专利名称：智能控温电烙铁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电子元器件装配和电器维修时使用的焊接工具，进一步是指通过电阻加热的电烙铁。
背景技术：
现有技术的电烙铁在使用过程中处于空烧加热的待机过热状态居多，几占使用通电时间的百分之九十以上。而电烙铁空烧加热时，不仅白白浪费电能，而且过多的热量反而会使烙铁头加速氧化、钝化，甚至烧毁烙铁芯。因而不论是一名维修人员还是一名无线电爱好者，一年都得用上几支甚至十几支电烙铁，而且经常为烙铁头氧化、钝化、烧坏烙铁芯所带来的不便而苦恼有加。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种智能控温电烙铁，具有使用寿命长，耗电省、造价低的特点，且使用方便。
本实用新型的技术方案是，所述智能控温电烙铁有烙铁体和底座及控制电路，所述烙铁体包括手柄和与该手柄相连接目内置电阻发热体的烙铁头，其技术特点是，它还包括一个安装在所述底座上且所述烙铁头可插入其中保温的保温筒，所述控制电路的结构是，电源电路的市电整流输出加载在开关电路主回路与电阻发热体串接电路两端并经稳压后分别向触摸电路、预热电路、恒温电路提供工作电源，所述触摸电路、预热电路、调温电路、恒温电路的控制信号接至所述开关电路的控制回路。
以下对本实用新型做出进一步说明。
参见图2和图3，本实用新型有烙铁体22和底座17及和控制电路，所述烙铁体22包括手柄24和与该手柄24相连接且内置电阻发热体37(参见图1，即图5中元件H)的烙铁头25，其设计特点是，它还包括一个安装在所述底座17上且所述烙铁头25可插入其中保温的保温筒21(筒体中可采用保温材料，如石棉、岩棉、珍珠岩)，所述控制电路的结构是(参见图1)，电源电路31的市电整流输出加载在开关电路36与电阻发热体37(即图5至图7中的H)串接电路两端并经稳压后分别向触摸电路32、预热电路33、调温电路34、恒温电路35提供工作电源，所述触摸电路32、预热电路33、调温电路34、恒温电路35的控制信号接至所述电路36的控制回路。所述控制电路可置于图4所示的底座17的盒体中，也可置于所述手柄24中。
本实用新型的工作原理可以通过图5所示的一种实施例电路得到说明。参见图5，所述电源电路31(参见图1)由VD1～VD4桥式整流器、电阻R1和R4、电容C1、VD5稳压管组成；其工作过程是，220v交流电经VD1-VD4桥堆整流后，一路经R1限流，C1滤波，VD5稳压后，给芯片CD4011的14脚提供约6v的稳定直流工作电压，一路经R4降压给与非门I的3脚提供一稳压用取样电压，一路经可控硅VS向烙铁芯中的电阻发热体H提供一个工作电压。
所述预热电路33由电阻R2、电容C2及IC芯片CD4011中的与非门I、II、III组成，其工作过程是，电源接通后，由于R2、C2的时间常数很大，C2保持约一分钟左右的低电平。此段时间与非门I的1脚为低电平，3脚为高电平，与非门II的4脚为低电平，与非门III的10脚为高电平，可控硅得到触发电压导通，烙铁芯全功率加热。这一加热过程一直保持到C2的充电电压达到与非门I的阈值时止。经过约一分钟的预热，电烙铁被加热到合适的焊接温度进入恒温待机状态。所述调温电路34为由与非门I、II、电阻R3、R5、RP、二极管VD6、VD7、电容C3组成一个(约1Hz)占空比可调的方波振荡电路，它的工作过程是，由于待机时与非门I的1脚预热后一直为高电平，与非门IV无人手触摸时11脚为高电平，因而与非门I的3脚状态只受2脚控制，与非门III的10脚状态只受8脚控制。当不确定因素使得2脚为高电平时，3脚为低电平，与非门II 5、6脚为低电平，4脚为高电平，与非门III的10脚为低电平，可控硅不导通，H不加热而保温。此时高电平通过VD6、RP向电容C3充电，电容C3左端电压不断下降，下降电压经R3加至与非门I的2脚，当2脚电压降至阈值时，与非门I、II发生翻转，与非门I的3脚输出高电平，与非门II的4脚输出低电平，与非门III的10脚为高电平，可控硅导通，H发热。