專利名稱：節能快熱式電烙鐵控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于具有休眠和保護功能的實體快熱式雙點恒溫電烙鐵 的控制器，屬于電烙鐵溫度控制器制造的技術領域。
背景技術：
電熱式電烙鐵由發熱芯、導熱體、熱頭及輔助工作部分如把手、導線等組成。 其熱能從發熱芯經導熱體到熱頭傳導的過程中要受到由數個空氣層和不同材料
構成的熱阻界面的強大熱阻,其結果是
1發熱絲溫度過高金屬熱絲工作在極限溫度附近，呈幟熱態。 2大溫差導熱發熱芯與熱頭的溫差很大,熱傳效率低，傳熱慢。
3. 氧化反應劇烈由于導熱不良，發熱絲溫度遠髙于熱頭溫度且置于空氣 中，發熱絲的氧化反應劇烈。
4. 熱頭溫升過慢由于受到由數個空氣層和不同材料構成的熱阻界面的強大 熱阻，熱頭反應遲鈍，受控滯后，只有靠增大熱頭來儲能，以滿足焊接時的熱能 需求，在賽連續焊接較大件物體時，往往要等待熱能補充，即浪費銅材又影響工 效。
對電熱式電烙鐵進行溫度控制，不僅能節省大量的電能，還能有效的保護電 熱式電烙鐵的發熱元件，極大的延長其使用壽命，提高其使用的可靠性和安全性。 而目前還沒有一種能對快熱式電烙鐵進行雙點恒溫控制的電烙鐵控制器，對電烙 鐵的溫度控制還處在比較原始的控制模式上。
發明內容
技術問題本實用新型的目的是提供一種節能快熱式電烙鐵控制裝置，該控 制器具有雙點恒溫控制的功能，即將休眠時的恒溫溫度與工作時的恒溫溫度進行
分設定和控制,能極大的延長電烙鐵的使用壽命,提高其使用的可靠性和安全性。
技術方案本實用新型的節能快熱式電烙鐵控制裝置有兩個信號輸入端， 第一個信號輸入端是溫度傳感器，該溫度傳感器的輸出端接測量放大器，測 量放大器的輸出端有三個分別接差值放大器、設定/測量開關、超溫檢出器
的輸入端；差值放大器、比例運算器、交流開關、超溫保護器、加熱器順
序串聯連接，差值放大器的輸出端還接微積分運算，微積分運算的輸出端接 比例運算器，比例運算器的輸出端還接半波變壓調功控制器，半波變壓調功 控制器的輸出端接交流開關，超溫檢出器的輸出端接超溫保護器；第二個信 號輸入端是人體感應電極，人體感應電極的輸出端接人體感應開關，人體感 應開關的輸出端分別接雙點溫度設定器、休眠控制器，休眠控制器的輸出端 接交流開關，雙點溫度設定器的輸出端接自動設定溫度轉換器、設定檢出器， 自動設定溫度轉換器的輸出端分別接超溫檢出器、差值放大器、設定/測量 開關的輸入端，設定檢出器的輸出端接設定/測量開關，設定/測量開關的 輸出端接數子顯示器。
本實用新型的節能快熱式電烙鐵控制裝置為"具有休眠和保護功能的實體高 速雙點恒溫電烙鐵"的控制部分，與實體式高速電烙鐵的發熱工作部分配合,可
實現以下功能
—.雙點恒溫控制即待工作恒溫溫度點和工作恒溫溫度點。 待工作恒溫溫度點即電烙鐵放在烙鐵架上時的待工作恒溫溫度。設定可調 范圍1 5(TC——300°C。
工作恒溫蘊度點即手持電烙鐵把手(即使用電烙鐵時)，置予電烙鐵把手內
的感應開關自動將設定溫度置于此溫度點。電烙鐵自動快速升溫并恒溫在此設定
工作溫度點。設定可調范圍室溫---500°C。
采用雙點恒溫控制法可減小能耗,延長電烙鐵的使用壽命，狠好的解決了烙 鐵頭長時間過熱造成的"氧化燒死"不沾錫現象，提高了工作效率。
