C-triada.ru

Строительный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема компаратора на lm358

Операционный усилитель LM358: схема включения, аналог, datasheet

От того, какая конкретно используется схема включения LM358, будет зависеть множество параметров устройства. На этом операционном усилителе можно реализовать множество конструкций, которые без проблем применяются в микроконтроллерной технике и даже в акустических системах.

Это не очень требовательный элемент – у него быстродействие не блещет, диапазон рабочих напряжений тоже небольшой, но зато он обладает главными качествами – простотой и дешевизной. Стоимость одного ОУ оптом — около 15 рублей. Поэтому неудачные эксперименты с ним не больно ударят по карману.

Особенности операционного усилителя

Микросхема LM358 получила широкое распространение среди радиолюбителей, так как у нее очень много преимуществ. Среди всех можно выделить такие:

  1. Крайне низкая цена элемента.
  2. При реализации устройств на микросхеме не требуется устанавливать дополнительные цепи для компенсации.
  3. Может питаться как от однополярного источника, так и от двухполярного.
  4. Питание может происходить от источника, напряжение которого 3. 32В. Это позволяет использовать практически любой блок питания.
  5. На выходе сигнал нарастает со скоростью 0,6 В/мкс.
  6. Максимальный потребляемый ток не превышает 0,7 мА.
  7. Напряжение смещения на входе не более 0,2 мВ.

Это ключевые особенности, на которые нужно обращать внимание при выборе этой микросхемы. В том случае, если какой-то параметр не устраивает, лучше поискать аналоги или похожие операционные усилители.

Цоколевка микросхемы

По datasheet LM358 можно увидеть, что в одном корпусе заключено сразу два операционных усилителя. Следовательно, имеется в каждом два входа и столько же выходов. Плюс еще две ножки предназначены для подачи питающего напряжения. Всего восемь выводов у микросхемы. Цоколевка LM358 следующая:

2 – минусовой вход DA1.1.

3 – плюсовой вход DA1.1.

4 – «минус» питания.

5 – плюсовой вход DA1.2.

6 – минусовой вход DA1.2.

8 – «плюс» питания LM358.

В каких корпусах выпускаются микросхемы

Корпус может быть как DIP8 – обозначение LM358N, так и SO8 – LM358D. Первый предназначен для реализации объемного монтажа, второй – для поверхностного. От типа корпуса не зависят характеристики элемента – они всегда одинаковы. Но существует немало аналогов микросхемы, у которых параметры немного отличаются. Всегда есть плюсы и минусы. Обычно, если у элемента большой диапазон рабочих напряжений например, страдает какая-либо другая характеристика.

Существует еще металлокерамический корпус, но такие микросхемы используют в том случае, если эксплуатация устройства будет происходить в тяжелых условиях. В радиолюбительской практике удобнее всего использовать микросхемы в корпусах для поверхностного монтажа. Они очень хорошо паяются, что имеет важное значение при работе. Ведь намного удобнее оказывается работать с элементами, у которых ножки имеют большую длину.

Какие есть аналоги?

Существует немало аналогов у микросхемы LM358. Схема включения у них точно такая же, но все равно лучше свериться с даташитом, чтобы не ошибиться. Среди полных аналогов микросхемы можно выделить такие:

  • NE532;
  • ОР221;
  • ОР04;
  • ОР290;
  • ОРА2237;
  • UPC358C;
  • ОР295;
  • ТА75358Р.

Также можно выделить аналоги элемента LM358D – это UPC358G, KIA358F, TA75358CF, NE532D. Существует немало похожих микросхем, которые отличаются от 358-й незначительно. Например, LM258, LM158, LM2409 полностью аналогичные характеристики имеют, но вот диапазон рабочих температур немного отличается.

Характеристики аналогов

По datasheet LM358 и ее аналогам можно узнать следующие характеристики:

  1. LM158 – работает в диапазоне температур от -55 до +125 градусов. Напряжение питания может колебаться в интервале 3. 32В.
  2. LM258 – диапазон рабочих температур -25. +85, питающего напряжения – 3. 32В.
  3. LM358 – температура 0. +70, напряжение – 3. 32В.

