专利名称：快热式双点恒温电烙铁控制器的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于具有休眠和保护功能的实体快热式双点恒温电烙铁的控制器，属于电烙铁温度控制器制造的技术领域。
背景技术：
电热式电烙铁由发热芯、导热体、热头及辅助工作部分如把手、导线等组成。其热能从发热芯经导热体到热头传导的过程中要受到由数个空气层和不同材料构成的热阻界面的强大热阻，其结果是1发热丝温度过高 金属热丝工作在极限温度附近，呈帜热态。
2大温差导热 发热芯与热头的温差很大，热传效率低，传热慢。
3.氧化反应剧烈 由于导热不良，发热丝温度远高于热头温度且置于空气中，发热丝的氧化反应剧烈。
4.热头温升过慢 由于受到由数个空气层和不同材料构成的热阻界面的强大热阻，热头反应迟钝，受控滞后，只有靠增大热头来储能，以满足焊接时的热能需求，在需连续焊接较大件物体时，往往要等待热能补充，即浪费铜材又影响工效。
对电热式电烙铁进行温度控制，不仅能节省大量的电能，还能有效的保护电热式电烙铁的发热元件，极大的延长其使用寿命，提高其使用的可靠性和安全性。而目前还没有一种能对快热式电烙铁进行双点恒温控制的电烙铁控制器，对电烙铁的温度控制还处在比较原始的控制模式上。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种快热式双点恒温电烙铁控制器，该控制器具有双点恒温控制的功能，即将休眠时的恒温温度与工作时的恒温温度进行分设定和控制，能极大的延长电烙铁的使用寿命，提高其使用的可靠性和安全性。
技术方案本发明的快热式双点恒温电烙铁控制器有两个信号输入端，第一个信号输入端是温度传感器，该温度传感器的输出端接测量放大器，测量放大器的输出端有三个分别接差值放大器、设定/测量开关、超温检出器的输入端；差值放大器、比例运算器、交流开关、超温保护器、加热器顺序串联连接，差值放大器的输出端还接微积分运算，微积分运算的输出端接比例运算器，比例运算器的输出端还接半波变压调功控制器，半波变压调功控制器的输出端接交流开关，超温检出器的输出端接超温保护器；第二个信号输入端是人体感应电极，人体感应电极的输出端接人体感应开关，人体感应开关的输出端分别接双点温度设定器、休眠控制器，休眠控制器的输出端接交流开关，双点温度设定器的输出端接自动设定温度转换器、设定检出器，自动设定温度转换器的输出端分别接超温检出器、差值放大器、设定/测量开关的输入端，设定检出器的输出端接设定/测量开关，设定/测量开关的输出端接数子显示器。
本发明的控制器为“具有休眠和保护功能的实体高速双点恒温电烙铁”的控制部分，与实体式高速电烙铁的发热工作部分配合，可实现以下功能一.双点恒温控制 即待工作恒温温度点和工作恒温温度点。待工作恒温温度点即电烙铁放在烙铁架上时的待工作恒温温度。设定可调范围150℃---300℃。
工作恒温温度点即手持电烙铁把手(即使用电烙铁时)，置于电烙铁把手内的感应开关自动将设定温度置于此温度点。电烙铁自动快速升温并恒温在此设定工作温度点。设定可调范围室温---500℃。
采用双点恒温控制法可减小能耗，延长电烙铁的使用寿命，狠好的解决了烙铁头长时间过热造成的”氧化烧死”不沾锡现象，提高了工作效率。
二.变功率快速升温 电烙铁在加温至设定温度前3-5℃的全过程采用全波满功率工作，此时发热丝温度较低，可承受很大的初始功率，当到达设定温度附近时，自动切换成半波占空比调功工作，以保证恒温点的精密控制，也避免了发热丝的瞬态过热。由于电热丝采用正温度电阻特性的金属，及头体合一低热阻导热的新型热体结构，初始加热功率设计为常规加热功率的5-10倍，烙铁头的温度可在几秒钟内达到并恒温在设定的工作温度点。在焊接较大物体时，烙铁头一旦出现快速降温，也会给出很大的补充功率，烙铁头仍然可恒温在原温度附近。提高了实用性。
三感应式自动加热控制 即手持电烙铁把手的瞬间(即使用电烙铁时)，置于电烙铁把手内的感应开关自动将设定温度置于工作温度点，大功率加热功能启动，配合以微分、积分、比例运算电路，可在2秒钟之内快速到达并恒定在设定工作温度点。即方便，快速，节能，又大大地延长了电烙铁的使用寿命。
四休眠功能 当长时间(设计为15分钟)手不接触电烙铁把手，休眠功能启动，自动切断发热体电源，修眠期间，一旦手接触电烙铁把手，电烙铁立即进入工作状态。其目的是节能、延长电烙铁的使用寿命和安全。
五故障自动保护报警 当出现输出电路故障如可控硅短路损坏；传感器断路丢失信号，超过限定最高温度时，均会造成严重后果，将烧毁电烙铁，或引发事故。该功能启动，立即自动切断发热体的电源，并发出声讯报警。为提高保护的可靠性，其断电输出电路独立设置。