二.變功率快速升溫電烙鐵在加溫至設定溫度前3-5'C的全過程采用全波滿
功率工作，此時發熱絲溫度較低，可承受很大的初始功率，當到達設定溫度附近 時，自動切換成半波占空比調功工作，以保證恒溫點的精密控制，也避免了發熱
絲的瞬態過熱。由于電熱絲采用正溫度電阻特性的金屬，及頭體合一低熱阻導熱
的新型熱體結構，初始加熱功率設計為常規加熱功率的5-10倍，烙鐵頭的溫度 可在幾秒鐘內達到并恒溫在設定的工作溫度點。在焊接較大物體時，烙鐵頭一旦
出現快速降溫，也會給出很大的補充功率，烙鐵頭仍然可恒溫在原溫度附近。提 高了實用性。
三感應式自動加熱控制即手持電烙鐵把手的瞬間(即使用電烙鐵時)，置于 電烙鐵把手內的感應開關自動將設定溫度置于工作溫度點，大功率加熱功能啟 動，配合以微分、積分、比例運算電路，可在2秒鐘之內快速到達并恒定在設定 工作溫度點。即方便，快速，節能，又大大地延長了電烙鐵的使用壽命。
四休眠功能當長時間(設計為15分鐘)手不接觸電烙鐵把手，休眠功能啟 動，自動切斷發熱體電源，修眠期間， 一旦手接觸電烙鐵把手，電烙鐵立即進入 工作狀態。其目的是節能、延長電烙鐵的使用壽命和安全。
五故障自動保護報警當出現輸出電路故障如可控硅短路損壞;傳感器斷路 丟失信號，超過限定最高溫度時，均會造成嚴重后果，將燒毀電烙鐵，或引發事 故。該功能啟動，立即自動切斷發熱體的電源，并發出聲訊報警。為提高保護的 可靠性，其斷電輸出電路獨立設置。


圖1是本實用新型的總體電路框圖。其中有:溫度傳感器l、測量放大器 2 、差值放大器3 、比例運算器4 、交流開關5 、超溫保護器6 、加熱器7 、微 積分運算8、半波變壓調功控制器9、超溫檢出器l 0、人體感應電極11、人 體感應開關1 2 、雙點溫度設定器1 3 、自動設定溫度轉換器1 4 、數子顯示器 1 5 、休眠控制器1 6 、設定檢出器1 7 、設定/測量開關1 8 。
圖2是本實用新型的電原理圖。
具體實施方式
本實用新型的節能快熱式電烙鐵控制裝置有兩個信號輸入端，第一個信號輸 入端是溫度傳感器1 ，該溫度傳感器1的輸出端接測量放大器2 ，測量放大器2 的輸出端有三個分別接差值放大器3 、設定/測量開關1 8 、超溫檢出器1 0的 輸入端；差值放大器3、比例運算器4、交流開關5、超溫保護器6、加熱器7 順序串聯連接，差值放大器3的輸出端還接微積分運算8 ，微積分運算8的輸出 端接比例運算器4 ，比例運算器4的輸出端還接半波變壓調功控制器9 ，半波變 壓調功控制器9的輸出端接交流開關5 ,超溫檢出器1 0的輸出端接超溫保護
器6 ;第二個信號輸入端是人體感應電極1 1 ，人體感應電極1 1的輸出端接人
體感應開關1 2 ，人體感應開關1 2的輸出端分別接雙點溫度設定器1 3 、休眠 控制器1 6 ，休眠控制器1 6的輸出端接交流開關5 ，雙點溫度設定器1 3的輸 出端接自動設定溫度轉換器l 4、設定檢出器1 7，自動設定溫度轉換器l 4的 輸出端分別接超溫檢出器l 0、差值放大器3、設定/測量開關l 8的輸入端， 設定檢出器l 7的輸出端接設定/測量開關l 8，設定/測量開關1 8的輸出端 接數子顯示器1 5 。
