DE29817377U1 - Elektrischer Lötkolben mit Heizenergieregulier-Steuervorrichtung - Google Patents

Elektrischer Lötkolben mit Heizenergieregulier-Steuervorrichtung

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Description

75 442 q9/bn
Cheng-Liang LEE, Taipei Hsien / Taiwan, R.O.C. Elektrischer Lötkolben mit Heizenergieregulier Steuervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Lötkolben und insbesondere- einen derartigen elektrischen Lötkolben, der eine integrierte Heizenergieregulier-Steuer- bzw. -Regelschaltung enthält, die in dessen Griff installiert ist und mit einem Umschalttastenknopf gesteuert wird, und zwar zum Regeln der Heizenergie des Lötkolbens, und ferner enthält dieser eine LCD-Anzeige zum Anzeigen der Steuerwerte.
Beim Regulieren der Heizenergie in einem regulären elektrischen Lötkolben ist eine unabhängige Temperatursteuereinrichtung einzusetzen, und diese ist mit der Energieschaltung bzw. Stromversorgung des elektrischen Lötkolbens zu verbinden. Da die Temperaturregeleinrichtung getrennt ausgebildet ist, ist deren Einsatz unbequem. Es ist auch unbequem, eine getrennte Temperaturregeleinrichtung zusammen mit einem elektrischen Lötkolben vorzusehen. Ferner wird in üblichen Temperaturregeleinrichtungen für diesen Zweck üblicherweise eine "Fotoreguliereinrichtung" zum Erzielen der Regulierung der Heizenergie eingesetzt. Diese Steuerverfahren können nicht genau die gewünschte Heizenergiesteuerung erzielen oder den Wert der verbrauchten Energie und den Wert der erzeugten Heizenergie anzeigen. Ferner kann bei Einsatz einer Temperatursteuereinrichtung eine Interferenzproblem auftreten. Diese Probleme
beeinflussen in großem Umfang den Leistungsumfang des gelöteten Werkstücks.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um einen elektrischen Lötkolben zu schaffen, bei dem die zuvor genannten Probleme eliminiert sind. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Lötkolbens, der eine integrierte Heizenergieregulier-Steuerschaltungsvorrichtung enthält, damit der Anwender die Heizenergie bequem während des Lötens steuern kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Lötkolbens mit integrierter Heizenergieregulier-SteuerSchaltungsvorrichtung, der sich bequem betreiben läßt, und zwar für eine genaue Steuerung der gewünschten Heizenergie ohne Bewirken einer Interferenz. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der elektrischen Lötkolben einen perforierten Metallzylinder mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, sowie eine Lötspitze, die sich axial von dem vorderen Ende der Lötspitze erstreckt, einen Griff mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einen zwischen dem hinteren Ende des perforierten Metallzylinders und dem vorderen Ende des Griffs angeschlossenen Verbinder, eine sich aus dem hinteren Ende des Griffs erstreckende Anschlußschnur, ein in dem perforierten Zylinder installiertes elektrisches Heizgerät, das zwischen der Lötspitze und der Anschlußschnur angeschlossen ist, eine in dem Griff installierte integrierte Steuerschaltung für die Heizenergiereguliersteuerung und einen Mehrstufen-Steuerschalter, der an dem Griff montiert und mit der integrierten Steuerschaltung verbunden ist. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine energiesparene LCD-Anzeige in dem Griff für die Anzeige der durch den Mehrstufen-Steuerschalter ausgewählten Werte vorgesehen, und ein Triggersignal wird mittels eines digitalen Verschiebe- und Synthetisierverfahrens für die genaue Steuerung eines Thyristors erhalten, wodurch die
Heiztemperatur des Lötkolbens genau mit geringerem Energieverbrauch gesteuert wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt das voll digitale Steuerverfahren die gewünschte Heizenergiereguliersteuerung, und es eliminiert eine Rauschinterferenz mittels einer Nulldurchgang-Gesamtzyklusausgabe.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigen:
Fig. i eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Lötkolbens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltungsblockschaltbild gemäß der vorliegenden Erfindung,-
Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild der vorliegenden Erfindung (Teil I); und
Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild (Teil II) der vorliegenden Erfindung (Teil II).