图1是本发明的总体电路框图。其中有温度传感器1、测量放大器2、差值放大器3、比例运算器4、交流开关5、超温保护器6、加热器7、微积分运算8、半波变压调功控制器9、超温检出器10、人体感应电极11、人体感应开关12、双点温度设定器13、自动设定温度转换器14、数子显示器15、休眠控制器16、设定检出器17、设定/测量开关18。
图2是本发明的电原理图。
具体实施例方式
本发明的快热式双点恒温电烙铁控制器有两个信号输入端，第一个信号输入端是温度传感器1，该温度传感器1的输出端接测量放大器2，测量放大器2的输出端有三个分别接差值放大器3、设定/测量开关18、超温检出器10的输入端；差值放大器3、比例运算器4、交流开关5、超温保护器6、加热器7顺序串联连接，差值放大器3的输出端还接微积分运算8，微积分运算8的输出端接比例运算器4，比例运算器4的输出端还接半波变压调功控制器9，半波变压调功控制器9的输出端接交流开关5，超温检出器10的输出端接超温保护器6；第二个信号输入端是人体感应电极11，人体感应电极11的输出端接人体感应开关12，人体感应开关12的输出端分别接双点温度设定器13、休眠控制器16，休眠控制器16的输出端接交流开关5，双点温度设定器13的输出端接自动设定温度转换器14、设定检出器17，自动设定温度转换器14的输出端分别接超温检出器10、差值放大器3、设定/测量开关18的输入端，设定检出器17的输出端接设定/测量开关18，设定/测量开关18的输出端接数子显示器15。
温度传感器1分别由测量温度信号及冷端温度补偿信号的正温度特性的热电偶CH1和负温度特性的PN结温度传感器GH2构成。第一放大器IC1，第二放大器IC2，第三放大器IC3及周围电路构成的差分测量放大器2其的作用是将温度参量转换成线性电压参量，向后级提供显示和控制信号。热电偶CH1和温度传感器GH2的温度信号分别送至第一放大器IC1和第二放大器IC2的同相端放大至相同的电压后，再分别送至第三放大器IC3同相及反相端作相加放大运算，在第三放大器IC3输出端获得一与温度对应的线性电压信号，完成温度电压转换。其中，二极管D1、D2、电阻R5的作用是函数修正，以修正热电偶CH1的非线性。可变电阻W1为调零电位器，即在0℃时第二放大器IC2输入电桥的平衡，对应输出电压为0伏。
第四放大器IC4、可变电阻W2、W3、二选一模拟开关IC18构成双点温度设定13及自动设定温度转换14电路；可变电阻W2为低温点的温度设定电位器，可变电阻W3为高温点的温度设定电位器，二个由电阻R53、可变电阻W2；电阻R52、可变电阻W3电阻分压器获得的设定电压信号分别送至二选一模拟开关IC18的二个输入端，其输出端与跟随器IC4的同相端相连，跟随器IC4的输出端得到一个可调的低内阻的设定电压信号。二选一模拟开关IC18的的选通端接受由第五放大器IC5、第六放大器IC6构成的人体感应开关12输出的“0”“1”选通控制信号，输出对应的温度设定电压。人体感应电极GY置于电烙铁把手内，当手持电烙铁把手时，感应电极获得感应信号，经第五放大器IC5降内阻，再经二极管D4检波后，检出负极性电压，并经电容C18积分，送至由第六放大器IC6及正反馈电阻R50构成的比较器对地电位进行比较，第六放大器IC6输出由“1”变“0”，二选一模拟开关IC18的“0”选通断选通，高温度设定电压接入。反之，当手离开电烙铁把手时，感应信号消失，低温度设定电压接入，完成双点设定温度的自动转换。其中，电阻R49为电容C48的放电电阻，时间常数为1秒。
第七放大器IC7、积分电阻R54、积分电容C19构成休眠控制16电路，开机时，第七放大器IC7的反相端处于低电平，输出为“1”，使光电藕合器IC20处于正常工作状态。同时，积分电容C19开始充电计时，积分电阻R54及积分电容C19的积分时间常数大约15分钟，在计时时间内，有手持电烙铁把手时，积分电容C19通过二极管D6向第六放大器IC6输出的底电平放电，充电计时重新开始，如在计时时间内无手持电烙铁把手的动作，第七放大器IC7的反相端电平将超过同相端，输出变“0”，光电藕合器IC20输入反偏，停止工作，后级的交流开关5锁定，电烙铁进入休眠，一旦使用电烙铁，即手持电烙铁把手时，积分电容C19又通过二极管D6向第六放大器IC6输出端低电平放电，第七放大器IC7的反相端电平低于同相端，输出为“1”，电烙铁立即进入工作态。
