DE2263018B2

DE2263018B2 - Circuit for temperature control of AC heated tools

Info

Publication number: DE2263018B2
Application number: DE2263018A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Hoehne
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1975-09-04
Also published as: DE2263018A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Temperaturregelung wechselstrombeheizter WerkzeuThe invention relates to a circuit for regulating the temperature of AC heated tools ge, wie Lötkolben, Entlötapparate u. dgl. mit einem ii einer Temperaturmeßbrücke angeordneten tempera turabhängigen Widerstand und einem im Brückenquer zweig eingeschalteten Differenzverstärker, dessen Aus gangsspannung einen Schalter zum öffnen unc Schließen des Heizkreises des Werkzeuges steuert.ge, such as soldering irons, desoldering apparatus and the like with a ii a temperature measuring bridge arranged tempera temperature-dependent resistance and a differential amplifier switched on in the bridge cross-branch, its off output voltage controls a switch to open and close the heating circuit of the tool.

Temperaturempfindliche Bauelemente der Nachrich tentechnik. vornehmlich Halbleiter, wie Transistorer und Tunneldioden, erfordern eine exakte Kontrolle dei bei einem Lötvorgang auftretenden thermischen BeIa stung. Es ist auch häufig eine rasche Anpassung dei Temperatur eines Lötgeräts bzw. einer Entlötapparatui an das jeweilige Montageproblem erforderlich.Temperature-sensitive components in communications technology. mainly semiconductors, such as transistors and tunnel diodes, require precise control of the thermal conditions that occur during a soldering process stung. It is also often a quick adjustment of the temperature of a soldering device or a desoldering apparatus required for the respective assembly problem.

Durch den Aufsatz »Temperaturregelung mit VoII-wellensteuerung« von Udo Horn, veröffentlicht in der Zeitschrift »Funkschau«, 1972, Heft 2, S. 55 und 56. isi eine Schaltung zur Temperaturregelung bekannt, bei der am Ausgang einer Temperaturmeßbrücke ein Transistor mit der Emitter-Basis-Strecke eingeschaltet ist und dieser entsprechend der Temperatur eines Thermistors und sich dadurch ergebender Potentialunterschiedv: an Basis und Emitter geöffnet oder gesperrt ist. Die dem Verbraucher zugeführte Energie wird dadurch gesteuert, daß ein vom Transistor angesteuerter elektronischer Schalter aus zwei Thyi istoren je nach Bedarf über eine kleinere oder größere Periodenzahl der Heizspannung geöffnet oder gesperrt ist. Bei der hierbei verwendeten Temperaturmeßbrücke handelt es sich jedoch nicht um eine echte Brückenschaltung, da es keinen exakten Nullabgleich gibt. Schwierigkeiten bereitet bei dieser Schaltung die exakte Temperatureinstellung sowie eine schnelle Nachregelung auf einen gewünschten Temperaturwert. Ferner schaltet der Heizkörper bei überhöhter Temperatur nicht mehr ab, so daß in einem solchen Fall Brandgefahr besteht.Through the essay "Temperature control with full wave control" by Udo Horn, published in the "Funkschau" magazine, 1972, issue 2, pp. 55 and 56. isi a circuit for temperature control known in which a temperature measuring bridge at the output The transistor with the emitter-base path is switched on and this corresponds to the temperature of a Thermistor and the resulting potential difference v: open or blocked at base and emitter is. The energy supplied to the consumer is controlled in that an electronic switch controlled by the transistor consists of two Thyi istoren depending on Demand is opened or blocked over a smaller or larger number of periods of the heating voltage. In the temperature measuring bridge used here, however, is not a real bridge circuit because it there is no exact zero balance. Difficulties with this circuit are the exact temperature setting and quick readjustment to one desired temperature value. Furthermore, the radiator no longer switches off when the temperature is too high, so that there is a risk of fire in such a case.

Bei einem Temperaturregler mit kleiner Regelabweichung mit einem symmetrischen Differenzverstärker für den Soll-vert-Istwert-Vergleich, wie er in der Zeitschrift »Elektronik«, 1970, Heft 4, S. 132, beschrieben ist, ist zwischen der Basis des ersten Transistors der Darlingtonschaltung und Masse ein Kondensator angeordnet, der beim Auftreten einer Differenzspannung und somit leitendem Schalttransistor 73 aufgeladen wird. Beim Abschalten des Relais tritt jedoch durch diesen Kondensator wegen der Entladezeitkonstante eine erhebliche Verzögerung ein. Das bedeutet also, daß die Aufheizung noch über den Zeitpunkt hinaus fortgeführt wird, für den bereits die Abschalttemperatur angezeigt wurde.In the case of a temperature controller with a small control deviation with a symmetrical differential amplifier for the target-vert-actual value comparison, as it is in the magazine "Electronics", 1970, No. 4, p. 132, is described between the base of the first transistor Darlington circuit and ground a capacitor is arranged, which is charged when a differential voltage occurs and thus conductive switching transistor 73. When the relay is switched off, however, occurs this capacitor introduces a considerable delay because of the discharge time constant. So that means that the heating continues beyond the point in time for which the switch-off temperature has already been reached was displayed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturregelschaltung zu schaffen, die die eingangs genannten Forderungen erfüllt und dabei zugleich die Schwierigkeiten der bekannten Schaltungen umgeht.The invention is based on the object of creating a temperature control circuit which has the initially meets the mentioned requirements and at the same time bypasses the difficulties of the known circuits.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß in dem den temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten enthaltenden Längszweig der Temperaturmeßbrücke in Serie mit dem temperaturabhängigen Widerstand weitere, derart einstellbar ausgebildete Widerstände vorgesehen sind, daß zwischen zwei, jeweils einer bestimmten Temperatur des Werkzeuges entsprechenden Grenzwerten des temperaturabhängigen Widerstandes für jeden gewünschten Wert ein den Brückenabgleich bewirkender Widerstandswert einstellbar ist und daß der bei Polaritätsumkehr der Brückenausgangsspannung den Heizkreis unverzüglich einschaltende bzw. unterbrechende Schalter als elektronischer Schalter unter Verwendung von Thyristoren und TriacsThis object is achieved according to the invention in such a way that the temperature-dependent Resistance with negative temperature coefficient containing series branch of the temperature measuring bridge in Series with the temperature-dependent resistor are further resistors designed to be adjustable in this way it is provided that between two limit values of the temperature-dependent resistance corresponding in each case to a specific temperature of the tool, a resistance value effecting the bridge adjustment can be set for each desired value and that when the polarity of the bridge output voltage is reversed, the heating circuit will be switched on immediately or interrupting switches as electronic switches using thyristors and triacs

