. подключается к катоду диода VD1. в этом подключении конденсатор С1 выполняет роль фильтра. На рис. 8 (приложение 3) изображено изменение напряжения на выходе устройства. Мощность, потребляемая паяльниками пропорциональная площади положительных отфильтрованных полуволн за период (на рис. 8 заштриховано).
4) Переключатель S1 в положении 4.
Такое положение соответствует наибольшей мощности, потребляемой паяльниками. В этом состоянии диоды VD1, VD2, VD3, VD4 включены по мостовой схеме выпрямления через контакт 4 переключателя S1.2. Причем положительный вывод конденсатора С1 через контакт 4 переключателя S1.1. подключен к катодам диодов VD1 и VD3. Конденсатор здесь выполняет роль фильтра. На рис. 9 (приложение 3) изображено изменение напряжения на выходе устройства. Мощность, потребляемая паяльниками, пропорциональная площади положительных отфильтрованных полуволн за период (на рис. 9 заштриховано).
2.2. Технология изготовления устройства. Испытание.
1) Подбор комплектующих изделий.
2) Изготовление корпуса устройства.
3) Изготовление платы для диодов.
4) Изготовление крепежа для конденсатора и платы диодов.
5). Компоновка составляющих изделий – переключатель, плата диодов, конденсатор, выходные разъемы, основание корпуса.
6) Проведение необходимых слесарных и радиомонтажных работ.
7) Первичное включение на холостом ходу, затем под нагрузкой.. Испытание режимов: первого, второго, третьего и четвертого.
8) Испытание устройства на прогон.
Во время испытания на прогон были сняты осциллограммы (см. рис. 5,6,7,8,9 (приложение 3) и проведены измерения необходимых напряжений для анализа. Действующее значение напряжение самой сети во время измерения было 210 В, причем временами изменялось от 200 В до 210 В.
2.3. Руководство по эксплуатации.
Эксплуатация устройства предполагает проведение радиомонтажа. Поэтому перед эксплуатацией выполнить требования техники безопасности при работе с радиомонтажем (надеть защитные очки, проверить нахождение паяльника на подставке, …).
1) Переключатель мощности S1 установить в положение 2 «Повышенная мощность».
2) Подключить паяльник (паяльники) к приставке.
3) Вилку приставки включить в сетевую розетку ~220 В и подать напряжение от щитка.
4) По истечении восьми минут нагрева проверить качество нагрева жала паяльника. Для этого коснуться припоя жалом паяльника. Если припой медленной разогревается, перевести переключатель мощности в положение 3 «Средняя мощность». По истечении нескольких минут опять проверить качество нагрева жала паяльника. При необходимости еще большего нагрева, переключатель мощности перевести в положение 4 (такая необходимость возникает при низком сетевом напряжении, около 180 В). Если напряжение превышает 220 В, то жало может перегреться. Чтобы этого не допустить, переключатель мощности перевести в положение 1 «Малая мощность». Через несколько минут проверить качество нагрева.
5) По окончании работы выдернуть вилку приставки из розетки ~220 В. Отключить щиток подачи напряжения.
2.4. Технические характеристики.
1) Количество пределов регулирования – 4.
2) Количество одновременно запитанных паяльников – 2.
3) Мощности подключаемых паяльников: 25, 40, 65, 80, 100 Вт.
4) Пределы изменения напряжения в сети ) В.
5) Габаритные размеры 135х23х145 мм.
6) Вес 770 гр.
7) Ориентировочные характеристики пальников согласно паспортных данных:
- время разогрева до рабочей температуры не более 8 минут;
- рабочая температура паяльного стержня 300-400 º С;
- температура плавления припоя ПОС -º С
3. Заключение.
3.1. Результаты исследований.
Результаты исследований подтвердили правильность предположений теоретических изысканий, правильность выбора типа комплектующих деталей и их параметров. При управлении устройством происходит нарастание мощности (температуры) или ее уменьшение, обеспечивая работоспособность паяльников. Это подтвердили испытания на прогон, согласно п. 2.2.) Т. о, в схему устройства внесение корректировки ен потребовалось.
3.2. Область применения.
Устройство под названием «Приставка к паяльнику» может применяться в радиотехнических и электротехнических кружках, в ремонтных организациях и мастерских, в быту, в производственных цехах соответствующего профиля.
4. Список литературы.
1. Журнал «Радио» № 11, 1981, с. 52
2. Горюнов по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. – М.: Энергия, 1977
3. Зарх пособие по ремонту и регулировке радиоэлектронной аппаратуры. – Ленинград: Лениздат, 1966
Приложение 1
Рис. 1. Приставка 1.
Рис. 2. Приставка 2.
Приложение 2
Рис. 3. Приставка 3.
Рис. 4. Новая схема приставки.
Приложение 3
Рис.5. Напряжение на входе устройства.
Рис. 6. Напряжение на паяльнике, когда переключатель S1
в положении 1 «Малая мощность».
Рис. 7. Напряжение на паяльнике, когда переключатель S1
в положении 2 «Повышенная мощность»
Рис. 8. Напряжение на паяльнике, когда переключатель S1
в положении 3 «Средняя мощность»
Рис. 9. Напряжение на паяльнике, когда переключатель S1
в положении 4 «Большая мощность»
Приложение 4
Рис. 10. Приставка к паяльнику.
