专利名称：节能快热式电烙铁控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型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，发热丝温度远髙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，在赛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
技术问题本实用新型的目的是提供一种节能快热式电烙铁控制装置，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。
技术方案本实用新型的节能快热式电烙铁控制装置有两个信号输入端， 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。
本实用新型的节能快热式电烙铁控制装置为"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
—.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1 5(TC——300°C。
工作恒温蕴度点即手持电烙铁把手(即使用电烙铁时)，置予电烙铁把手内
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°C。
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'C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是本实用新型的总体电路框图。其中有:温度传感器l、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l 0、人体感应电极11、人 体感应开关1 2 、双点温度设定器1 3 、自动设定温度转换器1 4 、数子显示器 1 5 、休眠控制器1 6 、设定检出器1 7 、设定/测量开关1 8 。
图2是本实用新型的电原理图。
具体实施方式
本实用新型的节能快热式电烙铁控制装置有两个信号输入端，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1 8 、超温检出器1 0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1 0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1 1 ，人体感应电极1 1的输出端接人
体感应开关1 2 ，人体感应开关1 2的输出端分别接双点温度设定器1 3 、休眠 控制器1 6 ，休眠控制器1 6的输出端接交流开关5 ，双点温度设定器1 3的输 出端接自动设定温度转换器l 4、设定检出器1 7，自动设定温度转换器l 4的 输出端分别接超温检出器l 0、差值放大器3、设定/测量开关l 8的输入端， 设定检出器l 7的输出端接设定/测量开关l 8，设定/测量开关1 8的输出端 接数子显示器1 5 。
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W 1为调零电位器，即在0 C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l 3及自动设定温度转换1 4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1 2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C 1 8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R4 9为电容C4 8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1 6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C 1 9通过二极管D 6向第六放大器I C 6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"O"，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C 1 9又通过二极管D 6向第六放大器I C 6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I C 8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I C 8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、 R 3 4分别送至第九放大器I C 9和第十放大器I C 1 0作微积分运算8和比例 运算。微分电容Cll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C 1 2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I C 9的输出端输出与第八放大 器I C 8输出的差值信号混合后送至由第十放大器I C 1 O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」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I C 8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IC1 0停止振荡，输出"0 "电平，同时第十一放大器I C 1 1的反相 端电位低于同相端，其输出为"1 "，第二十放大器I C 2 0导通，半波开关T l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I C 1 O的输出端由 "0 "变"1 "，当第一个"1 "电平发出，既表明当前温度己很接进设定温度， 该信号通过二极管D 7向电容C 2 0快速充电，第十一放大器I C 1 1的反 相端电位迅速超过同相端，输出翻转，第二十放大器I C 2 O输入反偏，半波开 关T l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I C 1 0 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I C 12及周围电路构成的电压比较器为超温检出电路(1 0)，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D 1 1取自测量放大器I C 3的输出端，由于隔离二极管D 1 1的压降，测量电平超 过最高设定电平再加上隔离二极管D 1 1的压降时，输出翻转，由"0 "变"1 "， 又由于隔离二极管D 1 l的反向隔离作用，即使以后测量电平恢复正常，同相端 电容C2 2上的电平由于正反馈电阻R6 2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，蜂鸣器发声报聱， 常闭触点断开，加热器(7 )断电。
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I C 4的输出电压发生变化时，经微分电容C 1 4送至第十四放大器I C 1 4的反相端，如是增大设定电压二极管D 8导通，如是减小设定电压则二极管D 9导通，第十六放大器I C 1 6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I C 1 7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l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1.一种节能快热式电烙铁控制装置，其特征在于该控制装置有两个信号输入端，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所述的节能快热式电烙铁控制装置，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。
3. 根据权利要求1所述的节能快热式电烙铁控制装置，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(1 4)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。
专利摘要节能快热式电烙铁控制装置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B23K3/00GK201009026SQ200620073009
公开日2008年1月23日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者宁 沈, 蒋玉俊 申请人:东南大学