В том случае, если недостаточно диапазона температур 0. +70, имеет смысл подыскать аналог операционному усилителю. Неплохо показывает себя LM2409, у него шире диапазон рабочих температур. Вот только для питания он немного меньше. Это существенно снижает возможность использования устройства в радиолюбительских конструкциях. Схема включения LM358 такая же, как и у большинства ее аналогов.

В том случае, если необходимо установить только один операционный усилитель, стоит обратить внимание на аналоги типа LMV321 или LM321. У них пять выводов, и внутри корпуса SOT23-5 заключен всего один ОУ. А вот в том случае, если необходимо большее количество операционников, можно использовать сдвоенные элементы – LM324, у которых корпус имеет 14 выводов. С помощью таких элементов можно сэкономить на пространстве и конденсаторах в цепи питания.

Схема неинвертирующего усилителя

  1. На плюсовой вход подается сигнал.
  2. К выходу операционного усилителя подключается два постоянных резистора R2 и R1, соединенных последовательно.
  3. Второй резистор соединен с общим проводом.
  4. Точка соединения резисторов подключается к минусовому входу.

Чтобы вычислить коэффициент усиления, необходимо воспользоваться простой формулой: k=1+R2/R1.

Если имеются данные о значении сопротивлений, входного напряжения, то нетрудно посчитать выходное: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). При использовании микросхемы LM358 и резисторов R1=10 кОм и R2=1 МОм, коэффициент усиления окажется равен 101.

Схема мощного неинвертирующего усилителя

Элементы, который применены в конструкции неинвертирующего усилителя, и их параметры:

  1. В качестве микросхемы используется LM358.
  2. Значение сопротивления R1=910 kOm.
  3. R2=100 kOm.
  4. R3=91 kOm.

Для усиления сигнала применяется полупроводниковый биполярный транзистор VT1.

По напряжению коэффициент усиления при условии использования таких элементов равен 10. Чтобы посчитать коэффициент усиления в общем случае, необходимо воспользоваться такой формулой: k=1+R1/R2. Для вычисления коэффициента по току всей схемы необходимо знать соответствующий параметр используемого транзистора.

Схема преобразователя напряжение-ток

Схема приведена на рисунке и немного похожа на ту, которая была описана в конструкции неинвертирующего усилителя. Но здесь добавлен биполярный транзистор. На выходе сила тока оказывается прямо пропорциональна напряжению на входе операционного усилителя.

И в то же время сила тока обратно пропорциональна сопротивлению резистора R1. Если описать это формулами, то выглядит следующим образом:

При величине сопротивления R1=1 Om, на каждый 1V напряжения, прикладываемого ко входу, на выходе будет 1А тока. Схема включения LM358 в режиме преобразователя напряжения в ток используется радиолюбителями для конструирования зарядных устройств.

Схема преобразователя ток-напряжение

При помощи такой простой конструкции на операционном усилителе LM358 можно осуществить преобразование тока с малым значением в высокое напряжение. Описать это можно такой формулой:

Если в конструкции применяется резистор сопротивлением 1 МОм, а по цепи протекает ток со значением 1 мкА, то на выходе элемента появится напряжение со значением 1В.

Схема простого дифференциального усилителя

Данная конструкция получила широкое распространение в устройствах, которые измеряют напряжение у источников, обладающих высоким сопротивлением. Необходимо учитывать особенность – отношения сопротивлений R1/R2 и R4/R3 должны быть равны. Тогда на выходе напряжение окажется со следующим значением:

При этом коэффициент усиления может быть рассчитан по формуле k=(1+R4/R3). В том случае, если сопротивления всех резисторов равны 100 кОм, коэффициент окажется равен 2.

Читать еще:  Чудо лобзик ру чертежи поделки

Регулировка коэффициента усиления

В прошлой конструкции имеется один недостаток – нет возможности произвести регулировку коэффициента усиления. Причина – сложность реализации, ведь нужно использовать сразу два переменных резистора. Но если вдруг возникла необходимость проводить регулировку коэффициента, можно использовать схему конструкции на трех операционниках:

Здесь корректировка происходит при помощи переменного резистора R2. Обязательно нужно учесть, чтобы были выполнены такие равенства:

В этом случае k=(1+2*R1/R2).