derart aufgebaut ist. daß ein Triac im Stromweg des Heizwiderstandes angeordnet und über seinen Steueranschluß von einem vorgeschalteten Thyristor angesteuert istis constructed in this way. that a triac is arranged in the current path of the heating resistor and via its control terminal is controlled by an upstream thyristor

Mit dieser Schaltung zur Temperaturregelung kann in besonders vorteilhafter Weise bjim Lötvorgang mit temperaturempfindlichen elektrischen Bauelementen der Nachrichtentechnik eine exakte Kontrolle der thermischen Belastung und eine rasche Anpassung der Temperalur eines Lötgerätes bzw. einer Löttemperatur an das jeweilige Montageproblem erreicht werden. Bei derartigen elektrischen Bauelementen, wie Transistoren und Tunneldioden, kann bereits eine geringfügige Überschreitung einer zulässigen Temperatur zu ihrer Zerstörung führen. Es ist daher erforderlich, daß der Regelvorgang sehr exakt und vor allem auch sehr rasch erfolgt. Diesen Forderungen wird beim Erfindungsgegenstand durch seine spezielle Ausbildung Rechnung getragen, und zwar durch den Aufbau des einen Brückenzweiges mit in besonderer Weise einstellbar ausgebildeten Widerständen und die spezielle Ausbildung des von der Ausgangsspannung der Brückenschaltung gesteuerten Schaltkreises zum öffnen und Schließen der Heizung des Werkzeuges. Diese Ausbildung des Schaltkreises gewährleistet, daß bei Änderung der Polarität der Brückenausgangsspannung, die ein Kriterium für die An- bzw. Abschaltung der Heizung bildet, dieser Schaltvorgang sehr rasch erfolgt.This circuit for temperature control can be used in a particularly advantageous manner during the soldering process temperature-sensitive electrical components of the communications technology an exact control of the thermal load and a quick adjustment of the temperature of a soldering device or a soldering temperature to the respective assembly problem can be achieved. With such electrical components as transistors and tunnel diodes, even a slight excess of a permissible temperature to their Cause destruction. It is therefore necessary that the control process be very precise and, above all, very quickly he follows. The subject of the invention takes account of these requirements through its special design worn, through the construction of a bridge branch with adjustable in a special way trained resistors and the special training of the output voltage of the bridge circuit controlled circuit to open and close the heating of the tool. This training of the circuit ensures that when the polarity of the bridge output voltage changes, the one This switching process takes place very quickly as the criterion for switching the heating on and off.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Stromweg des temperaturabhängigen Widerstandes ein weiterer Differenzverstärker derart eingeschaltet, daß bei Unterbrechung einer Anschlußleitung des Temperaturfühlers der elektronische Schalter den Heizkreis des Werkzeugs unterbricht. Dabei ist in vorteilhafter Weise der eine Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit dem temperaturabhängigen Widerstand und der andere über einen Spannungsteiler mit dem Fußpunkt der Brückenschaltung verbunden und ferner der Ausgang über eine Diode mit dem Verbindungspunkt vom Ausgang des ersten Differenzverstärkers und dem elektronischen Schalter einerseits und über eine Zenerdiode mit dem an den temperaturabhängigen Widerstand geführten Eingang des zweiten Differenzverstärkers andererseits verbunden oder an Stelle des Spannungsteilers ein an den Differenzverstärker angeschaltetes Potentiometer vorgesehen /um Einstellen der Eingangsspannung des Differenzverstärkers, dessen Eingangsklemmen in diesem Fall mit dem Temperaturfühler bzw. mit Masseanschluß verbunden sind.In a further embodiment of the invention, there is a temperature-dependent resistor in the current path further differential amplifier switched on in such a way that when a connection line of the temperature sensor is interrupted the electronic switch interrupts the heating circuit of the tool. This is advantageous one input of the second differential amplifier with the temperature-dependent resistor and the other connected to the base of the bridge circuit via a voltage divider and also the output via a diode to the connection point from the output of the first differential amplifier and the electronic switch on the one hand and via a Zener diode with the one on the temperature-dependent Resistance-led input of the second differential amplifier on the other hand connected or in place of the Voltage divider connected to the differential amplifier Potentiometer provided / to adjust the input voltage of the differential amplifier, its input terminals in this case with the temperature sensor or are connected to the ground connection.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der Regelschaltung,F i g. 1 a block diagram of the control circuit,

