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2003/3/25 回路図の間違いを訂正(赤字部分)。記事修正。

温度コントローラ

良いハンダ付けをするための条件の一つは「温度」です。 [→はんだマニアックス]  この温度はハンダの溶け具合やフラックスの煙から感覚的に判断していますが、なかなか厳密には管理できません。

トランジスタ技術 1995年10月号 P319〜に半田ごての温度についての記事があり、その中で

「センサレス半田ごて自動温度コントローラ」
が製作されていたので、作ってみました(PCを所有していない 97年に作ったものなので基板レイアウトや詳しい製作内容などは省きます)。


コントローラの特徴

まずはじめに、半田ごてのヒータにはニクロムヒータとセラミックヒータがありますが、このコントローラに使えるのは セラミックヒータのものに限ります。 これはセラミックヒータの 温度と抵抗値特性を利用しているためです。ニクロムヒータのこてもセラミックヒータの小手、どちらも普通に入手できますが、セラミックタイプの方が数も豊富で性能も良いので絶対お勧めです。 特に IC関係のハンダ付けをやるには、漏れ電流による IC破壊が少ないセラミックタイプが欠かせないということになっています。

温度をコントロールするには小手への供給電圧を変えれば良く、これだけならトライアックなどを使って簡単に出来ますし、そのようなキットも多く発売されています。が、 この 自動 温度コントローラをわざわざ製作するのには、次のような理由があります。

などです。これはもう一度使うと手放せませんです。


原理と回路

このコントローラはセラミックヒータの温度−抵抗値特性を利用しています。セラミックヒータは温度が上がると抵抗値が上昇し、流れる電流が減ります(小手のプラグにテスタをつないで小手先を手で暖め、抵抗値を計って確認できます)。 この性質を利用して、フィードバック制御を行い、温度を一定に保ちます。以下に回路図を示します。

回路図
R22がコテに流れる電流を検出する抵抗です。半田ごての抵抗値は温度が上がると上昇します。ここの電圧が

R21+VR2>VR22 のときは 半田ごての温度が設定より高い状態 → 出力電圧が下がる
R21+VR2<VR22 のときは             低い状態 → 出力電圧が上がる

という動作を行います。

部品

LM324


制作
Top View

Outret 当時、電子工作用の ACアウトレットが手に入らず四苦八苦したのが写真です。ホームセンターに売っている壁用コンセントを、 壁用コンセントの取付金具を切断・折り曲げて、そこにセットし、どうにかケースに組み込みました。 非常に苦労しました。まぁ苦労した甲斐あって、差し込み感触は電子工作用の ACアウトレットより良いですが(笑

調整

一通り組み終わったら、動作確認と調整です。VR1,2は中央にでもしておけば良いでしょう。
OPアンプ(IC1)の電源ピン(4番ピン)に供給される電圧は約 18Vです。出力は半田ごてを接続しない状態だと 125V前後になるはずです。

動作確認は、トラ技の製作記事のように、出力にアナログメータをつけておくと、状態が良く分かります。 半田ごてを接続し、電源を入れると 130Vで加熱をはじめ、ある温度に達すると LED2が点灯し、100V前後(設定により異なる)で安定します。 VR1を上げるたり小手を急冷すると、LED2は消灯、130Vで加熱し、バランス電圧に落ち着くとLED2が再び点灯します。 VR1を最低温度に下げてみると、25V以下に電圧を下げて小手の温度が下がるのを待ち、ある程度下がると 50V程度に上げてバランスします。 以上の電圧はつなげた半田ごてや VRの位置によって相当違ってきますが、挙動は一緒なはずです。

さて、ここで VR1の位置と実際の小手先温度を合わせます。 VR1を中央にし、これを 350℃とします。実際の小手先温度が温度が低いようなら高くなるように、高いようなら、低くなるようにVR2を回し、調整は終了です。

しかし...
小手先温度を測るというのが結構難しいです。
熱電対で測ろうとしましたが、少しでも測定ポイントがずれると温度が激変して、まったく当てになりません。 測定部をアルミフォイルでつつんだり、ハンダに埋めたりしていろいろやりましたが、いまいちこれだという温度が得られません。 (うまい測り方教えてください)

そこで、絶対的な温度が分からなくても、VR1の中央を感覚的にベストな温度とし、それを中心として相対的に温度をコントロールできれば良いので、 VR1を中央にした状態で、(例えば基板の)きれいなハンダ付けができるような温度に VR2を調節することにしました。(VR1を45度回転すると 35℃程度温度が変化するようです)

製作してみて

このコントローラのメリットは前述した通りです。ハンダ付け作業が、かなり快適になります。パワーレンジが上にも下にも広くなるので、 15Wのコテ一本でもできることが広がります。小手先の熱容量が上がったように感覚で、太目の電線のハンダ付けもいけます。 低温にすれば、コテで熱収縮チューブを縮ませることも可能です。立ち上がりも早く、長時間の作業で小手先を傷める心配もない、優れものです。

数1000円の部品代と少々の手間(この手間というのが電子工作の面白いところでもありますが)でできますので、「温度自動調節な小手が欲しいが、アマチュアには高価すぎ!」と思ってる方、是非お試しください。


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