Инфракрасная паяльная станция

DWD: Я собирался делать по немного другому алгоритму.
Завтра расскажу...
Будем ждать. Желательно, участие в обсуждении большего кол-ва учатников, а то мы тут выписываем многостраничные
опусы, и не понятно нужно ли кому это.

miron63: В таком виде, как нарисовано на схеме, работать не будет.
Эти три точки, что на фрагменте схемы, на самом деле перемычки. Если замкнуть центр с правой точкой, то подключение к "-" питания, к с левой "+" питания. Это сделано для того, чтобы компенсировать малое смещение ОУ, а оно в разных экземплярах может быть как +, так и "-". Так что R7 в воздухе не висит.

miron63: По моему мнению, в усилитель-корректор, надо вводить термоэлемент
В новом алгоритме я, тоже предусматриваю компенсацию реальной окружающей температуры, измеренную термометром на базе терморезистора и введенную с помощью контроллера.

DWD: Только спасибо скажу.
Еще несколько сокращений:
СВИ – светлый излучатель (галогенные лампы)
СВИ рассматривать не будем из-за неэффективности для нашего применения (это цитата из одного из моих постов).
Но, видимо, придется рассмотреть.
Сами галогенные лампы разрабатывались, как качественный источник света в видимом спектре. При этом старались, как можно меньше, тратить энергии на побочные явления, такие, как излучение в ИК диапазоне, нагрев кварцевой трубки. В итоге галогенные лампы 70% энергии превращается в видимое излучение (короткая длина волны), а 30% на все остальное. Наши потребности с точностью до "наоборот ". Примененный в нити накала вольфрам имеет коэффициент 0,1…0,16, против проволоки из окисленного нихрома 0,95…0,98. Кроме того, нам нужно, чтобы как можно лучше тепло от спирали передавалось трубке (как основному источнику ИК излучения), а в лампе, как можно меньше. Поэтому, подвес спирали сделан на кольцах, да и те касаются стекла только в отдельных точках. При уменьшении напряжения питания, ухудшаются все параметры, а потребляемая мощность остается очень высокой. Использование ламп в полный накал, вредно для плат, т.к. коротковолновая часть спектра перегревает поверхность платы, а внутрь не попадает.
Советую набрать излучатели из таких, как сделал miron63, на стр.12. Подробное обсуждение излучателей шло на нескольких страницах этой ветки. Почитайте, там конкретные советы по изготовлению излучателей.
Кроме того, если у Вас отражатели изготовлены из хромированного листа (мне, так показалось), то замените на полированный алюминий. Он значительно эффективней в ИК спектре.
Что касается управления, то его будем рассматривать чуть позже.

miron63: Uref - АЦП. Оптимально - это 3-4 Вольта.

У АЦП КР572ПВ2А Uref может принимать два значения 0,1В и 1В, т.к. в нем сразу находится дешифратор в семи сегментный код на три с половиной разряда.

VladimirSk: Эти три точки, что на фрагменте схемы, на самом деле перемычки.
Я так и подозревал.
VladimirSk: В новом алгоритме я, тоже предусматриваю компенсацию реальной окружающей температуры, измеренную термометром на базе терморезистора и введенную с помощью контроллера.
Я думал про такую реализацию, программно реализовать это не сложно, но всё таки я сторонник того, что бы сделать
компенсацию холодного спая, в усилителе термопар, аналоговым способом. Это как раз тот узел, что упрощённую аналоговую часть, проблематично впоследствии точно скорректировать цифрой.
В усилителе термопар, который в моей схеме, применён операционник OP07. Это ОУ с автоматическим балансом нуля.
Дополнительные цепи для этого не требуются. Если нужен ещё более точный нуль, есть специальные выводы, для
подключения подстроечного резистора. В моей схеме, компенсация холодного спая (добавления комнатной температуры), выполнена путём подачи фиксированного положительного напряжения, на отрицательный вывод термопары.
Если в эту цепь, включить терморезистор, компенсация будет реальной. С настройками придётся потрудится, но этот
узел этого стоит. Есть и готовые схемы, с подобным решением.
VladimirSk: СВИ рассматривать не будем из-за неэффективности для нашего применения
Я поддерживаю это мнение. С галогенок я начинал, очень быстро разачаровался.

VladimirSk: У АЦП КР572ПВ2А Uref может принимать два значения 0,1В и 1В
Так получилось, что с отечественными компонентами, я давно не работаю и не совсем знаком с их структурой.
Недавно нужен был германиевый МП25 в старый прибор, так с трудом нашёл. Воо КАК!!!

miron63: Если в эту цепь, включить терморезистор, компенсация будет реальной.

Компенсацию температуры свободных концов термопары в аналогом виде применяют в мостовой схеме включения. В одно противоположное плечо (по отношению термопары) вводят дополнительно еще один резистор, выполненный в виде катушки с медным проводом. Точность изготовления катушки в тысячные доли Ома. Кроме того, расчет самого моста, получается очень сложный. Если использовать терморезистор, то он должен иметь ТКС строго противоположный, характеристике термопары, а ведь термопара, тоже не линейная. Я, даже не придумаю, как это реализовать. Ты посмотри, что представляет собой мост.