F i g. 2 die Brückenschaltung als Teil der Regelschaltung, F i g. 2 the bridge circuit as part of the control circuit,

F i g. 3 ein Schaltbild der Regelschaltung,F i g. 3 a circuit diagram of the control circuit,

Fig.4 eine Detaildarstellung einer abgeänderten Regelschaltung nach F i g. 3 und4 shows a detailed representation of a modified one Control circuit according to FIG. 3 and

F i g. 5 eine Lötkolbenspi tze mit den Elementen der Rückkopplung.F i g. 5 a soldering iron tip with the elements of the Feedback.

Fig.l zeigt die Regelschaltung in einem Blockschaltbild, an Hand dessen das Prinzip der Regelung erläutert werden soll. Die Schaltung besteht aus einer Brückenschaltung, einem Differenzverstärker Vl, einem Schalter S und einer Rückkopplung aus einer entsprechenden Anordnung des Heizwiderstandes H bzw. der Heizwicklung des Werkzeuges, dem zu heizenden Material LA und dem Temperaturfühler R4. Die von der Spannung Ui gespeiste Brückenschaltung enthält in einem Längszweig die Widerstände RS und RB und im anderen Längszweig die Widerstände R und A4, wobei R4 der Temperaturfühler ist und aus einem NTC-Widerstand, dh, einem temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten, besteht Di« Brückenspannung AU, das ist die bei nicht abgeglichener Brücke in Querzweig liegende Spannung, steueri über einen Differenzverstärker Vl, an dessen zwei Eingangsklemmen die Anschlüsse des Brückenquerzweigs geführt sind, den Schalter S, der zwischen Differenzverstärker und Heizwicklung H bzw. Heizwiderstand des Werkzeuges angeordnet ist und die Heizwicklung ein- und ausschaltet Entsprechend det Spannungsunterschiede bei nicht abgeglichener Brücke stellt sich im Querzweig der Brücke eine Spannung positiver oder negativer Polarität ein. Solange det Temperaturfühler (NTC-Widerstand) hinreichend kall ist, ist die Spannung Δ U positiv; der Schalter S bleib! geschlossen, und die Heizwicklung H des Werkzeuges erwärmt sich. Dem Werkzeug, beispielsweise einem Lötapparat LA und dem Temperaturfühler A4 wird Wärmeleistung zugeführt. So bald nun die Spannung A L negativ wird, unterbricht der Schalter S den Heizkreis Dadurch kühlen Heizwiderstand H, Lötapparat LA und Temperaturfühler /?4 ab, die Spannung AU wird also wieder positiv, und der Regelvorgang beginnt von neuem.Fig.l shows the control circuit in a block diagram, on the basis of which the principle of the control is to be explained. The circuit consists of a bridge circuit, a differential amplifier Vl, a switch S and feedback from a corresponding arrangement of the heating resistor H or the heating winding of the tool, the material to be heated LA and the temperature sensor R4. The bridge circuit fed by the voltage Ui contains the resistors RS and RB in one series branch and the resistors R and A4 in the other series branch, where R4 is the temperature sensor and consists of an NTC resistor, i.e. a temperature-dependent resistor with a negative temperature coefficient. Bridge voltage AU, which is the voltage lying in the cross arm when the bridge is not balanced, controls the switch S via a differential amplifier Vl, to whose two input terminals the connections of the bridge cross arm are connected, and which is arranged between the differential amplifier and the heating coil H or the heating resistor of the tool the heating winding switches on and off According to the voltage differences in the case of an unbalanced bridge, a voltage of positive or negative polarity is established in the shunt arm of the bridge. As long as the temperature sensor (NTC resistor) is sufficiently cool, the voltage Δ U is positive; the switch S stay! closed, and the heating coil H of the tool heats up. Thermal power is supplied to the tool, for example a soldering apparatus LA and the temperature sensor A4. As soon as the voltage AL becomes negative, the switch S interrupts the heating circuit. The heating resistor H, the soldering apparatus LA and the temperature sensor /? 4 cool down, the voltage AU becomes positive again, and the control process begins again.