第八放大器IC8及其外围电路构成的差值放大器3的目的是检出测量和设定电压的差值及变化速率，并对其差值进行放大，向后级的比例、微分、积分运算电路提供运算数据；第八放大器IC8的同相及反相端分别接受前级的测量及设定电压信号，对其差值进行检出放大，以判断当前温度与设定温度的差距及相互的变化关系。同时，该放大器增益的大小可决定下级比例带的范围，其输出限幅临界电位即是比例、微分、积分运算电路的起控点。
在比例带范围内，由第八放大器IC8输出的差值信号经电阻R26、R34分别送至第九放大器IC9和第十放大器IC10作微积分运算8和比例运算。微分电容C11的作用是检出突变的差值信号，对温度变化作趋势判断。积分电容C12的作用是对单位时间的温度变化作平均处理，避免温度超调产生波动。
经微积分运算后的控制信号由第九放大器IC9的输出端输出与第八放大器IC8输出的差值信号混合后送至由第十放大器IC10及周围电路构成的比例运算电路4的同相端作比例运算。该电路是一压控、占空比和门宽可调的方波振荡器，受差值电压和经微积分处理后的控制电压的共同控制，实时向输出交流开关电路5和半波变压调功控诉器提供不同占空比和门宽的开关信号及变压信号。
第十一放大器IC11及周围电路构成半波变压调功控制器9，其作用是检出进入比例带的信号，控制交输出流开关工作在半波态。在进入比例带之前，由于第八放大器IC8的输入端的差值超过限定值，放大器被限幅在“0”电平，第十放大器IC10停止振荡，输出“0”电平，同时第十一放大器IC11的反相端电位低于同相端，其输出为“1”，第二十放大器IC20导通，半波开关T1导通。输出电路满功率向电热丝供电，电烙铁快速升温。当变化温度双向中的任一方向差值信号进入限幅临界电位以内时，第十放大器IC10的输出端由“0”变“1”，当第一个“1”电平发出，既表明当前温度已很接进设定温度，该信号通过二极管D7向电容C20快速充电，第十一放大器IC11的反相端电位迅速超过同相端，输出翻转，第二十放大器IC20输入反偏，半波开关T1截止，电加热丝半波供电。同时，输出开关电路接受第十放大器IC10的占空比和可变门宽的调功控制，对加热丝进行精细调功控制。
第十二放大器IC12及周围电路构成的电压比较器为超温检出电路(10)，其参比电平取自高温设定电位的最高端，比较电平则通过隔离二极管D11取自测量放大器IC3的输出端，由于隔离二极管D11的压降，测量电平超过最高设定电平再加上隔离二极管D11的压降时，输出翻转，由“0”变“1”，又由于隔离二极管D11的反向隔离作用，即使以后测量电平恢复正常，同相端电容C22上的电平由于正反馈电阻R62的充电而保持超过反相端，输出锁定，超温保护电路(6)的晶体管BG1导通，继电器吸合，蜂鸣器发声报警，常闭触点断开，加热器(7)断电。
第十四放大器IC14、第十五放大器IC15、第十六放大器IC16及周围电路构成数子显示的设定检出电路(17)；当转动设定电位器，第四放大器IC4的输出电压发生变化时，经微分电容C14送至第十四放大器IC14的反相端，如是增大设定电压二极管D8导通，如是减小设定电压则二极管D9导通，第十六放大器IC16的反相端电平由高转低，输出由“0”变“1”，设定/测量模拟开关(18)，第十七放大器IC17则由测量选通态变为设定选通态。当停止转动设定电位器约1秒后，恢复常态测量选通态。
数子显示电路(15)、电源电路等为常规电路。
权利要求
1.一种快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于该控制器有两个信号输入端，第一个信号输入端是温度传感器(1)，该温度传感器(1)的输出端接测量放大器(2)，测量放大器(2)的输出端有三个分别接差值放大器(3)、设定/测量开关(18)、超温检出器(10)的输入端；差值放大器(3)、比例运算器(4)、交流开关(5)、超温保护器(6)、加热器(7)顺序串联连接，差值放大器(3)的输出端还接微积分运算(8)，微积分运算(8)的输出端接比例运算器(4)，比例运算器(4)的输出端还接半波变压调功控制器(9)，半波变压调功控制器(9)的输出端接交流开关(5)，超温检出器(10)的输出端接超温保护器(6)；第二个信号输入端是人体感应电极(11)，人体感应电极(11)的输出端接人体感应开关(12)，人体感应开关(12)的输出端分别接双点温度设定器(13)、休眠控制器(16)，休眠控制器(16)的输出端接交流开关(5)，双点温度设定器(13)的输出端接自动设定温度转换器(14)、设定检出器(17)，自动设定温度转换器(14)的输出端分别接超温检出器(10)、差值放大器(3)、设定/测量开关(18)的输入端，设定检出器(17)的输出端接设定/测量开关(18)，设定/测量开关(18)的输出端接数子显示器(15)。