Напряжение на выходе усилителя U(out)=(1+2*R1/R2)*(Uin1-Uin2).

Схема монитора тока

Еще одна схема, которая позволяет проводить измерение значения тока в питающем проводе. Она состоит из шунтирующего сопротивления R1, операционного усилителя LM358, транзистора npn-типа и двух резисторов. Характеристики элементов:

  • микросхема DA1 – LM358;
  • сопротивление резистора R=0,1 Ом;
  • значение сопротивления R2=100 Ом;
  • R3=1 кОм.

Напряжение питания ОУ должно быть минимум на 2 В больше, нежели у нагрузки. Это обязательное условие функционирования схемы.

Схема преобразователя напряжения в частоту

Этот прибор потребуется в том случае, когда возникнет необходимость в подсчете периода или частоты какого-либо сигнала.

Схема применяется в качестве аналогово-цифрового конвертера. Параметры элементов, используемых в конструкции:

  • DA1 – LM358;
  • C1 – 0,047 мкФ;
  • R1=R6=100 кОм;
  • R2=50 кОм;
  • R3=R4=R5=51 кОм;
  • R6=100 кОм;
  • R7=10 кОм.

Это все конструкции, которые могут быть построены с использованием операционного усилителя. Но область применения LM358 на этом не ограничивается, существует большое количество схем намного сложнее, позволяющих реализовать различные возможности.

Схема включения LM358 (N)

Микросхема LM358 как написано в его DataSheet является универсальным решением, так как схема включения большинства популярных устройств весьма проста, в случаях отсутствия жестких требований к высокому быстродействию, рассеиваемой мощности и нестандартному питающему напряжению. Небольшая стоимость, отсутствие необходимости подключения дополнительных элементов частотной коррекции, возможность использования во всем диапазоне стандартных питающих напряжений (до +32В) и низкий потребляемый ток, делают его кандидатом номер один для электронных проектов с ОУ.

LM358 цоколевка

LM358 состоит из двух ОУ, каждый имеет по 4 вывода, имеющих свое назначение. Всего получается 8 контактов. Производятся в нескольких видах корпусного исполнения, для объемного DIP и поверхностного монтажа на плату SO. Так же могут встречается в усовершенствованных корпусах SOIC, VSSOP, TSSOP.

Назначение контактов для всех видов корпусов совпадает: 2,3, 5,6, — входы, 1,7 – выходы, 4 – минус источника питания, 8 – плюс источника питания.

Технические характеристики

Ниже указаны предельные допустимые значения условий эксплуатации для диапазона рабочих температур окружающей среды TA от 0 до +70 °C, если не указано иное.

Основные электрические характеристики, при температуре окружающей среды TA = 25 °C.

Рекомендуемые условия эксплуатации в диапазоне рабочих температур окружающей среды, если не указано иное:

Подверженность устройства повреждению от электростатического разряда (ESD):

Также у данного устройства есть тепловые характеристики:

Схемы подключения

Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.

Схема в мощном неинвертирующим усилителе.

Преобразователь напряжения — ток.

Схема с дифференциальным усилителем.

Неинвертирующий усилитель средней мощности.

Аналоги

Аналогами LM358 можно считать микросхемы в которых указываются идентичные характеристики. К таким относятся: LM158, LM258, LM2904, LM2409. Эти микросхемы незначительно отличаются от описываемой своими тепловыми параметрами и подойдут в качестве замены для большинства проектов.

Для ее замены можно использовать: GL 358, NE 532, OP 04, OP 221, OP 290, OP 295, OPA 2237, TA7 5358-P, UPC 358C, AN 6561, CA 358E, HA 17904. Отечественные аналоги lm358: КР 1401УД5, КР 1053УД2, КР 1040УД1.

Для замены также может подойти аналог по электрическим параметрам, но уже c четырьмя ОУ в одной микросхеме — LM324.

Маркировка

Префикс LM сначала использовался при маркировке общего назначения компанией National Semiconductor. Цифры “358” это ее серийный номер. В 2011 году эта компания была приобретена другим производителем электроники Texas Instruments. С этого года префикс “LM” является кодом производителя Texas Instruments, но несмотря на это, этот код используют и другие производители при маркировке своей продукции.
Микросхемы LM358, LM358-N и LM358-P имеют одинаковые технические параметры. У большинства компаний-производителей символами “-N” , “-P” обозначаются пластиковые корпуса PDIP.

