DE4039844A1 - Temperaturregeleinrichtung fuer loet- und entloetgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturregeleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Aus der EP 00 48 772 ist eine Temperaturregeleinrichtung für ein Heißgas-Löt- und Entlötgerät bekannt, bei dem das Gas, z. B. Luft, von einer Gasquelle durch eine langgestreckte Heizwendel geleitet wird, die das Gas erhitzt, das dann über eine Düse dem zu erwärmenden Gegenstand, beispielsweise einer Lötstelle, mit einer dem gewünschten Anwendungsfall entsprechenden Temperatur zugeführt wird. Hierbei bildet das durch die Heizwendel strömende Gas eine Heizleistungs-Übertragungseinrichtung von der Heizwendel auf die Lötstelle. Bei diesem Heißgasgerät weist die Heizwendel einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und sie wird aus einer steuerbaren Heizstromquelle gespeist, deren Strom periodisch unterbrochen wird. Während der Unterbrechung des Heizstromes wird ein Meßstrom aus einer Meßstromquelle durch die Heizwendel geleitet, wobei der Spannungsabfall längs der Heizwendel eine Funktion des Widerstandes und damit der Temperatur dieser Heizwendel ist. Dieser Spannungsabfall wird mit einem Sollwert verglichen und über eine Steuerschaltung zur Steuerung der steuerbaren Heizstromquelle verwendet. Diese Art der Temperaturregelung ist aufgrund der geringen Wärmekapazität der Heizwendel relativ trägheitslos und genau, und es ist in Betriebspausen möglich, den Gasstrom durch die Heizwendel zu unterbrechen, ohne daß auch der Heizstrom unterbrochen werden muß, da die Heizwendel durch die Temperaturregeleinrichtung immer auf der durch den Sollwert vorgegebenen Temperatur gehalten wird, ohne daß ein Durchbrennen der Heizwendel zu befürchten ist. Weiterhin befindet sich die Heizwendel bei erneuter Zuführung des Gasstromes auf ihrer Betriebstemperatur, so daß der Gasstrom sofort auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Da das die Heizleistungs-Übertragungseinrichtung bildende Gas über eine Düse auf die Lötstelle geleitet wird, können sich jedoch Änderungen der Temperatur des Heißgases auf dem Weg durch die Düse ergeben, insbesondere bei bestimmten Querschnitten und Formen der Düse. Diese Temperaturänderungen können aufgrund der Messung der Temperatur längs der Heizwendel nicht erfaßt werden und können zu Änderungen der Austrittstemperatur des Heißgases aus der Düse führen.

Aus der EP-02 02 401 ist weiterhin ein Löt- oder Entlötgerät bekannt, bei dem die Heizleistungs-Übertragungseinrichtung durch eine Lötspitze gebildet ist und die Heizeinrichtung eine Heizwicklung mit vernachlässigbarem Temperaturkoeffizienten und einen mit dieser Heizwicklung in Reihe geschalteten Temperaturfühler in Form eines weiteren Heizwicklungsabschnittes mit einem meßbaren Temperaturkoeffizienten einschließt. Auch hierbei wird während einer periodischen Unterbrechung des Heizstromes der längs der Kombination aus der Heizwicklung und dem Temperaturfühler entstehende Spannungsabfall gemessen, mit einem Sollwert verglichen und über eine Steuerschaltung zur Steuerung einer steuerbaren Heizstromquelle verwendet, die die genannte Kombination speist. Wenn die die Heizleistungs- Übertragungseinrichtung bildende Lötspitze relativ lang ist oder einen relativ hohen Wärmewiderstand aufweist, so ermöglicht die im Bereich der Heizeinrichtung erfolgende Temperaturmessung keine eindeutige Aussage über die Temperatur an dem mit der Lötstelle in Eingriff kommenden aktiven Ende der Lötspitze, und zwar insbesondere dann nicht, wenn an diesem Ende eine sehr starke Wärmeableitung erfolgt.