此时与非门I的3脚的高电平经R5VD7给C3充电，C3左端电压不断上升，与非门I的2脚电压也不断上升，当升至阈值时，与非门I、II发生翻转，重复上述过程，产生低频振荡。在此过程中，RP、C3的时间常数决定H的保温时间，R5、C3的时间常数决定H的加热时间。由于R5、C3为固定值，RP为可调电阻，所以通过调整RP的阻值就可以控制烙铁在单位时间内的发热量，从而控制烙铁头的温度。
所述恒温电路35由电阻R3、R4、R5、VD7与非门I、II、III组成，其工作过程是，当电源电压稳定时，由于烙铁待机处于保温筒中，几乎不与外界产生空气对流，而烙铁芯导通和断开的时间是固定的，因而烙铁的温度也是稳定且可调的。当电源电压发生波动时，波动的电压经电阻R4加至与非门I的3脚，当3脚为低电平时H处于截止状态，通过R4的取样电压被3脚短路，对RP、C3的充电回路不产生影响；当3脚为高电平时，烙铁芯处于加热状态，通过R4的取样电压叠加在R5、C3的充电回路上，促使C3左端的电压上升速度加快，从而促使烙铁芯加热时间变短，烙铁芯发热量减少，反之发热量增加。从而达到稳定烙铁温度的目的。
所述触摸电路32由触摸极M(即图2至图4中的触摸开关23)、电阻R7、R6电容C4、与非门IV、III组成，其工作过程是，当人手未接触触摸极M时，与非门IV的12、13脚被电阻R7下拉在低电平，11脚输出高电平，与非门III的10脚的电平高低由8脚电平决定，电阻发热体(烙铁芯)H的工作状况由待机电路控制。当人手接触触摸极M时，人体感应信号使得与非门IV的12、13脚变成高电平，11脚输出低电平，此时不论与非门III的8脚电平高低，10脚总是输出高电平，可控硅导通，H全功率工作。C4作用为稳定触摸用。
所述开关电路36为可控硅VS场效应管、开关管等。且在本电路中，可控硅VS可用开关管和场效用管代替。如用开关管或场效应管代替，可在AB之间可加入一滤波电容，使在触摸状态下流过H的电流为直流电流，从而减轻烙铁头感应电压。
图5所示电路中，与非门I、II、III、IV包含在一块IC芯片CD4011中。
同时由于烙铁待机处于保温烙铁座中，几乎没有空气对流，因而只要烙铁芯单位时间内发热量恒定，电烙铁焊咀温度也就恒定。通过电控装置可十分方便地控制焊咀的待机温度，焊接时可随意控制焊咀的焊接温度，避免烙铁过热，从而延长电烙铁的使用寿命，节省能耗。
由以上可知，本实用新型为一种智能控温电烙铁，样品经过一年的连续试用，烙铁咀氧化程度十分轻微，烙铁芯工作一直良好，待机时耗能情况与普通同等烙铁相比节电50-80％，且使用过程从未发生焊咀不上锡的情况。由此证明效果良好，完全达到了设计要求。
由于本烙铁采用了保温型铁架，既减少了热量的流失，又隔热了空气与焊咀的接触，且在全使用过程上有电控装置控温而不存在过热现象，而烙铁在使用过程中待机占通电时间的90％左右，因而本烙铁是普通电烙欣使用寿命的十倍以上。
本烙铁在投产时，保温筒的内空间可用保温材料如石棉、岩棉、珍珠岩等填充，则节能效果更好。电路板设计安放在烙铁手柄中，则在携带方面与普通烙铁一样方便。
图1为本实用新型电路框图；图2是烙铁头插入保温筒的局部剖视结构示意图；图3是一种实施例整体结构图；图4是控制电路板置于底座中的实施例结构(电路板安装腔上盖未画出)；图5是一种实施例电路图；图6是另一种实施例电路图；图7是再一种实施例电路图。
在所述附图中17-底座，21-保温筒，22-烙铁体， 23-触摸开关，24-手柄，25-烙铁头，26-电源线， 28-电路板，29-支架，31-电源电路，32-触摸电路，33-预热电路，34-调温电路，35-恒温电路，36-开关电路，37-电阻发热体。
具体实施方式