Unter Bezug auf die Fig. 1 ist ein elektrischer Lötkolben mit einer Energieregulier-Steuervorrichtung gezeigt, der aus einem perforierten Metallzylinder 2a besteht, sowie einer Lötspitze la, die sich axial ausgehend von einem Ende erstreckt, d.h. von dem vorderen Ende der Lötspitze la, einen Griff 4a mit einem Durchmesser von ungefähr 2,5 cm, einen Verbinder 3a, der zwischen einem Ende, d.h. dem hinteren Ende des perforierten Metallzylinders 2a, und insbesondere einem Ende des vorderen Endes des Griffes 4a angeschlossen ist, eine Anschlußschnur 5a, die sich aus einem Ende des hinteren Endes des Griffes 4a erstreckt, ein elektrisches Heizgerät, das innerhalb des perforierten Metallzylinders 2a montiert und zwischen der Lötspitze la und der Anschlußschnur 5a
angeschlossen ist, eine integrierte, in dem Griff 4a installierte Steuerschaltung für die Heizenergie-Reguliersteuerung, einen Mehrstufen-Steuerschalter 41a, der an dem Rand des Griffes 4a montiert und mit der integrierten Steuerschaltung in dem Griff 4a verbunden ist, eine LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige) 42a, die an dem Rand des Griffes 4a vorgesehen ist und durch den Mehrstufen-Steuerschalter 41a gesteuert wird, und zwar zum Anzeigen von Information einschließlich dem abgeschalteten Zustand, dem Leistungsgewinn, usw.. Bei einem elektrischen Lötkolben von 6OW entspricht der Mehrstufen-Steuerschalter 41a einer Heizenergieregulier-Steuerschaltung für AUS/10W/20W/40W/40W/50W/60W mit insgesamt sieben Auswahlstufen, und die LCD-Anzeige 42a wird zum Anzeigen einer dieser sieben ausgewählten Zustände gesteuert, der mittels dem Mehrstufen-Steuerschalter 41a gesteuert wird.
Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, besteht die zuvor erwähnte integrierte Steuerschaltung aus einer Energieversorgungsschaltung (1), einer Nulldurchgangs-Detektorschaltung (2), einer Triggerpulssignal-Generierschaltung (3), einer Thyristortreiber- und Steuerschaltung (4), einer Zeitimpuls-Oszillatorschaltung (5) , einer Leistungsgewinn-Auswahlschaltung (6), einer Leistungsgewinn-Synthetisierschaltung (7), einer Leistungsgewinn-Typauswahlvorrichtung (8) , einer Leistungsgewinn-Steuerschaltung (9), einer Heizenergie-Auswahlschaltung (10), einer Anzeigedecodierschaltung (11), einem LCD-Treiber (12), und einer Initialisierschaltung (13).
Die Energieversorgungsschaltung (1) senkt die Spannung der städtischen Energieversorgung direkt auf die gewünschte Arbeitsspannung ab, und sie besteht aus Dl,Rl,D2,Cl,Tl. Dl, Rl, D2, Cl" bilden eine Spannungsgleichrichter- und Stabilisierschaltung. D2 ist eine Zenerdiode. Tl ist ein Thyristor. Das Triggern erfolgt mittels einer negativen
Spitzenwelle. Das Triggersignal 1 der Energieversorgungsschaltung (1) wird bei der Last L-I eingegeben, die den gesteuerten elektrischen Lötkolben darstellt.
