Stacja lutownicza DIY z regulacją temperatury

Przedstawię dziś jedno z najbardziej przydatnych urządzeń, jakie samodzielnie wykonałem. Jest to stacja lutownicza, która bezawaryjnie służy mi od ponad 12 lat. Kiedyś takie urządzenia były poza zasięgiem przeciętnego elektronika hobbysty, głównie ze względu na cenę, co uzasadniało samodzielną budowę, dziś argumentem może być kiepska jakość gotowców za kilkadziesiąt złotych. Moja stacja została zbudowana na podstawie opisu z nieistniejącego już miesięcznika Praktyczny Elektronik, nr 3/99. Wersję elektroniczną całego artykułu ułatwiającego budowę i uruchamianie, zamieściłem na końcu wpisu. Kilka mniej lub bardziej zmodyfikowanych “klonów” można znaleźć w serwise elektroda.pl.

Schemat stacji lutowniczej

Stacja zbudowana jest z dwóch modułów – termostatu i miliwoltomierza. Ten pierwszy ma za zadanie utrzymać zadaną temperaturę oraz wzmocnić odpowiednio napięcie z termopary znajdującej się w kolbie. Napięcie to jest podawane na wejście miliwoltomierza, ponieważ 1mV=1ºC, a po przejściu przez dzielnik zbudowany z R20 i R21 1mV=10ºC, odczytana z wyświetlaczy wartość jest temperaturą grota. Jak widać na poniższym schemacie pochodzącym z Praktycznego Elektronika, układ nie należy do skomplikowanych.

Regulator temperatury składa się z dwóch precyzyjnych wzmacniaczy operacyjnych OP07. Na pierwszy z nich podawany jest sygnał z termopary. Potencjometrem P1 ustawia się offset, w tym wypadku jest to temperatura otoczenia (termopara nie mierzy temperatury wprost, a różnicę temperatur). P2 umożliwia ustawienie wzmocnienia, tak by 300ºC odpowiadało 3V. Drugi wzmacniacz pracuje jako komparator – za pośrednictwem trazystora i przekaźnika załącza grzałkę w taki sposób, by temperatura grota była równa temperaturze ustawionej przez potencjometr P3.

Miliwoltomierz, to klasyczny układ zbudowany przy użyciu ICL7107. Na stronie znajduje się już jeden projekt zbudowany z użyciem tej kostki: Dwupunktowy termometr cyfrowy LED. Za pomocą P4 ustawia się precyzję wskazań układu.

Na schemacie ideowym można jeszcze wyróżnić prosty zasilacz symetryczny, zbudowany na liniowych układach LM7805 i LM7905. Kolba lutownicy wymaga zasilania 24V AC, ale należy zastosować transformator 2x12V, właśnie ze względu na napięcia +5 i -5V.

Montaż i uruchomienie

Przed przystąpieniem do montażu, warto skompletować wszystkie części. Ja starałem się wykorzystać ile się da z tego co już posiadałem, co obniżyło koszt wykonania całości. Musiałem kupić wzmacniacze OP07, układ ICL7107, potencjometry, przekaźnik, itp. Rezystory i kondensatory miałem w swoich zapasach. Ważną częścią jest kolba lutownicza. Ja kupiłem swoją w TME i służy mi od 12 lat, więc można ją uznać za trwałą. Jest to produkt firmy Solomon o oznaczeniu SL-I, moc 48W, napięcie grzałki 24V AC. Ważne, by kolba miała wbudowaną termoparę. Przed zakupem innej lutownicy warto się upewnić, że są dostępne groty i inne części zamienne w rozsądnych cenach.

