Preriscaldamento saldatore

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Miglioramento non invasivo della mia stazione economica 936 costruita e commercializzata con numerose marche, la mia in particolare è marcata ATTEN ma se ne possono trovare diverse sulla baia a 30 euro o anche meno.

Tale stazione saldante la ho scelta per il suo prezzo decisamente alla portata di tutti ma, oltre a tale fattore non trascurabile per la facilità nella reperibilità dei ricambi a prezzi popolari, è facile trovare sia l’intero stilo che le singole punte. Pur nella sua economicità presenta tutti gli accorgimenti che ne fanno uno strumento per lavorare in tutta tranquillità.

La parte metallica dello stilo è collegata a terra per evitare l’accumulo di cariche elettrostatiche, la potenza della resistenza da 50W la rende praticamente universale, essendo poi alimentata con un trasformatore la isola dalla rete. Ha una ottima regolazione della temperatura, inoltre essendo piccola la massa che la resistenza deve scaldare la rendono rapida nel raggiungere la temperatura impostata e talmente leggera da non stancare durante l’uso.

Fin qui tutto bene ma qualche difetto dovrà pur averlo!

Infatti a differenza delle stazioni più costose non ha la preaccensione che porta lo stilo ad una temperatura più bassa nei momenti di pausa per poi ritornare rapidamente alla temperatura impostata non appena si muove lo stilo. Tale accorgimento allunga la vita sia della punta che dello stilo.

Questa caratteristica potrebbe essere utile se il saldatore sta acceso sempre a disposizione per diverse ore anche se non usato.

Volendo implementare questa funzione sulla mia stazione mi sono scontrato sul fatto che lo stilo ha si la termocoppia per la rivelazione della temperatura della punta ma non ha nulla che segnala se lo stilo è posizionato sul suo supporto in attesa di utilizzo oppure lo sto utilizzando.

L’idea di mettere un sensore per il movimento per un attimo mi ha sfiorato, solo per un attimo però, in caso di sostituzione dello stilo sarei al punto di partenza e non avrei risolto nulla, meglio un circuito esterno alla stazione che alla pressione di un pulsante mi porti la stazione per un tempo determinato da bassa temperatura alla condizione normale di funzionamento, passato tale intervallo di tempo ritorna alla condizione di preriscaldamento.

Visto che non ho voluto fare qualcosa di invasivo per lo stilo ho cercato di fare altrettanto per la stazione.

Studiando lo schema interno della regolazione che non posso pubblicare in quanto non ne posseggo i diritti, si nota un triac applicato al secondario del trasformatore che regola la alimentazione diretta a 27V alternati dello stilo.

Dallo stesso secondario tramite un diodo e una resistenza di limitazione si alimenta un TL431 che stabilizza la tensione di 5V usata per il circuito di controllo basato nella mia versione su un doppio operazionale LM358 anche questo un componente in linea con la fascia di prezzo della stazione. Un elettrolitico serve a filtrare la alimentazione che comunque ha assorbimenti minimi dell’ordine delle decine di mA.

Visto il circuito l’idea più semplice è mettere un diodo in serie alla 230V per tagliare una semionda e dimezzare la potenza come nel passato fece la PHILIPS nel suo mitico saldatore 25/50W che oramai è solo un cimelio per nostalgici ma che veniva dato in dotazione negli istituti professionali negli anni ’80.

Fatto il test volante la situazione non è andata a buon fine per due motivi, il primo è che visto che il secondario del trasformatore usa un diodo per ottenere la alimentazione del circuito elettronico di controllo posso a seconda di come inserisco la spina bloccare la semionda positiva sul secondario col risultato di non alimentare il circuito stesso.

Una volta azzeccato il verso di inserimento della spina mi trovo comunque con lo stilo che riesce a scaldarsi comunque alla temperatura impostata e il trasformatore che ronza per via della tensione di ingresso fortemente distorta rispetto a quella per cui è stato progettato.

Eliminato questo tentativo non mi rimane che ridurre al 230V in ingresso con una resistenza di potenza adeguatamente calcolata per creare una caduta di tensione tale da rendere il circuito non efficiente dal punto di vista della temperatura ma che però lascia la sinusoide in ingresso intatta. Subito dopo averlo pensato mi rendo conto che la situazione è impraticabile in quanto dissiperei inutilmente potenza in calore.

