пятница, 29 сентября 2017 г.

Ретроприборы контроля температуры жала паяльника

   Контроль температуры жала паяльника был актуален всегда.
На заре радиолюбительской деятельности пользовался простым способом. Если капелька натуральной канифоли бегает по поверхности расплавленного припоя по кругу - значит самая та температура, что надо. Сейчас, когда у большинства электронщиков в хозяйстве термостабилизированные паяльники и паяльные станции задача контроля температуры стала более многогранной. Теперь можно смотреть не только на температуру жала, но и проверить (настроить) индикацию паяльной станции, сравнить показания внутренней термопары и внешней, оценить качество конструкции, инерционность паяльника, ну и т.д.   Китайский производитель при содействии Алиэкспресса идет навстречу чаяниям народа и предлагает всякие приборчики, не считая мультиметров с термопарами, которых тоже много. 
  Вот несколько, по-видимому, самых распространенных. От "подороже" к "подешевле".
Hakko 191, сменные термопары к нему Hakko 191-212.  Еще один вариант - Hakko FG-100
 (еще ссылкаобзор 1обзор 2, руководство),  самый "народный" вариант TM-902C (еще ссылка - 2 термопары к комплекте, обзор 1, обзор 2, обзор 3, термопара TP-02, еще термопара).

                                       


                                            

                                     



  Термопары изобрели в 1821 году. Как же было с измерением паяльников в докитайскую эпоху? Нормально все было. Если не в домашних мастерских, то уж на производствах - точно.
  Так получилось, что с небольшим перерывом попались на глаза две ретро коробочки сделанные еще в СССР.  Поиск по сети показал, что про первую интернет вообще не знает, а вторая представлена в сети на сайтах типа "авито" тремя фотографиями без описания. Приборчики я починил и отреставрировал и, поскольку это часть нашей истории, возможно кому-то будет интересно.


  Завод "Мосприбор"(еще ссылка)  в 1968 году - это  Открытое акционерное общество «Корпорация космических систем специального назначения «Комета»  в году 2017.  То есть, спутники у нас паяли с контролем температуры паяльников. :-))) 
  





   Проверка и настройка проводилась по китайскому термометру TM-902C.


  У первого прибора схемы внутри никакой нет. Есть переключатель справа, который подключает прямо к измерительной головке либо встроенную термопару, либо внешнюю (подключается к двум клеммам на левой боковой стенке). И никаких подстроечных элементов. Просто совсем.  Устройство такого термометра "без деталей"  и его расчет более подробно описаны в статье "Простой термометр-индикатор" ( журнал "Схемотехника" №8, 2003, стр.4).
  Найденный (на свалке) прибор действительно "врал" градусов на 40...45. Поверитель в далеком 1989 году был точен и внимателен. Замер напряжения прямо с термопары хромель-копель показал, что термопара положенные милливольты выдает. Пришлось заменить советский тумблер ТБ2-1 (или ПТ-24) на "новый" советский тумблер ТП1-2  с двумя переключающимися контактами, контакты запараллелил для уменьшения сопротивления в цепи. Стало чуть лучше, ошибка уменьшилась до 25...30 градусов.   
                          

 "Диапазон" таких электромагнитых головок регулируется при помощи магнитного шунта (винтик на задней стенке прибора залитый мастикой).  Но пределы такой регулировки очень узкие, 1...1.5 деления шкалы. Когда надеяться было уже не на что, прибор настраиваться не собирался, я по какому-то наитию просто выдернул ту железку, которая служила магнитным шунтом. И чудо свершилось.  Появился запас по показаниям "в плюс".  Всего полтора деления. Но этого достаточно. Уменьшить ток в цепи термопары не проблема. Что случилось с этим прибором в 1988...1989 году можно только предполагать. Скорее всего его уронили, но не разбили. Возможно от удара немного размагнитился магнит. Других гипотез я не выдумал.  
  Еще о конструкции. Термопара ХК внутри была очень своеобразная. Она была сделана из 4 (!) проводов ( 2 шт. хромель, 2 шт. копель, провода в схеме соединены параллельно)  и все четыре провода были приварены снизу к медной чашечке. В чашечке сверху находится припой в который нужно паяльником тыкать. Диаметр термопарных проводов где-то 0.7...0.8 мм. 
 

  Я не знаю на какие мощности древних паяльников это было рассчитано. По-видимому на 60, 90, 100 Вт.  Современный паяльник эту конструкцию не прогревает в принципе, особенно с учетом отвода тепла по 4-м толстым проводам от точки спая и массивного керамического колечка под медной чашечкой. Собственно, мощность тут даже не главное. У современных паяльников со стабилизацией запас мощности тоже изрядный. Но вот полые необгорающие жала всю картину портят, являясь заметным "тепловым сопротивлениием".  У старых советских толстых сплошных медных  жал перепад температуры от нагревателя до кончика был, естественно меньше, поэтому термометром можно было что-то измерить. На паяльниках от старой паяльной станции SL-I (Solomon) со сплошным жалом, получаем что-то среднее, но все равно показания термометра занижены. Именно по этой причине в китайских измерителях температуры термопары "подвешены" в воздухе. Поэтому я "модернизировал" приборчик по аналогии с китайскими образцами. 