In Fig.2 ist die Brückenschaltung dargestellt, die von der Gleichspannung UX gespeist wird und in deren Querzweig zwischen den Punkten C und D die Spannung AU anliegt. Der eine Längszweig der Brückenschaltung wird von den Widerständen R5 und Rb gebildet und der andere aus dem den Temperaturfühler darstellenden temperaturabhängigen Widerstand /?4 (NTC-Widerstand) und der Anordnung aus den Widerständen Al, RZ. R3. Der Widerstand A3 liegt dabei parallel zu der Serienschaltung aus dem Widerstand R\ und dem einstellbar ausgebildeten Widerstand R2, dessen Abgriff an den Verbindungspunkt A der beiden Widerstände Al und R2 geführt ist. Der weitere Anschluß ßdes einstellbaren Widerstandes Rl (Potentiometer) ist mit dem Punkt C des Querzweiges verbunden. Zu jeder Stellung des Potentiometers R2 gibt es eine Temperatur T des NTC-Widerstandes A4, für die die Brücke abgeglichen ist, d. h. jeder Stellung des Abgriffes des Potentiometers Rl ist ein Wert des Widerstandes von A4 zugeordnet, bei dem die Brückenspannung AU zu Null wird. Für die beiden Grenztemperaturen des Einstellbereiches ergeben sich dabei folgende Bedingungen:In Figure 2, the bridge circuit is shown, which is fed by the DC voltage UX and the voltage is applied AU in the cross-branch between the points C and D. One series branch of the bridge circuit is formed by the resistors R5 and Rb and the other from the temperature-dependent resistor / 4 (NTC resistor) representing the temperature sensor and the arrangement of the resistors Al, RZ. R3. The resistor A3 is parallel to the series circuit made up of the resistor R1 and the adjustable resistor R2, the tap of which is connected to the connection point A of the two resistors A1 and R2 . The other connection ß of the adjustable resistor Rl (potentiometer) is connected to point C of the cross branch. For every position of the potentiometer R2 there is a temperature T of the NTC resistor A4 for which the bridge is balanced, ie every position of the tap of the potentiometer R1 is assigned a value of the resistor A4 at which the bridge voltage AU becomes zero. The following conditions apply to the two limit temperatures of the setting range:

a) obere Grenztemperatura) upper limit temperature

Befindet sich der Abgriff des Potentiometers Rl in der Stellung B, so muß der temperaturabhängige Widerstand R4 durch Zuführung von Wärme auf eine Temperatur gebracht werden, für die das Widerstandsverhältnis giltIf the tap of the potentiometer R1 is in position B, the temperature-dependent resistor R4 must be brought to a temperature for which the resistance ratio applies by adding heat

R\R3R \ R3 IR\+R3)R4IR \ + R3) R4

R5 R6 R5 R 6

(1)(1)

Die maximale Temperatur wird erre.-ht, wenn der temperaturabhängige Widerstand /?4 seinen minimalen Wert hat. Hierfür gilt die BeziehungThe maximum temperature is reached when the temperature-dependent resistance /? 4 is at its minimum Has value. This is where the relationship applies

Λ 4 min. =
wenn /?5 = R6 ist.Λ 4 min. =
if /? 5 = R6 .

R\R3
Rl + R3 R \ R3
Rl + R3

b) Untere Grenztemperaturb) Lower limit temperature

Befindet sich der Abgriff des Potentiometers Rl in der Stellung A, so muß der temperaturabhängige Widerstand RA durch Abkühlung eine Temperatur annehmen, bei der für das Widerstandsverhältnis die GleichungIf the tap of the potentiometer R1 is in position A, the temperature-dependent resistor RA must, by cooling, assume a temperature at which the equation for the resistance ratio

Wl + R2 + R3)R4 R 6 Wl + R2 + R3) R4 R 6

erfüllt ist. Für den maximalen Widerstand bei minimaler Temperatur gilt hier die Beziehungis satisfied. The relationship applies here for the maximum resistance at the minimum temperature

R 4 max. = R 4 max. =

R 3(Rl +R 2) RI + R2 + R3 R 3 (Rl + R 2) RI + R2 + R3

bei R5 = R6. at R5 = R6.

Durch geeignete Dimensionierung des Widerstandes Rl kann der Widerstand Ri entfallen, so daß die minimal einstellbare Temperatur gegeben ist durch die BeziehungBy suitably dimensioning the resistor Rl , the resistor Ri can be omitted, so that the minimum temperature that can be set is given by the relationship

RA max = R\ + Rl. RA max = R \ + Rl.

Zur Auswertung von Polarität und Amplitude der Brückenspannung zwischen den Punkten Cund Ddient der Differenzverstärker mit dem ihm nachgeschalteten elektronischen Schalter zur Abschaltung der Ausgangsspannung. To evaluate the polarity and amplitude of the bridge voltage between points C and D , the differential amplifier with the electronic switch connected downstream is used to switch off the output voltage.

An Hand der in F i g. 3 dargestellten Regelschaltung wird die Wirkungsweise der Regelung erläutert. Die Regelschaltung besteht aus der Brückenschaltung mit den Widerständen Ri, Rl, R3 und RA im einen und den Widerständen R5 und Ä6 im anderen Längszweig (vergleiche hierzu die entsprechenden Beschreibungsteile der F i g. 1 und 2).On the basis of the in FIG. 3, the mode of operation of the control is explained. The control circuit consists of the bridge circuit with the resistors Ri, Rl, R3 and RA in one and the resistors R5 and Ä6 in the other series branch (compare the corresponding parts of the description of FIGS. 1 and 2).