实施例1烙铁结构如图1至图4，其中保温筒(21)采用耐高温抗冲击的塑料注塑而成，靠近底端附近用一普通铁片制成连接支架(29)与底座(7)相连接。底座(17)为市售普通烙铁架底座，其中电路板(28)安放在底座的一储料仓中。烙铁体(22)采用市售普通内热式电烙铁，在手柄前端安上小锣钉制成触摸开关(23)，电源线(26)为普通电源线。
实施例2，具体电路如图6所示，其中各部份电路组成如下电源电路31220v交流电经VD1-VD4桥堆整流后，一路经R3限流，C1滤波，给芯片CD4011的14脚提供约10v的直流工作电压。一路经R6降压给与非门III的10脚提供一稳压用取样电压，一路经可控硅VS向烙铁提供一个工作电压。
预热电路33电源接通后，由于R7、C2的时间常数很大，C2保持约一分钟左右的低电平。此段时间与非门II的5脚为低电平，4脚为高电平，可控硅得到触发电压导通，烙铁芯全功率加热。这一加热过程一直保持到C2的充电电压达到CMOS的阈值时止。经过约一分钟的预热，电烙铁被加热到合适的焊接温度进入恒温待机状态。
调温电路34由与非门III、IV、电阻R4、R5、RP、二极管VD5、VD7电容C3、可控硅VS组成一个相位角可调的移相电路。
在预热时，可控硅VS导通，其上端电位为低电位，经R4加至与非门III 8、9脚，此时与非门III的10脚为高电平，此高电平经VD5加至与非门IV的12、13脚，与非门IV输出低电平，二极管VD7截止，可控硅由预热电路控制。当预热结束时，可控硅VS截止；可控硅VS上端电位为高电平，经R4加至与非门III的8、9脚，此时与非门III的10脚为低电平，二极管VD5截止，电容C3通过RP放电，电容C3电压不断下降，当12、13脚电压降至阈值时，与非门IV发生翻转，11脚输出高电平，可控硅VS导通，H发热，该发热状态一直保持到交流过零时止。此时可控硅VS上端电位为低电位，与非门III的10脚为高电平，电容C3充满电荷，为可控硅VS下次交流过零时，提供迟延触发电平。重复上述过程，可控硅VS每次交流过零后总要迟延一定时间才触发。在此过程中，RP、C3的时间常数决定可控硅VS的迟延时间，该迟延时间决定加在H上的电压高低，所以通过调整RP的阻值就可以控制烙铁芯在单位时间内的发热量，从而控制烙铁头的温度。
恒温电路35当电源电压稳定时，由于烙铁待机处于保温筒中，几乎不与外界产生空气对流，而加在烙铁芯上的电压是固定的，因而烙铁的温度也是稳定且可调的。当电源电压发生波动时，波动的电压经电阻R6加至与非门III的10脚；通过VD5叠加在RP、C3的充电回路上，促使C3电压上升，C3的放电时间延长，可控硅VS更加迟延导通，从而促使加在烙铁芯上的电压降低，烙铁芯发热量减少，反之发热量增加，从而达到稳定烙铁温度的目的。
触摸电路32当人手未接触触摸极M时，与非门I的1、2脚被电阻R1下拉在低电平，3脚输出高电平，因预热后与非门II的5脚为高电平，所以4脚输出低电平，烙铁芯H的工作状况由待机电路控制。
当人手接触触摸极M时，人体感应信号使得与非门I的1、2脚变成高电平，3输出低电平，此时不论与非门II的5脚电平高低，4脚总是输出高电平，可控硅VS导通，烙铁芯H全功率工作。
实施例3具体电路如图7所示，其中各部份电路说明如下。
电源电路31220v交流电经VD1-VD4桥堆整流后，一路经R1限流，C1滤波，VD5稳压给芯片CD4069的14脚提供约6v的直流工作电压。一路经R4降压给反相器I的2脚提供一稳压用取样电压，一路经可控硅VS向H提供一个工作电压。
预热电路33电源接通后，由于R2、C2的时间常数很大，C2保持约一分钟左右的低电平，此段时间反相器IV的11脚为低电平，10脚为高电平，可控硅得到触发电压导通，烙铁芯全功率加热。这一加热过程一直保持到C2的充电电压达到CMOS的阈值时止。经过约一分钟的预热，电烙铁被加热到合适的焊接温度进入恒温待机状态。
调温电路34由反相器I、II、电阻R3、R5、RP、二极管VD6、VD7、电容C3组成一个(约1Hz)占空比可调的方波振荡电路。