  Четырехногую термопару ХК я отодрал от медной чашки и сварил две отдельные термопары. Первую термопару вставил на исходное место, без сварки, просверлил в чашке дырочку и вставил с натягом, так чтобы она выступала над дном на 1...1.5мм. В рабочем состоянии кончик находится под слоем припоя. Вторую термопару я подключил к имеющимся на приборе клеммам, а ее висящий свободно кончик (спай) закрепил на фторопластовой детальке (см. фотографию). При настройке было применено некоторое "лукавство". Поскольку был небольшой избыток по чувствительности миллиамперметра (после удаления магнитного шунта), в цепь внешней термопары потребовалось добавить резистор с номиналом около 3 Ом. После этого показания стали совпадать с контрольным  прибором TM-902C.  А вот в цепь внутренней термопары, которая занижает показания температуры, я дополнительный резистор устанавливать не стал.   И теперь обе термопары дают похожие показания (расхождение от типа паяльника зависит! :-) ).  Да, еще  нужно отметить, что я не в курсе как была установлена стрелка прибора в 1989 году. Если она стояла на "нуле" шкалы, то вообще-то это неправильно. Термометр он на то и термометр, чтобы без паяльника показывать комнатную температуру. Поэтому на фото видно, что корректором нуля стрелка установлена на 22 градуса.      
   Второй образец называется "Прибор контроля температуры паяльника" - ПКТП. Прибор чуть сложнее первого варианта. В нем даже есть один транзистор, терморезистор и батарейка. Используется, как и в первом приборе термопара ХК (хромель-копель), просто потому, что она выдает максимальное количество милливольт. При этом, термопара ХК, в отличии от ХА, имеет заметную нелинейность и формально линейная  шкала  на М4213 - это не совсем правильно.







Это вид этикетки до "реставрации".  Название тут похоже на "ПКТ4", но такого названия в сети не нашлось, поэтому я все же написал "ПКТП" 


  Возможно "ОНИТ" - название изготовителя.  Википедия, кстати, такое "слово" знает, правда оно появилось в 2007 году.  Может быть это был какой-то советский опытный заводик?  Помимо децимального номера ЦК 2.763.036, нашлось в сети упоминание ЩК 2.763.036, но, вероятно, это просто опечатка. 
Ссылка на измерительную головку М4213: http://www.priborsnab.com.ua/ret_064.html 
 Немного про внутренности. 
 Схема прибора:
  Если кнопка "Компенсация" не нажата, ПКТП показывает (без паяльника) ноль. Если нажата - прибор показывает "комнатную" температуру, которая измеряется термистором R3.  У кнопки задействованы 2 направления, что позволяет отключить батарейку от схемы полностью. Как это настраивать - точно не могу сказать, но, судя по схеме R4 отвечает за наклон температурной характеристики (компенсационной), а R6 за смещение. Но эти регулировки вряд ли будут взаимонезависимыми. Схема устроена так, что прибор работает и без батарейки. Все равно это не точный измерительный прибор, а, по сути, индикатор, поэтому ошибка в пару делений не слишком существенна. Если пользоваться без батарейки, то лучше механическим корректором нуля M4213  сместить стрелку на 20...25°С  в зависимости от температуры окружающей среды. 
Конструкция:




Вариант ПКТП №2 найденный в сети.  Отличается коробка, но судя по фотографии, схема та же самая. Возможно, изначально была другая термопара ( на приборе маркировка "NFe", шкала доработана). Фотографии позаимствованы  тут.


                                                 

                

   Мой домашний вариант измерителя температуры жала паяльника. Сделан в соответствии  со статьей в "Схемотехнике" упомянутой выше. Термопара ХА (K). На этой "головке" проходит   по напряжению, которое в 1.5 раза ниже чем у ТХК (L). Отличие в том, что при наличии контрольного прибора TM-902C ничего не рассчитывалось, а просто подобрано. Кроме того, здесь используется не последовательное добавочное сопротивление (вольтметр), а параллельный шунт (миллиамперметр). За внешний вид мне не очень стыдно, потому что сделал минут за 20 и просто пользуюсь.




Дописано 22.03.2018
Попался на глаза еще один прибор контроля температуры МП-18 1953 года производства. Это просто специализированная головка со шкалой температур до 300 градусов. Шкала рассчитана на работу с термопарой ХК.