Здесь есть простой вариант компенсации холодного спая.
http://ur5kby.at.ua/publ/povtorennye_konstrukcii/precizionnyj_usilitel_ehds_term...

Существуют и специализированные микросхемы типа AD594, AD595 и др. с встроенным компенсатором холодного спая.

Собирая и настраивая паяльную станцию с Радиокота, я понял что термокомпенсация холодного спая нужна именно, для холодного состояния термопары и установки окружающей температуры. В нагретом состоянии, в диапазоне рабочих температур, настройка точек осуществляется за счет коэф. усиления операционника. И главное чтобы в нагретом состоянии точно измерялась температура и поддерживался термопрофиль, а точно мерять комнатную температуру - это же не градусник! По той же схеме с термокомпенсацией на LM358 собрал и для ИК станции miron63. Думаю что нет необходимости сильно усложнять схему, главное чтобы надежно работала, и повторялась.

miron63: Нужно ли греть всю плату, целиком? Не обязательно.

Нужно обязательно!
В противном случае под каждую мать придётся заново строить термопрофиль, так как сквозняк из форточки или суточный (сезонный) перепад температуры сразу же собьёт всю настройку. В результате, одна мать будет перегреваться, а другая - недогреется.

Только получив температуру в любой точке матери много больше температуры окружающей среды сможем легко поддерживать термопрофиль.
При этом периферийные точки матери должны быть нагреты прямо (излучением), а не косвенно (теплопроводностью), что бы уменьшить разницу температур между центром и периферией матери.

miron63: Будем ждать. Желательно, участие в обсуждении большего кол-ва учатников, а то мы тут выписываем многостраничные
опусы, и не понятно нужно ли кому это.

Я хоть и почитываю (через строку) тему, но пока не вижу интереса для себя в участии...
Станция есть и работает, по этому вносить какие-то усовершенствования ради самой станции не вижу смысла.
Есть только интерес в изготовлении электронной части, интегрированной в станцию. Для мобильности. Сейчас, как говорил, вся электроника вынесена отдельно и является по совместительству стандартной паяльной станцией с паяльником и феном.

Высказаться решил только потому, что разговор зашёл о контроле температуры.

Так вот, как уже говорил, оптимальность в контроле температуры матери вижу в изменении места датчика температуры. Считаю, что достаточно всего одного датчика, расположенного рядом с паяемым чипом.

Алгоритм работы следующий:
1) Включается нижний нагрев и по сигналу с датчика стабилизируется температура платы. Управление нагревателем - "ШИМ" (ветрикальное или горизонтальное управление симисторами) Одновременно ведётся отсчёт времени для контроля хода кривой термпрофиля;
2) При достижении заданной температуры платы и после её стабилизации, запоминается и фиксируется значение "ШИМ" нижнего нагревателя, и в дальнейшем уже не меняется.
3) Включается верхний нагреватель и датчик температуры переключается на слежение уже за ним, регулируя его мощность под заданный профиль. Отсчёт времени продолжается;

Вот и всё.
Как видим, контроль ведётся только за значением температуры в месте пайки и временем выхода на заданные значения темпертур, что и является работой по заданному термопрофилю.
Несмотря на отсутствие стабилизации температуры нижнего нагревателя, его температура будет меняться только при очень сильных колебаниях напряжения сети, что бывает очень редко. Да и работать нагревателю без жёсткой стабилизации нужно не долго - после отключения от него термодатчика (при включении верхнего нагревателя) он будет включен максимум 3-4 минуты.
Можно считать, что за такое время напряжение сети неизменно, по этому нижний нагреватель продолжает оставаться нагретым до заданной тампературы.

VladimirSk: В итоге галогенные лампы 70% энергии превращается в видимое излучение (короткая длина волны), а 30% на все остальное.

Ого! Да это же революция в повышении КПД ламп накаливания! Газоразрядные источники света просто отдыхают!
Правда не понятно, почему же такие высокоэффективные источники света, как лампы накаливания постепенно выводят из обращения, заменяя их куда менее эффективными источниками света на люминесцентных лампах и светодиодах....

Возможно, Вы имели в виду новые галогенные лампы IRC, в которых на колбу наносится специальное, отражающее ИК излучение, покрытие?
Эти лампы, действительно, меньше греют, но их в продаже я ещё не видел.

VladimirSk: При уменьшении напряжения питания, ухудшаются все параметры, а потребляемая мощность остается очень высокой.

И вся эта "очень высокая" мощность идёт на нагрев - туда, куда нам и нужно. Световые характеристики лампы при этом вообще падают ниже плинтуса. Но несколько процентов погоды не делают. Наоборот - слегка подсвечивают рабочее поле, исключая необходимость в применении дополнительных источников света.