Moduł na triaku zamiast przekaźnika w stacji lutowniczej

Jakiś czas temu opisywałem moją stację lutowniczą, którą wykonałem kilka lat temu i bezawaryjnie służy mi do dziś – Stacja lutownicza DIY z regulacją temperatury. Przez długi czas nosiłem się z zamiarem wykonania drobnego usprawnienia – wymiany przekaźnika załączającego grzałkę kolby na moduł z triakiem. Celem modyfikacji nie była eliminacja stukania przekaźnika podczas włączania i wyłączania, ale obawa o wypalenie jego styków – kolba o mocy 48W pobiera 2A prądu zmiennego. W końcu znalazłem chwilkę czasu by zrealizować założony plan. Układ jest bardzo prosty, podobnie jak jego montaż. Koszt wykonania nie przekracza kilku złotych, warto więc poświęcić dwie godziny na modernizację.

Triak zamiast przekaźnika

Oryginalnie w stacji lutowniczej, opublikowanej w Praktycznym Elektroniku nr 3/99, wzmacniacz operacyjny, za pośrednictwem R13 otwiera tranzystor T1, który podaje masę na cewkę przekaźnika. Drugi jej koniec jest dołączony do napięcia ujemnego, niestabilizowanego, które w mojej lutownicy wynosi ok. 17V. Napięcie zasilające cewkę jest więc wyższe o prawie połowę od nominalnego, powodowało to dość głośne stukanie kotwicy, ale i mocniejszy kontakt styków. Dioda D2 ma za zadanie gasić przepięcia, które powstają podczas zaniku napięcia na cewce, LED D1 zasilany za pośrednictwem R14 sygnalizuje włączenie przekaźnika i tym samym zasilanie grzałki kolby.

Na schemacie dodałem oznaczenia (czerwony kolor) wyprowadzeń przekaźnika. Na PCB stacji lutowniczej wygląda to następująco:

Moduł zastępujący przekaźnik, jest bardzo prosty – składa się z optotriaka, triaka i dwóch rezystorów:

Na schemacie oznaczenia wyprowadzeń P1-P5 odpowiadają tym z przekaźnika. Tutaj zamiast cewki, zasilana jest dioda w optotriaku MOC3023, która powoduje otwarcie jego wewnętrznego triaka. Dzięku temu na bramkę triaka TR1 podawane jest napięcie za pośrednictwem R2 i jego otwarcie, czyli podanie zasilania na grzałkę kolby lutowniczej. Rezystor R1 ogranicza prąd diody OPT1 do 10mA.

Montaż modułu na triaku

Sam układ elektroniczny jest tak prosty, że mógłby zostać zamontowany w pająku, jednak zaprojektowanie i wykonanie PCB trwa tylko chwilę. Płytka jest mniejsza od znaczka pocztowego, zastosowałem optotriak MOC3023 w obudowie do montażu powierzchniowego i jest on lutowany od strony ścieżek.

Przeprowadziłem próby z triakami BTA16 i BTA24. Ten pierwszy był bardzo gorący podczas pracy, szczególnie w pierwszej fazie rozgrzewania kolby od temperatury otoczenia do zadanych 300ºC, BTA24 wydawał się mieć niższą temperaturę. Przykręciłem niewielką blaszkę aluminiową, która rozpraszała ciepło i BTA16 był już tylko ciepły. Do punktów P1-P5 przylutowałem odcinki drutu o średnicy 1mm, można też zastosować goldpiny lub srebrzankę, pamiętając, że przez P3 i P4 przepływa prąd o natężeniu 2A.

Płytka z modułem idealnie pasuje w miejsce przekaźnika, montaż na PCB stacji lutowniczej trwał kilka chwil:

Zastosowane części nie są krytyczne i można wlutować optotriak i triak o innych oznaczeniach – wystarczy, żeby parametry były zbliżone. W przypadku TR1 ważna jest wytrzymałość prądowa – musi być większa niż 2A. Można również przystosować płytkę do rezystorów SMD, dzięki temu zmniejszy się o 4 liczba koniecznych do wywiercenia otworów.

Udostępniam cały projekt wykonany w darmowym programie KiCAD – moduł na triaku. Wewnątrz, prócz schematu, listy połączeń i PCB, znajduje się również plik postscript i pdf z widokiem ścieżek, który można wydrukować wprost na papierze kredowym.

Podsumowanie

Zamontowany elektroniczny odpowiednik przekaźnika spisuje się bez zarzutu. Na początku używania stacji lutowniczej brakowało mi charakterystycznych stuków co kilkadziesiąt sekund :). Dodatkowo układ sterujący temperaturą nie wzbudza się – wcześniej zdarzało się sporadycznie brzęczenie przekaźnika, gdy z pobliżu znajdował się duży transformator lub telefon komórkowy. Z ciekawości obejrzałem też styki przekaźnika JZC-20F (4088), który przez 12 lat załączał grzałkę. Można powiedzieć, że praktycznie nie noszą one śladów zużycia (wypalenia), więc moje obawy były niepotrzebne.