Die der Vollständigkeit wegen in der Fig.3 mit enthaltenden, nur teilweise mit Werten und Bezugszeichen versehenen Schaltungsteile der Stromversorgung werden hierbei nicht näher beschrieben. Die Netzspannung von 220 Volt wird über einen Transformator Tr auf eine Spannung von 24 Volt heruntertransformiert und von dieser werden die Brückenspannung von einigen hundert Millivolt und weitere Betriebsspannungen von mehreren Volt abgeleitet Die Ausgangsklemmen der Brückenschaltung sind mit den beiden Eingangsklemmen des Differenzverstärkers Vl verbunden, und zwar der Verbindungspunkt der Widerstände RS und Λ6 (ihr Widerstandswert beträgt z.B. je 50 Ohm) mit dem positiven Pol und der Verbindungspunkt der Widerstände RU R2 und dem Widerstand RA (Rt beträgt z. B. 100 Ohm und Rl sei 5 kOhm mit logarithmischer Einstellung) mit dem negativen Pol des Differenzverstärkers. An die Ausgangsklemme des Differenzverstärkers Vt ist über eine Diode und einen ohmschen Widerstand der elektronische Schalter angeschaltet Der elektronische Schalter besteht aus einem Thyristor Th und einem Triac Tr. Die Steuerelektrode Gk des Thyristors Th ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers Vl verbunden, und die Anode ist über einen ohmschen Widerstand Ä12 und eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode Dl an die Steuerelektrode Sides Triacs Trgeführt. Ferner ist die Anode des Thyristors Th über einen ohmschen Widerstand R13 an die Spannungsquelle angeschlossen. Der Triac Tr ist mit einer Elektrode 2 an der SpannungsqueHe angeschlossen und mit der weiteren Elektrode 1 über den Heizwiderstand H (Heizer) und eine zu diesem parallelliegende Kontrollampe KL an Masse geführt. Parallel zum Heizwiderstand H und der Kontrollampe KL liegt die Serienschaltung einer Diode Di, einem ohmschen Widerstand ΛΊ4 und einem Kondensator Cl. Zwischen dem Verbindungspunkt der Diode Di mit dem ohmschen Widerstand RH und der Steuerelektrode St des Triac Trist eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode DA eingeschaltet.The circuit parts of the power supply which are included in FIG. 3 for the sake of completeness and are only partially provided with values and reference symbols are not described in more detail here. The mains voltage of 220 volts is transformed down to a voltage of 24 volts via a transformer Tr and from this the bridge voltage of a few hundred millivolts and other operating voltages of several volts are derived the connection point of the resistors RS and Λ6 (their resistance value is 50 ohms each) with the positive pole and the connection point of the resistors RU R2 and the resistor RA (Rt is e.g. 100 ohms and Rl is 5 kOhm with a logarithmic setting) with the negative pole of the differential amplifier. The electronic switch is connected to the output terminal of the differential amplifier Vt via a diode and an ohmic resistor. The electronic switch consists of a thyristor Th and a triac Tr. The control electrode Gk of the thyristor Th is connected to the output of the differential amplifier Vl, and the anode is Via an ohmic resistor Ä12 and a forward-polarized diode Dl to the control electrode Sides Triacs Tr . Furthermore, the anode of the thyristor Th is connected to the voltage source via an ohmic resistor R13. The triac Tr is connected to the voltage source with one electrode 2 and connected to the other electrode 1 via the heating resistor H (heater) and a control lamp KL lying parallel to this to ground. Parallel to the heating resistor H and the warning lamp KL is the series circuit of a diode Di, a resistor and a capacitor Cl ΛΊ4. Between the connection point of the diode Di with the ohmic resistor RH and the control electrode St of the triac Tr, a diode DA polarized in the forward direction is switched on.

Die Brücke ist abgeglichen bei gleichem Spannungspotential an den Brückenklemmen C und D des Querzweiges. Bei nicht abgeglichener Brücke erscheint am Ausgang des Differenzverstärkers Vl je nach den Potentialunterschieden an den Eingangsklemmen des Differenzverstärkers eine Spannung positiver oder negativer Polarität. Es wird nun angenommen, daß am Ausgang des Differenzverstärkers Vl eine genügend hohe negative Spannung anliegt. Der Thyristor Th bleibt dabei bei positiver wie negativer Spannung am Punkt E, das ist der von Thyristor Th und Triac Tran die Spannungsquelle geführte Punkt, noch gesperrt. Nach dem Null-Durchgang steigt die Spannung am Punkt £ stetig in positiver Richtung an, das entspricht der positiven Sinushalbwelle. Bei Erreichen eines bestimmten Spannungswertes wird der Triac Tr über die Widerstände RU, RiI und die Diode Dl eingeschaltet Die Spannung am Punkt F, das ist der an die Elektrode 1 des Triac Tr geführte Punkt, folgt der am Punkt £, und durch den Heizwiderstand H fließt der Strom Gleichzeitig lädt sich in der zum Heizwiderstand h parallelen Serienschaltung über die Diode Di und der Widerstand RiA der Kondensator Cl auf der Spitzenwert der positiven Halbwelle auf. Nach dem nächsten Null-Durchgang wächst die Spannung ar Punkt E in negativer Richtung; das entspricht dei negativen Halbwelle. Die Dioden Dl und Di sind nur gesperrt; an Punkt G, das ist der mit der Steuerelektrode des Triac Tr verbundene Punkt, liegt eine stetig wachsende negative Spannung. Ober die Diode DA entlädt sich nun der Kondensator Cl und zündet der Triac Tr zu Beginn der negativen Halbwelle. Di« Spannung an Punkt F folgt wiederum der an Punkt £ und der Heizwiderstand H erhält Strom von umgekehr ter Polarität. Liegt am Ausgang des Differenzverstär kers Vl eine Spannung positiver Polarität, so ist dei Thyristor Th gezündet Damit beträgt das Potential ai der Anode An des Thyristors Th etwa 0 Volt nach den Null-Durchgang der Wechselspannung in positive Richtung und der Triac Tr kann nicht gezündet werden Der Triac Tr bleibt während der positiven Halbwelli gesperrt Da sich dadurch jedoch auch der Kondensate Cl nicht aufladen kann, wird der Triac auch wahrem der folgenden negativen Halbwelle nicht gezündetThe bridge is balanced with the same voltage potential at bridge terminals C and D of the cross arm. If the bridge is not balanced, a voltage of positive or negative polarity appears at the output of the differential amplifier Vl, depending on the potential differences at the input terminals of the differential amplifier. It is now assumed that a sufficiently high negative voltage is present at the output of the differential amplifier V1. The thyristor Th remains blocked in the case of positive and negative voltage at point E, that is, the point led by thyristor Th and triac Tran, the voltage source. After crossing zero, the voltage at point £ rises steadily in a positive direction, which corresponds to the positive half-sine wave. Upon reaching a predetermined voltage value of the triac Tr via the resistors RU, RII and diode Dl turned on, the voltage at point F, which is the guided to the electrode 1 of the triac Tr point follows the at point £, and through the heating resistor H the current flows at the same time in the series circuit parallel to the heating resistor h via the diode Di and the resistor RiA, the capacitor Cl is charged to the peak value of the positive half-wave. After the next zero crossing, the voltage ar point E increases in a negative direction; this corresponds to the negative half-wave. The diodes Dl and Di are only blocked; at point G, which is the point connected to the control electrode of the triac Tr , there is a steadily increasing negative voltage. The capacitor Cl is now discharged via the diode DA and the triac Tr ignites at the beginning of the negative half-wave. The voltage at point F follows that at point £ and the heating resistor H receives a current of opposite polarity. If there is a voltage of positive polarity at the output of the differential amplifier Vl, then the thyristor Th is ignited. This means that the potential ai of the anode An of the thyristor Th is approximately 0 volts after the AC voltage crosses zero in the positive direction and the triac Tr cannot be ignited The triac Tr remains blocked during the positive half-wave. However, as this also prevents the condensate Cl from being charged, the triac is not ignited even during the following negative half-wave