2.根据权利要求1所述的快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于温度传感器(1)分别由测量温度信号及冷端温度补偿信号的正温度特性的热电偶CH1和负温度特性的PN结温度传感器GH2构成；第一放大器IC1，第二放大器IC2，第三放大器IC3及周围电路构成的差分测量放大器(2)其的作用是将温度参量转换成线性电压参量，向后级提供显示和控制信号；热电偶CH1和温度传感器GH2的温度信号分别送至第一放大器IC1和第二放大器IC2的同相端放大至相同的电压后，再分别送至第三放大器IC3同相及反相端作相加放大运算，在第三放大器IC3输出端获得一与温度对应的线性电压信号，完成温度电压转换。
3.根据权利要求1所述的快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于第四放大器IC4、可变电阻W2、W3、二选一模拟开关IC18构成双点温度设定(13)及自动设定温度转换(14)电路；可变电阻W2为低温点的温度设定电位器，可变电阻W3为高温点的温度设定电位器，二个由电阻R53、可变电阻W2、电阻R52、可变电阻W3电阻分压器获得的设定电压信号分别送至二选一模拟开关IC18的二个输入端，其输出端与跟随器IC4的同相端相连，跟随器IC4的输出端得到一个可调的低内阻的设定电压信号。
4.根据权利要求1所述的快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于第七放大器IC7、积分电阻R54、积分电容C19构成休眠控制(16)电路，开机时，第七放大器IC7的反相端处于低电平，输出为“1”，使光电藕合器IC20处于正常工作状态；同时，积分电容C19开始充电计时，积分电阻R54及积分电容C19的积分时间常数大约15分钟，在计时时间内，有手持电烙铁把手时，积分电容C19通过二极管D6向第六放大器IC6输出的底电平放电，充电计时重新开始，如在计时时间内无手持电烙铁把手的动作，第七放大器IC7的反相端电平将超过同相端，输出变“0”，光电藕合器IC20输入反偏，停止工作，后级的交流开关(5)锁定，电烙铁进入休眠，一旦使用电烙铁，即手持电烙铁把手时，积分电容C19又通过二极管D6向第六放大器IC6输出端低电平放电，第七放大器IC7的反相端电平低于同相端，输出为“1”，电烙铁立即进入工作态。
5.根据权利要求1所述的快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于第八放大器IC8及其外围电路构成的差值放大器(3)的目的是检出测量和设定电压的差值及变化速率，并对其差值进行放大，向后级的比例、微分、积分运算电路提供运算数据；第八放大器IC8的同相及反相端分别接受前级的测量及设定电压信号，对其差值进行检出放大，以判断当前温度与设定温度的差距及相互的变化关系；同时，该放大器增益的大小可决定下级比例带的范围，其输出限幅临界电位即是比例、微分、积分运算电路的起控点。
6.根据权利要求1所述的快热式双点恒温电烙铁控制器，其特征在于由第九放大器IC9的输出端输出与第八放大器IC8输出的差值信号混合后送至由第十放大器IC10及周围电路构成的比例运算电路4的同相端作比例运算；该电路是一压控、占空比和门宽可调的方波振荡器，受差值电压和经微积分处理后的控制电压的共同控制，实时向输出交流开关电路(5)和半波变压调功控诉器提供不同占空比和门宽的开关信号及变压信号。
全文摘要
快热式双点恒温电烙铁控制器是一种用于具有休眠和保护功能的实体快热式双点恒温电烙铁的控制器，该控制器有两个信号输入端，第一个信号输入端是温度传感器(1)，该温度传感器的输出端接测量放大器(2)，测量放大器的输出端有三个分别接差值放大器(3)、设定/测量开关(18)、超温检出器(10)的输入端；第二个信号输入端是人体感应电极(11)，其输出端接人体感应开关(12)，人体感应开关的输出端分别接双点温度设定器(13)、休眠控制器，休眠控制器(16)的输出端接交流开关(5)，双点温度设定器的输出端接自动设定温度转换器(14)、设定检出器(17)的输出端接设定/测量开关，设定/测量开关的输出端接数子显示器(15)。
文档编号B23K3/00GK1846921SQ20061004002
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者沈宁 申请人:沈宁