Die Nulldurchgangs-Detektorschaltung (2) erfaßt das Energieversorgungs-Signalform-Synchronisiersignal für das Impulstriggern. Das Energieversorgungssignal wird durch R3,R4 geshuntet, anschließend durch das Flip-Flop Ul zu einem Nulldurchgangssignal verarbeitet, und anschließend durch das Flip-Flop vom D-Typ U2 synchronisiert, wodurch U2 ein stabilisiertes Nulldurchgangssignal ausgibt.
Die Triggerimpulssignal-Generierschaltung (3) synthetisiert das Nulldurchgangssignal 3 und das Zeitimpulssignal 2 in ein Thyristertrigger-Pulssignal zum Triggern des Thyristors, und sie besteht aus einem Verschiebungsregistriergerät U2 und einem Exklusiv-ODER-Gatter U5. Der Dateneingabepin A von U4 ist für zu Nulldurchgangssignal 3 angeschlossen. Das Zeitimpulssignal 2 ist zu dem Eingangspin CK von U4 angeschlossen. Die Ausgänge QD und QH des Verschxebungsregistriergeräts U4 legen 4 und 8 Zeitimpulszyklen von dem Nulldurchgangssignal vor. Die Zeitimpulsfreguenz gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt 40 KHz. Verändert sich das Nulldurchgangssignal von 0 zu 1, so verändert sich QD von 0 zu 1 nach einer 100 &mgr;&Xgr;-Zeitverzögerung (25 &mgr;&egr; &khgr; 4-100 &mgr;&bgr;), und QH verändert sich von 0 zu 1 nach einer 200 &mgr;&egr; Zeitverzögerung. Durch das Exklusiv-ODER-Gatter wird das Triggerimpulssignal 5 bei einem Nulldurchgangssignal erzeugt, und ein Impulssignal wird 100 &mgr;&egr; nach dem Durchgang durch den Nullpunkt erzeugt, und die Breite beträgt exakt 100 &mgr;&egr;.
Die Thyristertreiber- und -Steuerschaltung (4) steuert das Verhältnis des Impulssignals 5, das hierüber geführt wird, und sie verstärkt den elektrischen Strom zum Treiben des Thyristors. Das Impulssignal 5 und das Leistungsgewinnsignal 6 werden durch das UND-Gatter U6 und-verknüpft, wodurch die Steuerung der Zeitbasis und das Verhältnis der Impulssignalausgangsgröße gesteuert wird, und deshalb wird die Heizenergie des elektrischen Lötkolbens reguliert. Inverter U7,U8,U9 sind parallel verbunden, zum Bilden eines umgekehrten Impulsstroms, der beim Treiben des Thyristors Tl eingesetzt wird.
Die Zeitimpuls-Oszillatorschaltung (5) bildet eine Frequenz von ungefähr 40 KHz zum Synchronisieren des Triggerimpulssignals und des Nulldurchgangssignals, und sie besteht aus UlO,Uli,R5,R6 und C2. U12 dient zum Treiben der Ausgangsgröße. Die Ausgabefrequenz wird durch R5 und C2 bestimmt.
Die Leistungsgewinn-Auswahlschaltung (6) bildet Steuersignale für sieben Zustände A,B,C,E,D,F,G, derart daß jedes Zustandssteuersignal einen bestimmten Leistungsgewinn darstellt, und zu jedem Zeitpunkt wird lediglich das Vorliegen eines Zustandes zugelassen. Die Leistungsgewinn-Auswahlschaltung (6) besteht aus acht UND-Gattern U12~19 mit drei Eingängen, zum Dekodieren der Kombination von Y1,Y2,Y3,/Yl,/Y2,/Y3. Die Steuersignale für die sieben Zustände sind wie folgt definiert:
A- AUS, Abschalten des elektrischen Lötkolbens.