В технических описания встречается такие виды: LM358A, LM358B, LM358BA. Так указывается версии следующего поколения промышленного стандарта LM358. Устройства «B» могут быть доступны в более современных микрокорпусах TSOT и WSON.

Применение

Lm358 широко используется в:

  • устройствах типа «мигающий маяк»;
  • блоках питания и зарядных устройствах;
  • схемах управления двигателем;
  • материнских платах;
  • сплит системах внутреннего и наружного применения;
  • бытовой технике: посудомоечные, стиральные машины, холодильные установки;
  • различных видах инверторов;
  • источниках бесперебойного питания;
  • контроллерах и др.

Возможности применения микросхемы производители обычно указывают в технических описаниях на свои устройства.

Схема включения LM358 (N)

Микросхема LM358 как написано в его DataSheet является универсальным решением, так как схема включения большинства популярных устройств весьма проста, в случаях отсутствия жестких требований к высокому быстродействию, рассеиваемой мощности и нестандартному питающему напряжению. Небольшая стоимость, отсутствие необходимости подключения дополнительных элементов частотной коррекции, возможность использования во всем диапазоне стандартных питающих напряжений (до +32В) и низкий потребляемый ток, делают его кандидатом номер один для электронных проектов с ОУ.

LM358 цоколевка

LM358 состоит из двух ОУ, каждый имеет по 4 вывода, имеющих свое назначение. Всего получается 8 контактов. Производятся в нескольких видах корпусного исполнения, для объемного DIP и поверхностного монтажа на плату SO. Так же могут встречается в усовершенствованных корпусах SOIC, VSSOP, TSSOP.

Назначение контактов для всех видов корпусов совпадает: 2,3, 5,6, — входы, 1,7 – выходы, 4 – минус источника питания, 8 – плюс источника питания.

Технические характеристики

Ниже указаны предельные допустимые значения условий эксплуатации для диапазона рабочих температур окружающей среды TA от 0 до +70 °C, если не указано иное.

Основные электрические характеристики, при температуре окружающей среды TA = 25 °C.

Рекомендуемые условия эксплуатации в диапазоне рабочих температур окружающей среды, если не указано иное:

Подверженность устройства повреждению от электростатического разряда (ESD):

Также у данного устройства есть тепловые характеристики:

Схемы подключения

Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.

Схема в мощном неинвертирующим усилителе.

Преобразователь напряжения — ток.

Схема с дифференциальным усилителем.

Неинвертирующий усилитель средней мощности.

Аналоги

Аналогами LM358 можно считать микросхемы в которых указываются идентичные характеристики. К таким относятся: LM158, LM258, LM2904, LM2409. Эти микросхемы незначительно отличаются от описываемой своими тепловыми параметрами и подойдут в качестве замены для большинства проектов.

Читать еще:  Схема щитка в квартире однофазная

Для ее замены можно использовать: GL 358, NE 532, OP 04, OP 221, OP 290, OP 295, OPA 2237, TA7 5358-P, UPC 358C, AN 6561, CA 358E, HA 17904. Отечественные аналоги lm358: КР 1401УД5, КР 1053УД2, КР 1040УД1.

Для замены также может подойти аналог по электрическим параметрам, но уже c четырьмя ОУ в одной микросхеме — LM324.

Маркировка

Префикс LM сначала использовался при маркировке общего назначения компанией National Semiconductor. Цифры “358” это ее серийный номер. В 2011 году эта компания была приобретена другим производителем электроники Texas Instruments. С этого года префикс “LM” является кодом производителя Texas Instruments, но несмотря на это, этот код используют и другие производители при маркировке своей продукции.
Микросхемы LM358, LM358-N и LM358-P имеют одинаковые технические параметры. У большинства компаний-производителей символами “-N” , “-P” обозначаются пластиковые корпуса PDIP.

В технических описания встречается такие виды: LM358A, LM358B, LM358BA. Так указывается версии следующего поколения промышленного стандарта LM358. Устройства «B» могут быть доступны в более современных микрокорпусах TSOT и WSON.