Mit der Rückkopplung aus der zweckentsprechende!With the feedback from the appropriate!

ss Anordnung des Heizwiderstandes H des zu beheizen den Materials, beispielsweise der Lötkolbenspitze L und dem Temperaturfühler RA arbeitet die Schaltung al Regelkreis. Der Abgriff des Potentiometers R2 werde ii eine beliebige Stellung gebracht Ist die Temperatur de zu heizenden Materials und damit auch die de Temperaturfühlers A4 zu gering, so ist der Widerstands wert des Temperaturfühlers RA za groß. Das Span nungspotential an der negativen Eingangsklemme de Differenzverstärkers Vl ist also höher als das an dess arrangement of the heating resistor H of the material to be heated, for example the soldering iron tip L and the temperature sensor RA , the circuit works as a control loop. The tap of the potentiometer R2 is brought to any position. If the temperature of the material to be heated, and thus also the temperature sensor A4, is too low, the resistance value of the temperature sensor RA is za large. The voltage potential at the negative input terminal of the differential amplifier Vl is thus higher than that at de

6s positiven Eingangsklemme, so daß am Ausgang de Differenzverstärkers Vl eine negative Spannen erscheint Der Triac Tr ist damit während volle Sinusperioden eingeschaltet und der Heizwiderstand i6s positive input terminal, so that a negative voltage appears at the output of the differential amplifier Vl. The triac Tr is thus switched on for full sine periods and the heating resistor i

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wird stetig erwärmt. Ist die eingestellte Temperatur erreicht, so wird das Spannungspotential an der negativen Anschlußklemme gleich oder kleiner als das an der positiven Anschlußklemme; das Potential am Ausgang des Differenzverstärkers Vl wird positiv. Der Thyristor Th ist gesperrt und damit die Stromzufuhr durch den Heizwiderstand H abgeschaltet. Bei plötzlichem Wärmeentzug, beispielsweise beim Lötvorgang, kühlt sich die Spitze des Lötkolbens ab, der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes /?4 steigt an, und die Spitze wird von neuem erwärmt.is continuously heated. Once the set temperature has been reached, the voltage potential at the negative connection terminal is equal to or less than that at the positive connection terminal; the potential at the output of the differential amplifier Vl becomes positive. The thyristor Th is blocked and thus the power supply through the heating resistor H is switched off. If there is a sudden loss of heat, for example during the soldering process, the tip of the soldering iron cools down, the resistance value of the temperature-dependent resistor /? 4 increases, and the tip is heated up again.