当不确定因素使得反相器I的1脚为高电平时，2脚为低电平，反相器II的3脚为低电平，4脚为高电平，反相器III的6脚为低电平，可控硅不导通，烙铁不加热而保温。此时高电平通过VD6、RP向电容C3充电，电容C3左端电压不断下降，下降电压经R3加至反相器I的1脚。当1脚电压降至阈值时，反相器I、II发生翻转，反相器I的2脚输出高电平，反相器II的4脚输出低电平，反相器III的6脚为高电平，可控硅导通，H发热。
此时反相器I的2脚的高电平经R5、VD7给C3充电，C3左端电压不断上升，反相器I的1脚电压也不断上升，当升至阈值时，反相器I、II发生翻转，重复上述过程，产生低频振荡。在此过程中，RP、C3的时间常数决定烙铁芯H的保温时间，R5、C3的时间常数决定烙铁芯H的加热时间。由于R5、C3为固定值，RP为可调电阻，所以通过调整RP的阻值就可以控制烙铁芯在单位时间内的发热量，从而控制烙铁头的温度。
恒温电路35当电源电压稳定时，由于烙铁待机处于保温筒中，几乎不与外界产生空气对流，而烙铁芯导通和断开的时间是固定的，因而烙铁的温度也是稳定且可调的。
当电源电压发生波动时，波动的电压经电阻R4加至反相器I的2脚。当1脚为低电平时烙铁芯H处于截止状态，通过R4的取样电压被2脚短路，对RP、C3的充电回路不产生影响，当2脚为高电平时，烙铁芯处于加热状态，通过R4的取样电压叠加在R5、C3的充电回路上，促使C3左端的电压上升速度加快，从而促使烙铁芯加热时间变短，烙铁芯发热量减少，反之发热量增加。从而达到稳定烙铁温度的目的。
触摸电路32当人手未接触触摸极M时，反相器VI的13脚被电阻R7下拉在低电平，12脚输出高电平，反相器V的8脚输出低电平，烙铁芯H的工作状况由待机电路控制。当人手接触触摸极M时，人体感应信号使得反相器VI的13脚变成高电平，12脚输出低电平，反相器V的8脚输出高电平，可控硅VS导通，烙铁芯H全功率工作。C4作用为稳定触摸用。
权利要求1.一种智能控温电烙铁，有烙铁体(22)和底座(17)及和控制电路，所述烙铁体(22)包括手柄(24)和与该手柄(24)相连接且内置电阻发热体(37)的烙铁头(25)，其特征是，它还包括一个安装在所述底座(17)上且所述烙铁头(25)可插入其中保温的保温筒(21)，所述控制电路的结构是，电源电路(31)的市电整流输出加载在开关电路(36)与电阻发热体(37)串接电路两端并经稳压后分别向触摸电路(32)、预热电路(33)、调温电路(34)、恒温电路(35)提供工作电源，所述触摸电路(32)、预热电路(33)、调温电路(34)、恒温电路(35)的控制信号接至所述电路(36)的控制回路。
2.根据权利要求1所述的智能控温电烙铁，其特征是，所述预热电路(33)由电阻R2、电容C2及IC芯片CD4011中的与非门I、II、III组成，所述调温电路(34)为由与非门I、II、电阻R3、R5、RP、二极管VD6、VD7、电容C3组成一个占空比可调的方波振荡电路，所述恒温电路35由电阻R4、R5、RP、电容C3、与非门I组成，所述触摸电路(32)由触摸极M、电阻R7、电容C4、与非门IV、III组成。
专利摘要本实用新型是一种智能控温电烙铁，烙铁体(22)包括手柄(24)和内置电阻发热体(37)的烙铁头(25)，它还有装在底座(17)上且烙铁头(25)可插入其中保温的保温筒(21)，控制电路的结构是，电源电路(31)的输出加在开关电路(36)与电阻发热体(37)串接电路两端并向触摸电路(32)、预热电路(33)、调温电路(34)、恒温电路(35)供电，电路(32、33、34、35)的输出接至开关电路(36)的控制回路。本实用新型保温节能效果好，可方便控制焊嘴待机温度和焊接温度，使用寿命长、节电显著。
文档编号B23K3/02GK2614827SQ0322730
公开日2004年5月12日 申请日期2003年4月4日 优先权日2003年4月4日
发明者陈灿强 申请人:陈灿强