Применение

Lm358 широко используется в:

  • устройствах типа «мигающий маяк»;
  • блоках питания и зарядных устройствах;
  • схемах управления двигателем;
  • материнских платах;
  • сплит системах внутреннего и наружного применения;
  • бытовой технике: посудомоечные, стиральные машины, холодильные установки;
  • различных видах инверторов;
  • источниках бесперебойного питания;
  • контроллерах и др.

Возможности применения микросхемы производители обычно указывают в технических описаниях на свои устройства.

Доработка паяльника

Ранее купленный паяльник решил сделать своим основным. А раз так, то нужно привести паяльник к более адекватному состоянию. Можно пользоваться и без доработки, но здесь уже есть готовая схема, которую можно улучшить совсем небольшими усилиями.

Первое, что я сделал, это убрал заземляющий провод. При всей его полезности без наличия дома земли смысла в нём нет вообще никакого. Обнаружилось, что крокодильчик не припаян, провод к нему просто примотан.

Ещё обнаружил, что выводы нагревателя фактически не припаяны к плате. Сборщик не залудил провода, вероятно его рабочий флюс не берёт нихром. С кислотой мне с трудом, но удалось залудить концы, после чего я припаял выводы обратно.

Моё первое впечатление после покупки о том, что паяльник собран неплохо, оказалось несколько преувеличенным. Элементы корпуса тоже сделаны неровно, дырки под винты нигде точно не совпадают, но это заметно только при разборе. Все надписи с наклейки стёрлись за пару дней.

Схема

Такая схема используется, наверное, во всех подобных паяльниках. Если вы видите на плате LM358 (или аналог) и симистор, но не видите микроконтроллера, то, скорее всего, там будет почти всё то же самое. Пересмотрел в магазинах все прозрачные варианты, везде сборка более старая. В моём варианте всё, что можно, выполнено поверхностным монтажом.

На схеме выделил условно отдельные блоки. Названия элементов оставил оригинальными. Модель платы обозначена как «LM5428M, Design: Liym». На первом фото платы уже есть одна из доработок — индикация включения.



R1 — самая горячая деталь на плате, тепло чувствуется даже через ручку. Номинал стабилитрона WD точно не знаю, напряжение на нём 21-22 В. HEATER — нагреватель, TC — термопара. Вход сети 220 В обозначен как пара AC и GND. Синим цветом отмечены мои доработки.

Вся схема находится под высоким напряжением относительно земли, это нужно учитывать при работе с ней. Через всю плату проходит дорожка для контакта заземления. но она не используется, вместо неё сборщик протянул единый провод от основания нагревателя до крокодила через всю ручку.

Блок выпрямителя и стабилизатора формирует постоянное напряжение около 20 В, необходимое для питания операционных усилителей (LM358) и блока регулировки.

Блок регулировки температуры состоит из кучки резисторов, реализующих регулируемый делитель напряжения, на выходе которого образуется опорное напряжение, примерно 5-20 мВ, с которым сравниваются показания с датчика температуры.

Датчик температуры включен в схему триггера Шмитта (компаратор с гистерезисом) на основе первой половинки LM358 со смещением, задаваемым блоком регулировки. При падении температуры напряжение (термо-ЭДС) на термопаре TC падает, на выходе усилителя ноль. При повышении температуры на выходе получается примерно +20 В. Триггер обеспечивает ровное (без дребезга) переключение состояний за счёт того, что уровень включения выше уровня выключения.

Нагреватель подключен через симистор. Вторая половинка LM358, включенная по схеме компаратора, формирует для него управляющий сигнал на основе синусоиды 50 Гц из сети, см. делитель на R6-R7, и сигнала с триггера. Если температура слишком маленькая, на выходе компаратора ноль, после конденсатора CD2 поэтому тоже ноль, индикатор не горит, симистор заперт. Как только температура падает, на выходе компаратора образуется меандр с той же фазой, что и переменка на условном аноде симистора, что является достаточным условием для его полного открытия.

Диод D2 нужен не только для защиты светодиода LED от большого обратного напряжения, но и для пропускания отрицательной части управляющего сигнала. Ток ограничивается входным сопротивлением управляющего электрода симистора, по документации ток на нём не более 3 мА.