溫度傳感器1分別由測量溫度信號及冷端溫度補償信號的正溫度特性的熱 電偶CH1和負溫度特性的PN結溫度傳感器GH2構成。第一放大器IC1,第二放大 器IC2，第三放大器IC3及周圍電路構成的差分測量放大器2其的作用是將溫度 參量轉換成線性電壓參量，向后級提供顯示和控制信號。熱電偶CH1和溫度傳感 器GH2的溫度信號分別送至第一放大器IC1和第二放大器IC2的同相端放大至相 同的電壓后，再分別送至第三放大器IC3同相及反相端作相加放大運算，在第三 放大器IC3輸出端獲得一與溫度對應的線性電壓信號，完成溫度電壓轉換。其中， 二極管D1、 D2、電阻R5的作用是函數修正，以修正熱電偶CH1的非線性。可變 電阻W 1為調零電位器，即在0 C時第二放大器IC2輸入電橋的平衡，對應輸出 電壓為0伏。
第四放大器IC4、可變電阻W2、 W3、 二選一模擬開關IC18構成雙點溫度設 定l 3及自動設定溫度轉換1 4電路;可變電阻W2為低溫點的溫度設定電位器， 可變電阻W3為高溫點的溫度設定電位器，二個由電阻R53、可變電阻W2;電阻 R52、可變電阻W3電阻分壓器獲得的設定電壓信號分別送至二選一模擬開關IC18 的二個輸入端，其輸出端與跟隨器IC4的同相端相連，跟隨器IC4的輸出端得到 一個可調的低內阻的設定電壓信號。二選一模擬開關IC18的的選通端接受由第 五放大器IC5、第六放大器IC6構成的人體感應開關1 2輸出的"0" "1"選通 控制信號，輸出對應的溫度設定電壓。人體感應電極GY置于電烙鐵把手內，當 手持電烙鐵把手時，感應電極獲得感應信號，經第五放大器IC5降內阻,再經二 極管D4檢波后，檢出負極性電壓，并經電容C 1 8積分，送至由第六放大器IC6 及正反饋電阻R50構成的比較器對地電位進行比較，第六放大器IC6輸出由 "1"變"0" ， 二選一模擬開關IC18的"0 "選通斷選通，高溫度設定電壓 接入。反之，當手離開電烙鐵把手時，感應信號消失，低溫度設定電壓接入，完
成雙點設定溫度的自動轉換。其中，電阻R4 9為電容C4 8的放電電阻，時間 常數為1秒。
第七放大器IC7、積分電阻R54、積分電容C19構成休眠控制1 6電路，開 機時，第七放大器IC7的反相端處于低電平，輸出為"1"，使光電藕合器IC20 處于正常工作狀態。同時，積分電容C19開始充電計時，積分電阻R54及積分電 容C19的積分時間常數大約15分鐘，在計時時間內，有手持電烙鐵把手時，積 分電容C 1 9通過二極管D 6向第六放大器I C 6輸出的底電平放電，充電計時 重新開始，如在計時時間內無手持電烙鐵把手的動作，第七放大器IC7的反相端 電平將超過同相端，輸出變"O"，光電藕合器IC20輸入反偏，停止工作，后級 的交流開關5鎖定，電烙鐵進入休眠， 一旦使用電烙鐵，即手持電烙鐵把手時， 積分電容C 1 9又通過二極管D 6向第六放大器I C 6輸出端低電平放電，第七 放大器IC7的反相端電平低于同相端，輸出為"1"，電烙鐵立即進入工作態。
第八放大器I C 8及其外圍電路構成的差值放大器3的目的是檢出測量和 設定電壓的差值及變化速率，并對其差值進行放大，向后級的比例、微分、積分 運算電路提供運算數據;第八放大器I C 8的同相及反相端分別接受前級的測量 及設定電壓信號，對其差值進行檢出放大，以判斷當前溫度與設定溫度的差距及 相互的變化關系。同時，該放大器增益的大小可決定下級比例帶的范圍，其輸出 限幅臨界電位即是比例、微分、積分運算電路的起控點。