Weiterhin ist bei der beschriebenen Schaltung ein zweiter Differenzverstärker V2 im Stromweg des temperaturabhängigen Widerstandes R4 vorgesehen zum Schutz gegen überhöhte Temperaturen des Heizers H bei Unterbrechung einer Zuführungsleitung zum Temperaturfühler. Die negative Anschlußklemme des Differenzverstärkers V2 ist mit dem temperaturabhängigen Widerstand A4 verbunden und die positive Anschlußklemme mit dem Verbindungspunkt eines an der positiven Betriebsspannung liegenden Spannungsteilers aus den Widerständen Kl und RA, wobei RI einen Wert von mehreren kOhm und RA einen Wert von einigen Ohm aufweist. Der Ausgang des Differenzverstärkers V2 ist über eine Diode DS an den Verbindungspunkt der im Ausgangskreis des Differenzverstärkers VI angeordneten Diode DX und des ohmschen Widerstandes RU geführt. Außerdem ist vom Ausgang des Differenzverstärkers V2 über eine Zenerdiode Z eine Verbindung zum temperaturabhängigen Widerstand A4 vorgesehen.Furthermore, in the circuit described, a second differential amplifier V2 is provided in the current path of the temperature-dependent resistor R4 to protect against excessive temperatures of the heater H when a supply line to the temperature sensor is interrupted. The negative terminal of the differential amplifier V2 is connected to the temperature-dependent resistor A4 and the positive terminal to the connection point of a voltage divider from the resistors Kl and RA connected to the positive operating voltage, RI having a value of several kOhm and RA a value of a few ohms. The output of the differential amplifier V2 is led via a diode DS to the connection point between the diode DX arranged in the output circuit of the differential amplifier VI and the ohmic resistor RU . In addition, a connection to the temperature-dependent resistor A4 is provided from the output of the differential amplifier V2 via a Zener diode Z.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß bei einem Bruch eines Anschlusses zum Temperaturfühler der elektronische Schalter die Heizung abschaltet und damit eine Überhitzung des Heizwiderstandes verhindert wird. Andernfalls würde bei einem derartigen Defekt die Heizung eingeschaltet bleiben, da die Brückenausgangsspannung einen positiven und somit die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers Vl einen negativen Wert beibehält. Die nunmehr durch den Spannungsteiler und die Zenerdiode Z an den Eingangsklemmen des zweiten Differenzverstärkers V2 auftretende Spannung bewirkt eine soweit positive Ausgangsspannung, daO der Thyristor Th über die Diode D5 gezündet wird und dami«. wie vorstehend bereits erläutert, der Triac Ti gesperrt bleibt, wodurch der Stromkreis für den Heizwiderstand unterbrochen ist.These measures ensure that if a connection to the temperature sensor breaks, the electronic switch switches off the heating, thus preventing the heating resistor from overheating. Otherwise the heating would remain switched on in the event of such a defect, since the bridge output voltage maintains a positive value and thus the output voltage of the differential amplifier Vl maintains a negative value. The voltage now occurring through the voltage divider and the Zener diode Z at the input terminals of the second differential amplifier V2 causes an output voltage that is positive to the extent that the thyristor Th is ignited via the diode D5 and therefore. As already explained above, the triac Ti remains blocked, whereby the circuit for the heating resistor is interrupted.

Im Falle eines Kurzschlusses der beiden Leitungen zum Temperaturfühler R4 stellt sich in der Brückendiagonale C-D für jede Stellung des Abgriffes des Potentiometers R2 eine negative Spannung ein. Am Ausgang des Verstärkers Vl stellt sich ein hinreichend positives Potential ein; der Triac bleibt gesperrt, und dem Heizer wird keine elektrische Leitung zugeführt.In the event of a short circuit between the two lines to the temperature sensor R4 , a negative voltage is set in the bridge diagonal CD for each position of the tap of the potentiometer R2. A sufficiently positive potential is established at the output of the amplifier V1; the triac remains blocked and no electrical line is fed to the heater.

Eine andere Ausführungsform des Schaltungsteiles zum Schutz gegen überhöhte Temperaturen des Heizwiderstandes H bei Unterbrechung einer Zuführungsleitung zürn Temperaturfühler A4 zeigt Fig.4 Hierbei ist ein Potentiometer P an den Differenzverstärker V2 angeschaltet, dessen Abgriff auf Massepotential liegt. Die negative Eingangsklemme des Differenzverstärkers ist mit dem temperaturabhängigen Widerstand /?4, die positive mit Masseanschluß verbunden. Bei diesem Offset-Abgleich wird das Potentiometer P jeweils so eingestellt, daß die Eingangsspannung am Differenzverstärker V2, d. h. die Spannung zwischen dem Plus- und Minus-Eingang, C Volt beträgt.Another embodiment of the circuit part for protection against excessive temperatures of the heating resistor H when a supply line to the temperature sensor A4 is interrupted, FIG. 4 shows a potentiometer P connected to the differential amplifier V2, whose tap is at ground potential. The negative input terminal of the differential amplifier is connected to the temperature-dependent resistor /? 4, the positive input terminal to the ground connection. In this offset adjustment, the potentiometer P is set so that the input voltage at the differential amplifier V2, ie the voltage between the plus and minus input, is C volts.

In F i g. 5 ist als Anwendungsbeispiel für eine solche Schaltung zur Temperaturregelung ein Lötkolben in einer Teildarstellung gezeigt. Die Lötkolbenspitze LS welche das zu heizende Material bildet, ist von dem Heizwiderstand Hm Form einer konzentrisch angeordneten Wicklung umgeben. In einer zentrischen, in Längsrichtung der Lötkolbenspitze verlaufenden Bohrung ist der Temperaturfühler RA, ein NTC-Widerstand, angeordnet.In Fig. 5 shows a partial illustration of a soldering iron as an application example for such a circuit for temperature control. The soldering iron tip LS, which forms the material to be heated, is surrounded by the heating resistor Hm in the form of a concentrically arranged winding. The temperature sensor RA, an NTC resistor, is arranged in a central bore running in the longitudinal direction of the soldering iron tip.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 5G9 536/34For this purpose 3 sheets of drawings 5G9 536/34