Модификация нагревателя

Отвлечёмся немного от схемы и взглянем на нагреватель, а также на то, как глубоко в него входит жало.


Очевидно, что спираль находится довольно далеко, её можно было разместить поближе к жалу. Жало тоже установлено не оптимально, но его здесь глубже не затолкать, мешает термопара, да и коротким концом работать неудобно.

Не могу сказать, что нагреватель и датчик работают плохо, нет явной причины браться за переделку этой части паяльника. Но есть ощущение, что кончик жала разогревается значительно дольше, чем хвост, где находится термодатчик, нужно ждать пару циклов подогрева, чтобы прогреть его.

После некоторого опыта работы с таким жалом-иглой решил менять его хотя бы даже на острое, но не такое вытянутое. Я бы поменял на плоское (отвёрткой), но не могу найти по адекватной цене. На небольших температурах, достаточных однако для расплавления припоя, работать сложно, а на высоких припой на жале быстро окисляется.

Индикатор включения

Добавил индикатор включения, питающийся от выпрямителя (VCC), горит всегда, пока паяльник подключен к сети. Светодиод оказался сверхъярким даже среди диодов из той же партии, пришлось ставить к нему резистор огромного номинала (750 кОм, ток получился около 25 мкА).

Индикатор нагрева работает в цепи переменного тока, поэтому он заметно мерцает. Индикатор питания работает от постоянного тока, горит ровно, цвет приятный, не мешает. Пару R100-LED100 припаял к ногам конденсатора CD1. На фото выше номинал резистора 220 кОм, и фото со светящимся индикатором также сделано при этом номинале, но позже мне показалось свечение диода слишком ярким, и я заменил резистор на 750 кОм.

Читать еще:  Схема бензинового генератора 220в

Сокращение периода нагрева и остывания

Паяльник поддерживает заданную температуру с большим разбросом, захотелось его уменьшить. Для этого нужно сократить период нагрева и остывания, чтобы паяльник не успевал слишком сильно остывать после нагрева.

На схеме первая половинка LM358 вместе с термодатчиком образует схему триггера Шмитта, которая и обеспечивает необходимый цикл включения и выключения нагревателя с гистерезисом. Без гистерезиса происходили бы постоянные переключения нагревателя. В идеальном случае такое поведение обеспечивало бы максимально стабильную температуру нагревателя, но в действительности из-за неидеальности компонентов и схемы приходится уменьшать частоту переключений, хотя я не думаю, что здесь реализовали адекватное время переключения. На типовой температуре (у меня это отметка 275) нагреватель работает пол минуты, потом остывает минуту. Теоретически, ничто не мешает уменьшить это время на порядок в пределах той же схемы.

Настройка гистерезиса в триггере Шмитта на операционном усилителе производится выбором номиналов резисторов в положительной обратной связи, в данном случае это R5 и R4 с термопарой TC. Увеличивая R5 и/или уменьшая R4 мы можем уменьшить разницу напряжений на входах, при которой происходит переключение выхода с высокого уровня на низкий и обратно. В цепи обратной связи присутствует термопара, поэтому простое изменение номиналов R4 и R5 может также повлиять на калибровку температуры.

Попробовал заменить R4 на 50 Ом, и R5 вплоть до 3,5 МОм, сначала менял один, потом другой, удавалось снизить время нагрева до 15 секунд (до переделки было 25 секунд) и времени остывания до 40 секунд (до переделки — 65 с), паяльник при этом работал почти нормально. При дальнейшем уменьшении периода подогрева моменты включения и выключения становились нестабильными, но снижение периода на 40% — уже хорошо.

Подходящего термометра у меня нет, но, судя по изменению напряжения на термопаре, при таком изменении средняя температура сдвигается вверх, но верхний предел опускается вниз. То есть такая модификация вполне безопасна, дополнительная калибровка необязательна. Калибровку можно попробовать выполнить уже предусмотренным для этого подстроечным резистором W2 и, если понадобится, изменением номинала R2. Судя по сужению диапазона изменений ЭДС термопары, предположив также, что здесь стоит термопара типа K, раньше на отметке 250 был разброс около 45°C, а после переделки — около 25°C.