在比例帶范圍內，由第八放大器IC8輸出的差值信號經電阻R26、 R 3 4分別送至第九放大器I C 9和第十放大器I C 1 0作微積分運算8和比例 運算。微分電容Cll的作用是檢出突變的差值信號，對溫度變化作趨勢判斷。積 分電容C 1 2的作用是對單位時間的溫度變化作平均處理，避免溫度超調產生波 動。
經微積分運算后的控制信號由第九放大器I C 9的輸出端輸出與第八放大 器I C 8輸出的差值信號混合后送至由第十放大器I C 1 O及周圍電路構成的 比例運算電路4的同相端作比例運算。該電路是一壓控、占空比和門寬可調的方 波振蕩器，受差值電壓和經微積分處理后的控制電壓的共同控制，實時向輸出交 流開關電路5和半波變壓調功控訴器提供不同占空比和門寬的開關信號及變壓 信號。
第十」放大器IC11及周圍電路構成半波變壓調功控制器9 ，其作用是檢出
進入比例帶的信號，控制交輸出流開關工作在半波態。在進入比例帶之前，由于
第八放大器I C 8的輸入端的差值超過限定值，放大器被限幅在"0 "電平，第 十放大器IC1 0停止振蕩，輸出"0 "電平，同時第十一放大器I C 1 1的反相 端電位低于同相端，其輸出為"1 "，第二十放大器I C 2 0導通，半波開關T l導通。輸出電路滿功率向電熱絲供電，電烙鐵快速升溫。當變化溫度雙向中的 任一方向差值信號進入限幅臨界電位以內時，第十放大器I C 1 O的輸出端由 "0 "變"1 "，當第一個"1 "電平發出，既表明當前溫度己很接進設定溫度， 該信號通過二極管D 7向電容C 2 0快速充電，第十一放大器I C 1 1的反 相端電位迅速超過同相端，輸出翻轉，第二十放大器I C 2 O輸入反偏，半波開 關T l截止，電加熱絲半波供電。同時，輸出開關電路接受第十放大器I C 1 0 的占空比和可變門寬的調功控制，對加熱絲進行精細調功控制。
第十二放大器I C 12及周圍電路構成的電壓比較器為超溫檢出電路(1 0)，其參比電平取自高溫設定電位的最高端，比較電平則通過隔離二極管D 1 1取自測量放大器I C 3的輸出端，由于隔離二極管D 1 1的壓降，測量電平超 過最高設定電平再加上隔離二極管D 1 1的壓降時，輸出翻轉，由"0 "變"1 "， 又由于隔離二極管D 1 l的反向隔離作用，即使以后測量電平恢復正常，同相端 電容C2 2上的電平由于正反饋電阻R6 2的充電而保持超過反相端，輸出鎖 定，超溫保護電路(6)的晶體管BG1導通，繼電器吸合，蜂鳴器發聲報聱， 常閉觸點斷開，加熱器(7 )斷電。
第十四放大器IC 1 4 、第十五放大器I C 1 5 、第十六放大器I C 1 6 及周圍電路構成數子顯示的設定檢出電路(17);當轉動設定電位器，第四放 大器I C 4的輸出電壓發生變化時，經微分電容C 1 4送至第十四放大器I C 1 4的反相端，如是增大設定電壓二極管D 8導通，如是減小設定電壓則二極管D 9導通，第十六放大器I C 1 6的反相端電平由高轉低，輸出由"0 "變"1 "， 設定/測量模擬開關(18)，第十七放大器I C 1 7則由測量選通態變為設定 選通態。當停止轉動設定電位器約l秒后，恢復常態測量選通態。 數子顯示電路(15)、電源電路等為常規電路。