B- Leistungsgewinn von 1/6 bzw. 2/8, d.h, im Fall von 1/6 wird der elektrische Strom während einem Zyklus geführt, und während der anderen fünf Zyklen wird das Führen gestoppt;
C- Leistungsgewinn von 2/6 oder 4/8;
D- Leistungsgewinn von 3/6 oder 5/8;
E- Leistungsgewinn von 4/6 oder 6/8;
F- Leistungsgewinn von 5/6 oder 7/8;
G- Leistungsgewinn von 6/6 oder 8/8.
Es liegen insgesamt sieben Steuerpins vor. Bei 0 wird eine Unterteilung mit 6 Stufen (1/6) ausgewählt. Bei 1 wird eine Unterteilung mit 8 Stufen (2/8) gewählt.
Die Leistungsgewinn-Synthetisierschaltung (7) nützt eine Logikgatteranordnung zum Synthetisieren des Leistungsgewinn-Steuersignals 6 für die Steuerung des Zeitbasisverhältnisses mit Energieversorgung bei dem Heizgerät. Das Leistungsgewinn-Steuersignal 6 wird durch die Kombination eines der Zustandssteuersignale B~G und der Nulldurchgangsfrequenz-Eliminiersignale Q1,Q2,Q3 sowie der Zustandssignale 7,8 von der Leistungsgewinn-Typauswahlvorrichtung (8) erhalten, und es wird zum Steuern des Ausgangsverhältnisses des Triggerimpulssignals eingesetzt.
In der Leistungsgewinn-Typauswahlvorrichtung (8) sind zwei Leistungsgewinn-Berechnungsverfahren vorgesehen, die in Übereinstimmung mit dem Potentialpegel bei dem Steuerpin 7 ausgewählt werden. Ist das Steuerpin 7 zu 0 gesetzt, so liegt 8 bei U40 bei I1 und somit liegt dann, wenn Q2,Q3 von U39 auf dem H-Pegel liegen, die Ausgangsgröße Q von U42 auf dem H-Pegel, und U42 wird rückgesetzt, d.h. U42 beginnt ausgehend von 0 jedesmal dann zu zählen, wenn der Zählwert 6 erreicht.
Demnach wird der Ausgangswert Q1,Q2,Q3 von U42 im Bereich 0-5 bei der Leistungsgewinnsteuerung mit sechs Stufen verändert. Wird das Steuerpin 7 zu 1 gesetzt, so liegt 8 von U40 bei 0, und die Ausgangsgröße von U39 ist 0, und demnach wird der Ausgangswert Q1,Q2,Q3 von U42 im Bereich von 0~7 bei der Leistungsgewinnsteuerung mit 8 Stufen verändert.
Die Leistungsgewinn-Steuerschaltung (9) nützt einen
Umschalttastenknopf zum Auswählen des Leistungsgewinns, damit zudem die Heiztemperatur des elektrischen Lötkolbens
gesteuert wird. Liegt beim Start das RESET-Signal 4 bei dem
RST-Pin von U47 vor, was zu einer AusgangsgröOe Y1Y2Y3 von U7 zu 0 führt, so wird in diesem Zeitpunkt das Signaleingabepin CK von U47 von dem &EEgr;-Pegel zu dem L-Pegel verändert, was dazu führt, daß U47 einen Wert von 1 addiert, so daß der Sprung in einen nächsten Zustand erfolgt, beispielsweise in den Zustand B. Werden 8 Energiequellen-Signalbizyklen händisch
freigegeben, so verändert sich das Signaleingabepin CK von
U47 von dem L-Pegel zu dem &EEgr;-Pegel, mit einem Warten auf die
nächste Umschalttastenknopf-Signaleingabe, d.h. das Flip-Flop vom D-Typ U45 und der Zähler U4 6 werden abgestimmt, damit die Reaktion von SWl schnell ohne Bewirken eines Fehlers erfolgt. Wird SWl einmal geklickt, so springt sie in den nächsten
Zustand.
