Ремонт паяльника с термостатом марки GJ-907

За статью на сайте, я получил паяльник с прозрачной ручкой и термостатом. Название его не сохранилось, но поиск в интернете показал его марку GJ-907. Возможно название его незначительно отличается, но цифры наверняка совпадут. В целом, таких паяльников, с прозрачной ручкой, всего два вида встречались мне в продаже - этот с внутренним нагревом трубчатого жала, и второй - с внешним нагревом штыревого жала.

Изначально, я отнесся скептически к паяльнику, все из-за его прозрачной ручки. Как-то не серьезно показалось мне, иметь прозрачную ручку для паяльника. Однако, вскоре выяснилось, что паяльник очень даже хорош. Регулировка температуры позволяет работать, как с мелкими элементами поверхностного монтажа, так и массивными проводами большого сечения и прогревать широкие полигоны на печатной плате. Все было хорошо, пока он не сгорел, с искрами и дымом, как положено. Прозрачная ручка дала возможность наблюдать этот процесс воочию. Сразу же был куплен другой паяльник, мощнее и без регулятора для работы. А ремонт был отложен до момента покупки запчастей.

ВНИМАНИЕ!! Напряжение сети 220В опасно для жизни, соблюдайте правила электробезопасности при выполнении монтажных и ремонтных работ. Прежде чем вскрывать корпус паяльника, отключите его от сети 220В, вынув вилку из розетки. Планируя пайку, уточните, какой именно паяльник отключен от сети. Продолжая работу после перерыва, убедитесь, что ремонтируемый паяльник отключен от сети.

Осмотр показал, что нагреватель и термодатчик в обрыве, есть разрушения внутренней печатной платы. Так же, испарения медных дорожек попали на внутреннюю часть ручки вместе с сажей. Я заказал нагреватель в Китае и стал ожидать его прихода)

После получения, на рисунке ниже, нагревателей, взялся за ремонт.

В интернете есть принципиальная схема электронного термостата, но я потратил немного времени и срисовал фактическую. Она не сильно отличается от уже найденных и представлена на рисунке ниже. В схеме позиционные обозначения элементов соответствуют маркировке на печатной плате.

Напряжение сети переменного тока 220В поступает на плату управления через сетевой кабель. Для удобства, один из проводов я обозначил как "общий", этот провод общий для сигналов питания, термопары и управления симистором. Сетевое напряжение выпрямляется через токоограничительный резистор R7 и выпрямительный диод 1N4007 поступает на параметрический стабилизатор, на стабилитроне D1, напряжением VCC=22 вольта. Пульсации этого напряжения сглаживает конденсатор C1. Регулировку порога температуры производят переменным резистором M1, диапазон его регулировки задают резисторы VT2, R1, R2. Назначение резистора 100к мне осталось не ясно, возможно на случай неисправности переменного резистора. На печатной плате предусмотрена установка подстроечных резисторов для задания диапазона регулировки, вместо них стоят постоянные резисторы. На операционном усилителе в составе микросхемы LM358 ОР1.1 собран пороговый элемент - компаратор с положительной обратной связью. На инвертирующий вход поступает напряжение задания с переменного резистора. На прямой вход - напряжение термопары смешанное с выходным напряжением компаратора, для обеспечения гистерезиса ΔU=VCC/K(R3,R4). Коэффициент деления резистивного делителя: K(R3, R4)=(R4+R3)/R3 задает разницу напряжений включения и отключения компаратора. Термопара здесь установлена "железо-константан" и выдает Kt=55,2 uV/°С. Гистерезис по температуре можно достаточно точно оценить, как ΔТ=ΔU/Kt. И равен он:
ΔT=(VCC/((R4+R3)/R3))/Kt=VCC*R3/((R4+R3)*Kt)=22V*51R/((1500000R+51R)*0,0000552V/°С)=13.5°С.

Это есть разница между включением и отключением термостатом нагревательного элемента. На самом деле, будет несколько меньше, в связи с тем, что ОУ не выдает на выход напряжение равное питанию, и в расчет нужно подставлять реальное значение на выходе - около 20В.