權利要求1.一種節能快熱式電烙鐵控制裝置，其特征在于該控制裝置有兩個信號輸入端，第一個信號輸入端是溫度傳感器(1)，該溫度傳感器(1)的輸出端接測量放大器(2)，測量放大器(2)的輸出端有三個分別接差值放大器(3)、設定/測量開關(18)、超溫檢出器(10)的輸入端；差值放大器(3)、比例運算器(4)、交流開關(5)、超溫保護器(6)、加熱器(7)順序串聯連接，差值放大器(3)的輸出端還接微積分運算(8)，微積分運算(8)的輸出端接比例運算器(4)，比例運算器(4)的輸出端還接半波變壓調功控制器(9)，半波變壓調功控制器(9)的輸出端接交流開關(5)，超溫檢出器(10)的輸出端接超溫保護器(6)；第二個信號輸入端是人體感應電極(11)，人體感應電極(11)的輸出端接人體感應開關(12)，人體感應開關(12)的輸出端分別接雙點溫度設定器(13)、休眠控制器(16)，休眠控制器(16)的輸出端接交流開關(5)，雙點溫度設定器(13)的輸出端接自動設定溫度轉換器(14)、設定檢出器(17)，自動設定溫度轉換器(14)的輸出端分別接超溫檢出器(10)、差值放大器(3)、設定/測量開關(18)的輸入端，設定檢出器(17)的輸出端接設定/測量開關(18)，設定/測量開關(18)的輸出端接數子顯示器(15)。
2. 根據權利要求1所述的節能快熱式電烙鐵控制裝置，其特征在于溫度傳 感器(1 )分別由測量溫度信號及冷端溫度補償信號的正溫度特性的熱電偶CH1 和負溫度特性的PN結溫度傳感器GH2構成;第一放大器(IC1)，第二放大器(IC2), 第三放大器(IC3)及周圍電路構成的差分測量放大器(2 )其的作用是將溫度 參量轉換成線性電壓參量，向后級提供顯示和控制信號。
3. 根據權利要求1所述的節能快熱式電烙鐵控制裝置，其特征在于第四放 大器IC4、可變電阻W2、 W3、 二選一模擬開關IC18構成雙點溫度設定(13) 及自動設定溫度轉換(1 4)電路；可變電阻W2為低溫點的溫度設定電位器， 可變電阻W3為高溫點的溫度設定電位器，二個由電阻R53、可變電阻W2、電阻 R52、可變電阻W3電阻分壓器獲得的設定電壓信號分別送至二選一模擬開關IC18 的二個輸入端，其輸出端與跟隨器IC4的同相端相連，跟隨器IC4的輸出端得到 一個可調的低內阻的設定電壓信號。
專利摘要節能快熱式電烙鐵控制裝置是一種用于具有休眠和保護功能的實體快熱式雙點恒溫電烙鐵的控制器，該控制器有兩個信號輸入端，第一個信號輸入端是溫度傳感器(1)，該溫度傳感器的輸出端接測量放大器(2)，測量放大器的輸出端有三個分別接差值放大器(3)、設定/測量開關(18)、超溫檢出器(10)的輸入端；第二個信號輸入端是人體感應電極(11)，其輸出端接人體感應開關(12)，人體感應開關的輸出端分別接雙點溫度設定器(13)、休眠控制器，休眠控制器(16)的輸出端接交流開關(5)，雙點溫度設定器的輸出端接自動設定溫度轉換器(14)、設定檢出器(17)的輸出端接設定/測量開關，設定/測量開關的輸出端接數子顯示器(15)。
文檔編號B23K3/00GK201009026SQ200620073009
公開日2008年1月23日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者寧 沈, 蔣玉俊 申請人:東南大學