基于T12發(fā)熱芯的便攜式防靜電恒溫焊臺(tái)

楊沛+羅詩(shī)怡+馮澤煜

摘 要：一些戶外、基站等特殊的電路焊接作業(yè)是無(wú)法使用常規(guī)的室內(nèi)焊臺(tái)進(jìn)行焊接的，本文設(shè)計(jì)了一種高精度控溫、易攜帶、自帶電源的便攜式防靜電焊臺(tái)。設(shè)計(jì)方案選擇了自帶熱電偶的白光T12烙鐵頭作為發(fā)熱芯，以便于充分利用焊臺(tái)每次所攜帶的能量；并設(shè)計(jì)了可以控制發(fā)熱芯溫度、帶電量顯示的電路；同時(shí)考慮了便攜性和防靜電的要求。

關(guān)鍵詞：防靜電；焊臺(tái)；恒溫；熱電偶

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.035

1 引言

恒溫焊臺(tái)是一種常用于電子焊接工藝的工具，通過(guò)給焊料供熱使其熔化，從而使兩個(gè)工件焊接起來(lái)。不同于普通烙鐵，恒溫焊臺(tái)具有可控溫、效率高、回溫快等一系列優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，恒溫焊臺(tái)也有體積大、不易攜帶等缺點(diǎn)。

普通焊臺(tái)的供電方式一般為220V供電。這種供電方式不僅不利于攜帶，更主要是較高的電壓發(fā)生漏電事故后易威脅到人身安全。另外，市電一般為50-60Hz的交流電，這將會(huì)導(dǎo)致靜電的產(chǎn)生。

普通烙鐵或焊臺(tái)一般會(huì)將發(fā)熱芯和焊咀分開(kāi)設(shè)計(jì)，由于熱脹冷縮的影響，這種設(shè)計(jì)不能保證發(fā)熱芯和焊咀緊密接觸，于是導(dǎo)致烙鐵或焊臺(tái)的熱效率較低。

綜合以上，本文設(shè)計(jì)并制作了T12便攜式恒溫焊臺(tái)。本設(shè)計(jì)選擇了直流低壓發(fā)熱芯，采用白光T12系列直流低電壓發(fā)熱芯焊咀一體式烙鐵頭，由于該烙鐵頭采用特殊材料的電阻絲制作，所以該烙鐵頭還是一個(gè)熱電偶溫度傳感器，具有測(cè)溫準(zhǔn)確方便等優(yōu)點(diǎn)。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 控溫電路的設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)必須考慮便攜性的要求。控溫電路采用78L05穩(wěn)壓，LM358電壓比較器控溫，TPC8107 MOS管驅(qū)動(dòng)。具體工作流程為：TPC8107控制烙鐵的開(kāi)斷，G是控制端，當(dāng)G端電壓低于開(kāi)啟電壓時(shí)，TPC8107工作，D端和S端接通；LM358組成電壓比較電路，3腳電壓>2腳時(shí)，1腳為高電平，反之為低電平，5、6、7亦然。

加電后7805工作，D2綠燈亮，這時(shí)2N551三極管未導(dǎo)通，G端高電平，8107不工作，D端無(wú)電壓，358的3腳低電平，2腳高電平，1腳輸出低電平，這時(shí)6腳低電平，5腳高電平，使7腳輸出高電平，2N551飽和導(dǎo)通，8107的G端變?yōu)榈碗娖剑?107導(dǎo)通工作，給烙鐵加電D3紅燈亮，隨著溫度升高，熱電偶阻值變化，358的3腳電壓升高當(dāng)高過(guò)2腳時(shí)，1腳輸出高電平，D1截止，6腳變?yōu)楦唠娖?，?腳輸出低電平，2N551截止，8107停止工作。

2.2 電量顯示電路的設(shè)計(jì)

電量顯示部分使用專用數(shù)碼管，并使用LM324電壓比較器來(lái)識(shí)別電壓，具體工作流程為：焊臺(tái)供電為4節(jié)18650鋰電池串聯(lián)，經(jīng)過(guò)R1，R2分壓后就是單節(jié)18650的電壓給到LM324的13引腳，用4路比較器來(lái)把電壓分為4個(gè)等級(jí)，經(jīng)過(guò)對(duì)18650電池做放電測(cè)試得出25%、50%、75%、100%的電量分別對(duì)應(yīng)的閾值電壓為3.3V、3.5V、3.7V、3.9V。輸入電壓經(jīng)78L05降壓后為5V，再通過(guò)R3-R7分壓得到3.3V、3.5V、3.7V、3.9V這4組閾值電壓。把其中一組閾值電壓（3.3V）加到LM324的12引腳，電量大余25%時(shí)13引腳電壓大于3.3V，14引腳輸出低電平點(diǎn)亮電量顯示數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的段位，另外3段亦然。具體電路如圖2和圖3所示。

3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于便攜性的要求，整個(gè)焊臺(tái)體積要盡量小，同時(shí)為了兼顧外觀，焊臺(tái)外殼采用鋁合金材質(zhì)，經(jīng)陽(yáng)極氧化后噴漆處理。

焊臺(tái)外殼采用寬82.8*高28.8*長(zhǎng)100（mm）的6063-T5工業(yè)擠壓鋁合金型材，手掌大小的機(jī)身可輕松放入口袋方便攜帶。整機(jī)圖，數(shù)碼管、手柄接頭（集成充電功能）、調(diào)溫旋鈕（集成開(kāi)關(guān)）全部安裝在前面板，既美觀又利于人機(jī)交互。

焊臺(tái)手柄用937型號(hào)手柄進(jìn)行改造，支持烙鐵頭的熱插拔，方便隨時(shí)更換烙鐵頭。手柄采用特軟耐高溫的聚四氟乙烯材質(zhì)焊臺(tái)線，可直接防止烙鐵頭燙壞手柄線的情況發(fā)生。

4 實(shí)驗(yàn)分析與用戶體驗(yàn)

在焊臺(tái)實(shí)驗(yàn)階段，我們將所設(shè)計(jì)的便攜式焊臺(tái)與成品936焊臺(tái)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

便攜式焊臺(tái)在升溫回溫速度上比較突出。由于便攜式焊臺(tái)采用直流電池供電，從根本上杜絕了工作時(shí)交流市電的接入，所以在防靜電方面便攜式焊臺(tái)可達(dá)到“零靜電”的效果。

為了更直觀的了解便攜式焊臺(tái)的特點(diǎn)，我們使用便攜式焊臺(tái)直接進(jìn)行焊接作業(yè)。焊接過(guò)程中使用T12-K（刀頭）焊咀的烙鐵頭對(duì)比焊接，焊接的元件包括0603封裝電阻、電容、LED、SOP、LQFP系列芯片，焊接后檢測(cè)了元件是否被靜電損壞，結(jié)果如表2所示。

在實(shí)際作業(yè)中普通焊臺(tái)由于靜電的存在，導(dǎo)致部分半導(dǎo)體元件被直接擊穿損害，進(jìn)而影響到整個(gè)焊接作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的便攜式防靜電恒溫焊臺(tái)具有高精度控溫、易攜帶、升溫回溫快、完全防靜電等一些傳統(tǒng)焊臺(tái)不具備的特點(diǎn)，在實(shí)際焊接中，便攜焊臺(tái)在充滿一次電的情況下，可連續(xù)使用超過(guò)3小時(shí)以上。

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