Даже при минимальном изменении параметров, например при изменении только R4 на 50 Ом, схема начинает работать нестабильно, моменты переключения становятся дёрганными, триггер работает плохо. Это происходит из-за относительно низкого напряжения, выдаваемого термопарой, порядка 10 мВ на отметке 250), при котором на схему начинают влиять шумы и наводки.

Бороться с шумами в схеме, где высокие частоты не нужны совсем, можно фильтром нижних частот. Сначала нужно определиться с источником шума. Конденсатор, установленный в параллель термопаре не помог вообще, пробовал номиналы 100 нФ и 22 мкФ. Оказалось, что намного больше шумит блок регулятора. Конденсатор на 22 мкФ, подключенный между выходом регулятора и землёй, почти полностью убирает нежелательные переключения, но конденсатор оказался слишком больших размеров, в ручку паяльника не влезает, а мелких низковольтных под рукой не оказалось.

Предположив, что часть шумов и наводок появляется ещё до регулятора, вместо выхода конденсатор можно поставить на входе, а это выход выпрямителя. Меняем конденсатор CD1 на 22 мкФ, конденсатор большей ёмкости не влезает в ручку. Как принято, зашунтируем его еще и керамикой, например SMD-конденсатором на 100 нФ (C101 на схеме). Не знаю, насколько это изменение повлияло на результат, но оно точно не мешает.

Далее добавляем фильтр НЧ в триггер в виде ёмкостной отрицательной обратной связи. Мне понадобился конденсатор всего на 0,1 мкФ, чтобы получить примерно тот же эффект, что давали 22 мкФ на выходе регулятора. В окончательном варианте поставил конденсатор на 1 мкФ (большей ёмкости мелкого размера у меня просто не нашлось), что полностью убрало дребезг даже при ещё большем уменьшении номинала R4 до 22 Ом.

Посмотрим на результат. До переделок на отметке 275 градусов период подогрева был 111 с (нагрев 30 с, остывание 81 с), после переделки — 71 с (нагрев 20 с, остывание 51 с). На отметке 350 было 85 с (нагрев 48 с, остывание 37 с), стало 57 с (нагрев 34 с, остывание 23 с). Значения до переделки отличаются от тех, что приводил ранее, так как регулятор настройки слишком грубый, чтобы точно установить его ровно на то же значение, что раньше.

Получилось сокращение периода на 30-40 % на моих типовых рабочих температурах. Ранее уже показал, что такое снижение ещё более сильно (в процентах) снижает разброс температур в начале подогрева и после. Не идеал, конечно, но почти в два раза уменьшить разброс малым вмешательством в схему — неплохой результат.

Ниже показаны доработки на плате. Конденсатор C100 припаян к ножкам LM358, светодиод и резистор для него держатся за счёт пайки. Под конденсаторы залил герметик, чтобы не висели в воздухе. C101 удобно припаялся с нижней стороны к контактным площадкам для CD1.

Что дальше

Обязательно сменю жало. Если для монтажа сойдёт и такое, то для демонтажа оно очень неудобно. Кончик этого жала долго прогревается, причём датчик температуры этого не видит и вырубает паяльник при первом прогреве слишком рано. При пайке даже толстых дорожек, не только полигонов, приходится поднимать температуру, иначе жало липнет.

Можно попробовать ещё уменьшить период подогрева, увеличив R5 и ещё больше уменьшив R4, но меня пока устроил и такой результат, проблема с жалом более актуальна. Значительное уменьшение периода подогрева в данной схеме требует дополнительных мер по снижению шума. Первый кандидат на переделку — блок регулировки, нужно заставить его намного меньше шуметь. Также можно поставить менее шумный ОУ. Схему выпрямителя неплохо было бы переделать, чтобы убрать из неё горячий R1, греющаяся ручка у паяльника в нетипичном месте отвлекает.

Управление нагревателем можно было бы доверить простейшему микроконтроллеру с программой, эффективнее подавляющей шумы, да и логику триггера можно было бы сделать более продвинутой. Скорее всего, в более дорогих паяльниках и паяльных станциях именно так и сделано, я это вижу единственным правильным развитием идеи подобного устройства.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×