Электронагревательное устройство Советский патент 1991 года по МПК B23K3/02 

Изобретение относится к электронагревательным устройствам с контролируемой температурой объекта нагрева, оснащенным системой авторегулирования температуры, в частности к электропаяльникам, плиткам, камерам термического нагрева

Основная задача, решаемая при разработке таких устройств, обеспечение оптимального соотношения межу величиной избыточно зпоктрической мощности, подаваемой на нагреватель и определяющей динамические характеристики устройства, и надежностью нагревательного элемента, связанной с температурным режимом работы его материала.

Цель изобретения - снижение падения температуры на жале при единичной пайке за счет увеличения локального нагрева места с усиленным отбором тепла.

Цель достигается тем что в известном электронагревательном устройстве, содержащем терморегулятор датчик температуры, нагревательный элемент с цепью питания, нагревательный элемент выполнен из материала с большим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, а в цепь питания введен ог- раничитеаь тока.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем

Во-первых, наличие у материала нагревателя отрицательного температурного коэффициента сопротивления обеспечивает равномерный его нагрев по всему объему нагревательного элемента, так как в тех точках, температура которых оказывается выше общей, происходит уменьшение выделяемой мощности за счет увеличения

. Ja

их проводимости, а в точках с меньшей температурой выделяемая мощность увеличивается, что обеспечивает самовы- равнивание температуры и исключает локальный перегрев материала. Таким образом обеспечивается однозначное соответствие между температурой проводящей фазы материала нагревателя и его сопротивлением (для материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления возможность локального перегрева нагревателя при незначительном общем увеличении сопротивления не обеспечивает однозначного соответствия между локальной температурой нагревателя и его полным сопротивлением).

Во-вторых, предлагаемое техническое решение позволяет гарантировать, что температура материала нагревателя не превысит заданного значения в процессе всей работы электронагревательного устройства. Это достигается тем, что при его работе пропорционально нагреву материала нагревателя (в связи с отрицательным температурным коэффициентом его сопротивления) возрастает ток в цепи питания нагревателя м при достижении уровня тока заданного значения срабатывает ограничительный элемент и обеспечизает стабилизации тока (а следовательно, и температуры материала нагревателя) на залитом уровне.

Такое ограничение тока позволяет ограничить только максимальный температурный режим работы нагревателя и не влияет на работу терморегулятора по стабилизации температуры объекта напоева, лля чего порог ограничения температуры берется несколько больше верхнего значения рабочей температуры электронагревательного устройства.

В-третьих, обеспечивается возможность использования в конструкции электронагревательных устройств полупроводниковых материалов, наличие большого отрицательного температурного коэффициента которых делает применение таких материалов в известных электронагревательных .устройствах невозможным в связи с возникающим эффектом теплового пробоя.

Применение полупроводникового материала позволяет за счет использования его высокого удельного объемного сопротивления (в 104-107 раз превышающего удельное сопротивление металлов), высокой технологичности изготовления и возможности пол- учения заданного удельного сопротивления в широком диапазоне выполнять нагрева-

тельные элементы в виде монолитного тела с повышенным тепловым контактом г, объектом нагрева и при минимальных его размерах, что позволяет снизить падение

температуры на жале при единичной пайке за счет резкого сокращения массй и теплового сопротивления узла жало-нагреватель. При этом в связи с тем, что в качестве материала нагревателя могут мспользоваться полупроводниковые керамические материалы, состоящие из проводящей фазы и диэлектрической, то отсутствие однозначного соответствия между температурой проводящей фазы или образовавшегося

проводящего канала и температурой объекта нагрева требует введения в электронагревательное устройство терморегулятора с внешним контролирующим датчиком температуры, обеспечивающих возможность точной стабилизации температуры объекта нагрева,

На чертеже приведена структурная схема паяльника с электронагревательным устройством.Онасостоитчз

электропаяльника, включающего в себя паяльное жала 1, корпус 2, нагревательный элемент 3 и термоперный датчик температуры К силовой источник питания 5, устройство 6 регулирована и индикации

температуры, ключевой элемент 7 , ограничитель тока 8.

Постоянное напряжение с источника гнтганит 5 через огсаничитель тока ключевой с тьмент 7 подаемся на нзгревательный элемент 3. Устройство 6 измеряет с помощью термопарного датчика 4 температуру жала 1, за счет управления открытием ключевого элемента 7 о .уществляет стабилизацию этой температуры на заданном

уровне. Ограничитель тока 8 состоит из элемента сравнения 9, сопротивления 10 и делителя 11.

При замкнутом ключевом элемзкте 7 через сопротивление 10 идет ток, пропорциональный температуре проводящей фазы нагревателя. Величина падения напряжения на сопротивлении 10 сравнивается на элементе сравнения Э с опорным напряжением, снимаемым со средней точки делителя 11. Сигналом рассогласования с выхода элемента сравнения управляется ключевой элемент 7 таким образом, что при уровне тока через сопротивление 10 меньше заданного, ключевой элемент 7 открыт, а при достижекии им заданного уровня ключевой элемент закрывается.

Так кзк ключевой элемент 7 управляется и с выхода устройства бис выхода элемента сравнения 9, то для развязки сигналов управления могут быть использованы диоды 12.

Для повышения плавности работы ограничителя тока 8 в схему элемента срьянения 9 может быть введено интегрирующее шм запоминающее звено, обеспечивающее временную задержку открытия ключевого элемента 7.

Экономический эффект от применено- предлагаемого устройства складывается -1з повышения срока службы нагревательного элемента, снижения затрат на его изготовление и эксплуатацию и за счет повышения экономичности устройства.

Формула изобретения Электронагревательное устройство для паяльника, содержащее терморегулятор дат1 и1- температуры, нагревательный элемент с цепью питания, отличающее- с ч ТРЧ, что, с целью снижения падения °fv нз жале при единичной пайке n/T--v увеличения локального нагрева места усиленным отбором тепла, нагревательные элемент выполнен из материала с боль- ц/им отрицательным температурным .ф-умциентом сопротивления, а в цепь пи эк, вгг ден ограничитель тока

Изобретение относится к электронагревательным устройствам с контролируемой температурой объекта нагреаа, оснащенным системой авторегулирования темпер - туры, в частности к электропаяльникам Цель изобретения - снижение падения температуры на жале при единичной пайке путем увеличения локального нагрева места с усиленным отбором тепла. Электронагревательное устройство состоит из нагревательного элемента 3, выполненного в виде монолитного цилиндра из полупроводящего материала и электрически соединенного с оЬъектом нагрева 1 по одной из своих плоскостей, сигнапом отдатчика температуры 4 устройство 6 управления и индикации управляет подачей напряжения от источника питания 5 через ключевой элемент 7 Введенный в схему устройства ограничитель тока 8 осуществляет измерение тока в цепи нагревательного элемента и его сравнение с заданным на делителе 11 опорным значением Сигналом с элемента сравнения 9 осу- ществляется отключение ключевого элемента 7 независимо от наличия сигнала управления от устройства 6 Благодаря такой конструкции снижаются затраты на изготовление устройства. 1 ил