Cosa può dare una caduta di tensione senza però dissipare tanto calore? Il giorno successivo arriva l’idea risolutiva, un condensatore in serie con la sua reattanza provoca una caduta di tensione tale da consentire la preaccensione ma non sufficiente da portare lo stilo a temperatura tale da far fondere lo stagno, una volta cortocircuitato il condensatore la situazione sarebbe tornata alla normalità.

Da i test effettuati la capacità di 1uF è sufficiente per alimentare la stazione con 80V alternati, tale tensione in uscita la trasformatore si tramuta in 9V alternati sufficienti per creare i 5V di alimentazione del circuito di controllo che non si accorge della differenza ma, che non riesce a portare in temperatura lo stilo malgrado il triac porti alla resistenza tutta la tensione disponibile.

Ora che il meno è fatto!!! Resta da creare un circuito che piloti il relè che cortocircuita il condensatore ma che dopo un certo tempo che ho fissato in circa 15 minuti disattivi automaticamente il relè, altra funzione fondamentale è sapere in quali condizioni si trova il circuito e avere una indicazione visiva del tempo rimanente prima del ritorno in pausa.

Alla fine ho trovato la soluzione elegante di piccole dimensioni e soprattutto a basso consumo di energia, la dissipazione del circuito di controllo si assesta sui 250mW oltre al consumo della stazione dissaldante, nella foto il primo prototipo prima delle modifiche circuitali fatte sul campo in seguito ai test

Il tutto è rinchiuso in una piccola scatola in plastica 8,5 x 6 x 2cm ma volendo si può fare di meglio visto che un quarto della basetta millefori non è utilizzato.

Ora veniamo allo schema

Sulla destra troviamo l’ingresso di rete e l’uscita per la stazione saldante, in alto su una fase della 230V troviamo R1 usata come limitatore iniziale e come fusibile in caso di rotture, isolandosi previene ogni altro rischio in caso di rotture. L’altra fase ha in serie C1 che serve per creare un alimentatore a reattanza capacitiva insieme con il ponte D1, DZ1 e C2 si stabilizza la tensione a 12V con una corrente erogabile intorno ai 20mA senza componenti che scaldano.

R2 viene usata per scaricare C1 quando si toglie alimentazione.

R3 e C3 determinano il tempo di lavoro della stazione saldante, mentre R4, R5,R6,R7 ed R8 determinano la visualizzazione del tempo trascorso insieme al quadruplo operazionale LM324 che pilota i led di indicazione con le loro resistenze di limitazione.

Inizialmente C3 è scarico e gli ingressi non invertenti degli operazionali si trovano ad un livello di tensione superiore a quelli invertenti e di conseguenza le uscite saranno alte. Tali uscite accenderanno i 4 led.

Man mamo che si carica C3 avremo lo spegnimento in sequenza dei led L4, L3,L2 ed in ultimo L1.

Quando questo si spegnerà disattiverà il relè che fino ad ora aveva cortocircuitato C4 e C5 consentendo alla stazione di lavorare alla la massima potenza.

Per risparmiare mA la stessa corrente che accende L1 serve a pilotareT1 che comanda il relè, una considerazione a parte va fatta per il relè che andrà scelto a bassa corrente di mantenimento, nel mio caso ho trovato un relè che si accontenta di soli 13mA per rimanere attivo mentre il restante circuito si accontenta di 4mA led compresi. Qualora non si riuscisse a trovare un relè a bassa corrente toccherà aumentare il valore di C1. Nello schema manca da descrivere R13 aggiunta in ultimo per creare una piccola isteresi e dare una commutazione certa e stabile al relè, infatti quando si disattiva il relè viene a mancare la stragrande maggioranza dell’assorbimento e la tensione di alimentazione sale di qualche mV facendo reinnescare il relè, l’aggiunta dell’isteresi ha eliminato l’inconveniente.

Il pulsante P1 serve per resettare il conteggio ed avviarlo in caso che la stazione si trovasse in pausa, cortocircuitando C3 il ciclo ricomincia di nuovo qualunque fosse stato lo stato di carica del condensatore, di fatto serve ad allungare il tempo di funzionamento se ci rendiamo conto che il tempo restante non è sufficiente per terminare il lavoro in atto.

Saluti Amilcare