Die Heizenergie-Auswahlschaltung (10) bildet vier
unterschiedliche Wattwertauswahlgrößen, d.h. über 9,10
Steuerpins, werden die Werte 3OW, 40W, 6OW und 9OW alternativ ausgewählt. Die Heizenergie-Auswahlschaltung (10) besteht aus einer Dekodierschaltung, die aus Logik-ICs U51~U57 gebildet
ist, und vier Ausgangsgrößen werden zu 1 ausgewählt, während
die anderen drei Ausgangsgrößen 0 sind.
Die Anzeigedekodierschaltung (11) ist eine
Flüssigkristallanzeige zum Darstellen des Energieversorgungs-Übertragungsstatus und des Energiequellen-Verbrauchstatus in Übereinstimmung mit dem Typ des eingesetzten elektrischen
Heizgeräts. Die Anzeigedekodierschaltung (11) besteht aus
Dekoder-ICs U58~U95. Die Ausgangsgröße mit vier Zuständen
3OW,4OW,6OW,80W der zuvor erwähnten Heizenergie-Auswahl
schaltung und die sieben Leistungsgewinnsignale
A,B,C,D,E,F,G der zuvor erwähnten Leistungsgewinn-Auswahlschaltung werden durch die Dekoder-ICs U58~U95
decodiert, zum Bilden der erforderlichen 0~9 Daten für die Flüssigkristallanzeige.
Der LCD-Treiber (12) ist in Übereinstimmung mit der Signalformel für die Flüssigkristallanzeige entworfen, und er wird zum Treiben der Flüssigkristallanzeige gesteuert, wodurch bewirkt wird, daß dieser die Meldungen EIN,AUS und 0W-80W darstellt. Der LCD-Treiber (12) besteht aus Dekoder-ICs U96-U133.
Die Initialisierschaltung (13) erzeugt ein Rücksetzsignal 4 dann, wenn anfänglich eine Eingabe der Energieversorgung erfolgt, wodurch bewirkt wird, daß das Gerät in dem AUS-Status bleibt. Ist die Energiequelle angeschaltet, so liegt die Eingangsgröße von U135 auf dem L-Pegel, die Ausgangsgröße von U135 liegt auf dem &EEgr;-Pegel, wodurch U136 zum Bilden einer Ausgangsgröße freigegeben wird, d.h. 4 erzeugt einen H-Pegel, und dieses Signal ist ein RESET-Signal. Wird VCC über R7 zum Laden von C3 geführt, so verändert sich die Eingangsgröße von U135 zu dem &EEgr;-Pegel, und dieses Signal bewirkt, daß die Ausgangsgröße von U47 den Wert 0 annimmt, der gemäß dem Zustand A decodiert wird, d.h. dem Zustand ohne Energie.

Claims (5)

Ansprüche
1. Elektrischer Lötkolben mit einem perforierten Metallzylinder mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, sowie einer Lötspitze, die sich axial ausgehend von dem vorderen Ende der Lötspitze erstreckt, einen Griff mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einen Verbinder, der zwischen dem hinteren Ende des perforierten Metallzylinders und dem vorderen Ende des Griffs angeschlossen ist, eine Anschlußschnur, die sich aus dem hinteren Ende des Griffs heraus erstreckt, ein elektrisches Heizgerät, das in dem perforierten Zylinder installiert und zwischen der Lötspitze und der Anschlußschnur angeschlossen ist, eine integrierte Steuerschaltung, die in dem Griff für die Heizenergie-RegulVersteuerung installiert ist, einen Mehrstufen-Steuerschalter, der am Rand des Griffes montiert und mit der integrierten Steuerschaltung in dem Griff verbunden ist, eine LCD-(Flüssigkristall)-Anzeige, die an dem Rand des Griffs vorgesehen ist, zum Anzeigen von Werten, die über den Mehrstufen-Steuerschalter ausgewählt sind, derart, daß die integrierte Steuerschaltung eine Energieversorgungsschaltung enthält, sowie eine Nulldurchgangs-Detektorschaltung, eine Triggerimpulssignal-Generierschaltung, eine Thyristortreiber- und -Steuerschaltung, eine Zeitimpuls-Oszillatorschaltung, eine Leistungsgewinn-Auswahlschaltung, eine Leistungsgewinn-Syntheseschaltung, eine Leistungsgewinn-Typauswahlvorrichtung, eine Leistungsgewinn-Steuerschaltung, eine Heizenergie-Auswahlschaltung, eine Anzeigedekodierschaltung, einen LCD-Treiber und eine Initialisierungsschaltung.