Claims

Patent claims:

1. Schaltung zur Temperaturregelung wechselstrombeheizter Werkzeuge, wie Lötkolben, Entlötapparate u.dgL, mit einem in einer Temperatur- meßbrücke angeordneten temperaturabhängigen Widerstand und einem im Brückenquerzweig eingeschalteten Differenzverstärker, dessen Ausgangsspannung einen Schalter zum öffnen und Schließen des Heizkreises des Werkzeuges Steuer »,dadurch gekennzeichnet, daß in dem den temperaturabhängigen Widerstand (RA)mit negativem Temperaturkoeffizienten enthaltenden Längszweig der Temperaturmeßbrücke in Serie mit dem temperaturabhängigen Widerstand (RA) weitere, derart einstellbar ausgebildete Widerstände (Ri, R2, R3) vorgesehen sind, daß zwischen zwei, jeweils einer bestimmten Temperatur des Werkzeugs entsprechenden Grenzwerten des temperaturabhängigen Widerstandes (RA) für jeden gewünschten Wert ein den Brückenabgleich bewirkender Widerstandswert einstellbar ist und daß der bei Polaritätsumkehr der Brückenausgangsspannung (Δ U) den Heizkreis unverzüglich einschaltende bzw. unterbrechende Schalter (S) als elektronischer Schalter unter Verwendung von Thyristoren und Triacs derart aufgebaut ist. daß ein Triac (Tr) im Stromweg des Heizwiderstandes (H) angeordnet und über seinen Steueranschluß von einem vorgeschalteten Thyristor f77fjangesteuert ist.1. Circuit for temperature control of tools heated by alternating current, such as soldering irons, desoldering devices and the like, with a temperature-dependent resistor arranged in a temperature measuring bridge and a differential amplifier connected in the bridge branch, the output voltage of which is a switch to open and close the heating circuit of the tool control », characterized that in the series branch of the temperature measuring bridge containing the temperature- dependent resistor (RA) with a negative temperature coefficient in series with the temperature-dependent resistor (RA) further, adjustable resistors (Ri, R2, R3) are provided that between two, each a certain temperature of the tool corresponding limit values of the temperature-dependent resistance (RA) for each desired value a resistance value effecting the bridge adjustment can be set and that the heating circuit is switched on immediately if the polarity of the bridge output voltage (Δ U) is reversed de or interrupting switch (S) is constructed as an electronic switch using thyristors and triacs in this way. that a triac (Tr) is arranged in the current path of the heating resistor (H) and is controlled via its control connection by an upstream thyristor f77fjang.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromweg des temperaturabhängigen Widerstandes (RA) ein weiterer Differenzverstärker (Vl) derart eingeschaltet ist, daß bei überhöhter Temperatur der elektronische Schalter den Heizkreis des Werkzeuges unterbricht.2. A circuit according to claim 1, characterized in that a further differential amplifier (Vl) is switched on in the current path of the temperature-dependent resistor (RA ) in such a way that the electronic switch interrupts the heating circuit of the tool when the temperature is too high.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang des zweiten Differenzverstärkers (Vl) mit dem temperaturabhängigen Widerstand (RA) und der andere über einen Spannungsteiler (Rl, ASJmit der Stromversorgung des Werkzeuges verbunden ist und daß der Ausgang über eine Diode (D5) mit dem Verbindungspunkt vorn Ausgang des ersten Differenzverstärkers (Vi) und dem elektronischen Schalter einerseits und über eine Zenerdiode (Z) mit dem an den temperaturabhängigen Widerstand (RA) geführten Eingang des zweiten Differenzverstärkers (Vl) andererseits verbunden ist.3. A circuit according to claim 2, characterized in that one input of the second differential amplifier (Vl) is connected to the temperature-dependent resistor (RA) and the other via a voltage divider (Rl, ASJmit the power supply of the tool and that the output via a diode (D5) is connected to the connection point at the output of the first differential amplifier (Vi) and the electronic switch on the one hand and via a Zener diode (Z) to the input of the second differential amplifier (Vl) which is led to the temperature-dependent resistor (RA ) on the other hand.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang des zweiten Differenzverstärkers (Vl) mit dem temperaturabhängigen Widerstand (RA) verbunden ist und der andere auf Massepotential liegt und ein Potentiometer (P) mit auf Massepotential liegendem Abgriff zum Einstellen der Eingangsspannung des Differenzverr '-"-kers fV2Jan diesen angeschaltet ist und daß der Ausgang über eine Diode D5) mit dem V>rbindungspunkt vom Ausgang des ersten Differenzverstärkers (Vi) und dem elektronischen Schal- ter einerseits und über eine Zenerdiode (Z) mit dem4. A circuit according to claim 2, characterized in that one input of the second differential amplifier (Vl) is connected to the temperature-dependent resistor (RA) and the other is at ground potential and a potentiometer (P) with a tap at ground potential for setting the input voltage of the differential amplifier fV2J is connected to this and that the output via a diode D5) with the connection point of the output of the first differential amplifier (Vi) and the electronic switch on the one hand and via a Zener diode (Z) with the an den temperaturabhängigen Widerstand (RA) geführten Eingang des zweiten Differenzverstärkers (Vl) andererseits verbunden ist.is connected to the temperature-dependent resistor (RA) led input of the second differential amplifier (Vl) on the other hand.

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