Когда температура спая термодатчика ниже установленного порога резистором М1, на инвертирующем входе ОР1.1(выв2) потенциал выше, чем на прямом (выв3), и на выходе (выв.1) действует низкий уровень - около 0В. На втором ОУ микросхемы OH1.2, собран компаратор контролирующий переход переменного напряжения сети через ноль. Этот компаратор, совместно с цепью сдвига уровня С2 создает переменное напряжение, синхронизированное с сетью, для открытия симистора VD2.

На рисунке выше показана осциллограмма напряжения в точке "А" сформированная делителем R5, R6 и поступающая на прямой вход ОР1.2 (выв.5). Несимметричность напряжения связана с использованием ОУ с однополярным питанием. А еще,(вспомнил при написании статьи) у меня на первом входе осциллографа "уплыл" ноль на несколько десятков микровольт, что с учетом делителя на 100 дает ощутимую ошибку. На инвертирующий вход этого ОУ (выв.6), работающего в режиме компаратора, поступает напряжение управления с выхода ОР1.1 (выв.1) Когда напряжение управления близко к 0 В., компаратор ОР1.2 переключается при переходе переменного напряжения через ноль и на выходе появляется меандр синхронизированный с сетью, для открытия симистора. Этот меандр сдвигается по уровню конденсатором С2 и превращается в переменное напряжение, относительно общего провода (по схеме). 

Выше показана форма сигнала в точке "Б" на управляющем электроде симистора во включенном состоянии. Симистор открывается управляющим током разной полярности синхронно с сетевым напряжением, во время приближенное к переходу через ноль. На нагревателе действует полное напряжение сети.

На рисунке показана форма сигнала на нагревательном элементе во включенном состоянии симистора. Видно, что по спаду синусоиды, включение симистора происходит позже, и присутствует незначительная пауза перед открытием по сравнению с нарастанием синусоидального напряжения. Возможно это происходит из-за не симметричной работы компаратора вблизи нулевого напряжения питания. Это совершенно не проблема, думаю отличие менее 1% по напряжению, от этого запаздалого открытия.
Когда температура спая термодатчика выше установленного порога резистором М1, на инвертирующем входе ОР1.1(выв2) потенциал ниже, чем на прямом (выв3), и на выходе (выв.1) действует высокий уровень - около 20В. В этом случае на инвертирующем входе OР1.2 (выв.6) потенциал всегда выше, чем на прямом (выв.5) и выход компаратора (выв.7) постоянно находится в низком уровне. На управляющем электроде симистора нет сигналов и он закрыт, а нагрузка обесточена. Питание микросхемы - сдвоенного ОУ LM358 поступает на вывод 4 (минус) и 8 (плюс) и составляет 22В.

Для ремонта паяльника следует произвести простую последовательность действий.
1 отключить от сети
2 проверить и восстановить, при необходимости монтаж печатной платы
3 проверить омметром термопару (~1 Ом) и нагревательный элемент (~780 Ом)
4 выпаять стабилитрон, микросхему, симистор и резистор R3 для замены (если у Вас разорвало нагреватель, они все мертвы так же)
5 прозвонить остальные элементы, выпаивая один вывод, при не соответствии номиналу, для исключения влияния других элементов
6 установить исправные элементы
7 промыть спиртом плату от флюса и ручку от сажи перед окончательной сборкой
8 перед включение проверьте сопротивление изоляции между сетевыми проводами и корпусом паяльника в диапазоне мегаОм. Должна быть бесконечность

В моем случае, я заменил нагревательный элемент 907H, микросхему, симистор, резистор R3. Стабилитрон 22В пришел в состояние КЗ, у меня не было такого и поставил последовательно 15+6,2 получилось 21В в схеме. Из-за этого снизилась температура во всем диапазоне регулировки, но с нижней стороны больше. Ниже привожу фото измерений температуры жала паяльника, после четырех срабатываний термостата. То есть, устоявшиеся значения:

Паяльник весьма ремонтопригодный: жало и металлическая трубка паяльника есть в продаже. Ремонт обходится не дорого: нагреватель 85р, симистор 11р, ОУ 5р, резистор 1р. Итого ушло около 100р, без учета разъездов по городу.

Удачной работы, и пусть ничего не ломается!

Теги:

• Паяльник