2. Elektrischer Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (2) das Energiequellen-Signalform-
Synchronisierschaltung für das Impulstriggern aufnimmt, und Shuntwiderstände R3,R4 enthält, zum Shunten des Energiequellensignals, sowie ein Flip-Flop Ul zum Bearbeiten eines geshunteten Energieversorgungssignals in ein verarbeitetes Signal und ein Flip-Flop vom D-Typ U2, das durch das bearbeitete Signal von dem Flip-Flop Ul getrieben wird, und zwar zum Ausgeben eines Nulldurchgangssignals (3).
3. Elektrischer Lötkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerimpulssignal-Generierschaltung (3) aus einem
Verschiebungsregistriergerät U4 und einem Exklusiv-ODER-Gatter U5 besteht, und daß es das Nulldurchgangssignal
(3) und ein Zeitimpulssignal (2) in ein Thyristortriggerimpulssignal zum Triggern eines Thyristors synthetisiert, derart, daß das Verschiebungsregistriergerät U4 ein Dateneingabepin A aufweist, das zu dem Nulldurchgangssignal (3) angeschlossen ist, sowie ein Eingabepin CK, das mit dem Zeitimpulssignal 2 verbunden ist, und Ausgangsgrößen QD, QH 4 und 8 Zeitimpulszyklen von dem Nulldurchgangssignal vorliegen, derart, daß die Zeitimpulsfrequenz 40 KHz beträgt, QD von 0 hoch zu 1 nach einer 100 &mgr;&egr; Zeitverzögerung dann verändert wird, wenn sich das Nulldurchgangssignal von 0 zu 1 verändert, und sich QH von 0 zu 1 nach einer 200 &mgr;&egr; Zeitverzögerung verändert, und ein Triggerimpulssignal (5) bei dem Nulldurchgangssignal durch das Exklusiv-ODER-Gatter erzeugt wird, und ein lmpulssignal 100 &mgr;&egr; nach dem Durchgang durch den Nullpunkt erzeugt wird, und die Breite exakt 100 &mgr;&egr; beträgt.
4. Elektrischer Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsgewinn-Steuerschaltung
die Leistungsgewinn-Auswahlschaltung steuert, sowie die Leistungsgewinn-Syntheseschaltung und die Leistungsgewinn-Typauswahlschaltung zum Bilden einer Leistungs-EIN/AUS-Größe, und einen Leistungsgewinn einer ersten Art mit 6 Stufen mit 1/6,2/6,3/6,4/6,5/6,6/6 durchführt, sowie für einen Leistungsgewinn einer zweiten Art mit 6 Stufen mit 2/8,4/8,5/8,6/8,7/8,8/8.
5. Elektrischer Lötkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizenergie-Auswahlschaltung vier unterschiedliche Wattwert-Auswahlgrößen bildet, über zwei Steuerpins (9, 10) hiervon, und daß diese aus einer Dekodierschaltung, gebildet aus Logik-ICs U51~U5 besteht, mit vier Ausgängen, die zu 1 gewählt werden können, während die anderen drei Ausgänge zu 0 vorliegen; derart, daß der LCD-Treiber aus Dekodier-ICs U96~U133 besteht, die in Übereinstimmung mit der Signalformel für die Flüssigkristallanzeige entworfen sind und zum Treiben der Flüssigkristallanzeige gesteuert werden, wodurch diese die Meldungen gemäß AN,AUS und 0W-80W anzeigt.
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