Układ składa się z 3 płytek: regulatora, miliwoltomierza i wyświetlaczy. Montaż najlepiej rozpocząć od złożenia płytki regulatora. Następnie można przystąpić do kalibracji wzmacniacza napięcia termopary. Zostało to dokładnie opisane w załączonym na końcu artykule. Rozmieszczenie elementów przedstawia poniższy rysunek:

Lutując przewody łączące płytki woltomierza i wyświetlaczy warto wziąć pod uwagę montaż całości w obudowie, by nie okazało się, że coś jest za długie lub za krótkie. Poniższy rysunek będzie pomocny przy rozmieszczeniu części na płytkach:

Łącząc płytki termostatu i miliwoltomierza łatwo o pominięcie przewodu masy. Punkt lutowniczy znajduje się między C2 i C3 (PCB regulatora) i przy ICL7107, zaraz pod C9 (PCB miliwoltomierza).

Z uwagi na prąd pobierany przez kolbę, ścieżki prowadzące do przekaźnika i punktu zasilania grzałki wzmocniłem przez przylutowanie odcinka srebrzanki.

Obudowa stacji lutowniczej

Płytki drukowane opublikowane w Praktycznym Elektroniku zostały zwymiarowane pod obudowę firmy Kradex oznaczoną symbolem Z5B, do której można dokupić pasujący czerwony filtr pod wyświetlacze. Ja, minimalizując koszty, wykorzystałem obudowę po stacji dyskietek starego komputera firmy Schneider i przykleiłem odpowiednio przycięty filtr od obudowy KM35. Wykorzystałem też oryginalną diodę, która teraz sygnalizuje zasilanie grzałki:

Płytki umieszczone pionowo przykręciłem do obudowy metalowymi kątownikami z zestawu “Mały konstruktor”. W mojej stacji zastosowałem transformator toroidalny 2x12V, 50VA i przykręciłem go za pomocą plastikowej płytki. Można zastosować inne trafo o podobnej mocy i napięciu, ważne, by zmieściło się w obudowie.

Zakupiona kolba posiadała wtyk DIN 5, więc z boku obudowy przykręciłem pasujące gniazdo, wymontowane ze starego magnetofonu. Przed przylutowaniem do niego kabli, warto upewnić się, które styki zasilają grzałkę (będzie tam rezystancja ~12Ω), a na których jest sygnał z termopary (rezystancja ~1Ω). Pomyłka w połączeniu doprowadzi do uszkodzenia tej ostatniej.

Na tylnej ściance posiadanej przeze mnie obudowy zamontowany był wyłącznik, wykorzystałem to miejsce i przykręciłem pasujący, ale nieco inny. Otwory po gnieździe sygnałowym zakleiłem kawałkami laminatu. Umieściłem też obudowę na bezpiecznik topikowy.

Starałem się, by całość była zwarta i wytrzymała mechanicznie, co zapewnia trwałość. Na elektrodzie można znaleźć tą konstrukcję umieszczoną w obudowie po zasilaczu ATX. O jego rozbiórce i wykorzystaniu części pisałem tutaj: Darmowe części elektroniczne ze starych zasilaczy ATX.

I jeszcze film z działania stacji lutowniczej, którą nadesłał jeden z czytelników w celu pomocy w uruchomieniu. Do poprawy jest jeszcze jedno połączenie między wyświetlaczem a układem ICL, co widać po zamienionych segmentach:

Podsumowanie

Moją stację używam jako głównej lutownicy od 2001. Pracowałem na niej w sumie setki godzin i zarówno kolba jak i układ świetnie się sprawdzają w praktyce. Całość po zmontowaniu od razu pracowała poprawnie, jedynymi, drobnymi mankamentami są sprzężenia objawiające się wzbudzaniem układu i brzęczeniem przekaźnika oraz jego głośna praca, czyli stuki podczas włączania i wyłączania. Pierwszą niedogodność można wyeliminować zastępując rezystor R1 zworą i ekranując płytkę regulatora, przynajmniej od spodu. Przekaźnik można zastąpić triakiem sterowanym za pośrednictwem optotriaka – takie usprawnienie opublikowałem tutaj: Moduł na triaku zamiast przekaźnika w stacji lutowniczej.

>> POBIERZ Praktyczny Elektronik 3/99 Stacja lutownicza.