Um die Genauigkeit der Temperaturregelung zu verbessern, ist es weiterhin bei Lötgeräten bekannt, einen von der Heizwicklung getrennten Temperaturfühler mit möglichst geringen Abmessungen innerhalb der Lötspitze soweit wie möglich zum aktiven Ende dieser Lötspitze hin anzuordnen. Da der Temperaturfühler in in diesem Fall nur über die Lötspitze mit der Heizwicklung in wärmeleitender Verbindung steht, besteht bei einem Wechsel der Lötspitze ohne vorherige Abschaltung des Lötgerätes die Gefahr einer Überhitzung und eines Durchbrennens der Heizwicklung, da der Temperaturfühler dann eine Temperatur anzeigt, die erheblich unter der tatsächlichen Temperatur der Heizwicklung liegt und zu einem Hochregeln des Heizstromes führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturregeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Regelung der Temperatur an dem zu erwärmenden Gegenstand, beispielsweise der Lötstelle ohne die Gefahr einer Beschädigung der Heizeinrichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Temperaturregeleinrichtung wird eine sehr genaue Regelung der Arbeitstemperatur, beispielsweise an der Lötstelle erzielt, und zwar unabhängig davon, ob die Heizleistungs- Übertragungseinrichtung durch eine Lötspitze mit relativ hohem Wärmewiderstand oder durch einen Heißgasstrom gebildet ist, da der möglichst nahe an der Lötstelle angeordnete Temperaturfühler eine exakte Regelung der Temperatur ergibt, während die in Abhängigkeit von der Temperatur der Heizwicklung oder Heizwendel arbeitende Steuerschaltung bestrebt ist, diese Heizwendel oder Heizwicklung immer auf einer möglichst hohen Temperatur zu halten, insbesondere dann, wenn der Sollwert der die Temperatur der Heizwendel oder Heizwicklung auswertenden Steuerschaltung höher eingestellt ist, als der Sollwert der in Abhängigkeit von dem Temperaturfühler gesteuerten Steuerschaltung.

Die Messung der Temperatur der Heizwendel oder Heizwicklung kann dabei vorzugsweise in der eingangs beschriebenen Weise durch Messung des temperaturabhängigen Widerstandes dieser Heizwendel oder Heizwicklung erfolgen.

Es ist jedoch auch möglich, im Bereich der Heizwendel oder Heizwicklung einen getrennten Meßfühler üblicher Art anzuordnen.

Bei Anwendung auf den Fall einer Heizleistungs- Übertragungseinrichtung in Form einer Gasströmung wird bei Unterbrechung der Gaströmung der Temperaturfühler nicht mehr mit dem Heißgasstrom beaufschlagt, so daß er abkühlt und die weitere Steuerschaltung dauernd Steuersignale an die UND-Verknüpfung liefert. Die Steuersignale der einen, die Temperatur der Heizwendel auswertenden Steuerschaltung werden nur dann erzeugt, wenn die Heizwendel die durch den einen Sollwert vorgegebene Temperatur unterschreitet. Aufgrund der UND-Verknüpfung der Steuersignale beider Steuerschaltungen miteinander wird nur dann ein Einschalt-Ausgangssignal an die Heizstromquelle weitergeleitet, wenn sowohl die Temperatur der Heizwendel als auch die Temperatur des Temperaturfühlers unter die jeweiligen Sollwerte absinkt. Wenn die Gaszuführung wieder eingeleitet wird, so wird die Heizwendel abgekühlt, so daß die zugehörige eine Steuerschaltung dauernd Steuersignale liefert, während die weitere, dem Temperaturfühler zugeordnete Steuerschaltung in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Heißgases im Bereich der Düse Steuersignale liefert, die wiederum der UND- Verknüpfung mit den Steuersignalen der einen Steuerschaltung unterworfen werden. Da der eine Sollwert vorzugsweise einer höheren Temperatur als der weitere Sollwert entspricht, wobei diese höhere Temperatur gleich der maximalen für die Heizwendel zulässigen Temperatur sein kann, wird die Heizwendel immer auf einer ausreichenden Temperatur gehalten und sie ist gleichzeitig gegen ein Durchbrennen geschützt.

Gleiches gilt für den Fall, in dem die Heizleistungs- Übertragungseinrichtung durch eine Lötspitze gebildet ist, da auch hier die die Temperatur der Heizwicklung auswertende Steuerschaltung bestrebt ist, diese Heizwicklung auf einer möglichst hohen Temperatur zu halten, während andererseits die dem Temperaturfühler zugeordnete Steuerschaltung die der Heizwicklung zugeführte Heizleistung soweit begrenzt, daß die Temperatur am Ende der Heizleistungs-Übertragungseinrichtung, das heißt an dem mit der Lötstelle in Eingriff zu bringenden aktiven Ende der Lötspitze auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn dem aktiven Ende der Lötspitze eine große Wärmemenge entnommen wird, beispielsweise durch eine Lötstelle mit hoher Wärmekapazität, so wird das Steuersignal der weiteren dem Temperaturfühler zugeordneten Steuereinrichtung dauernd erzeugt und der Heizwendel wird eine sehr hohe Heizleistung zugeführt, die selbst bei hohem thermischen Widerstand der Heizspitze, beispielsweise aufgrund deren Form oder Material, zu einem erhöhten Wärmefluß und damit zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur des aktiven Endes der Lötspitze führt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform der Temperaturregeleinrichtung für ein Löt- oder Entlötgerät dargestellt, das in dem hier beschriebenen Beispiel die Form eines Heißgas-Löt- oder Entlötgerätes aufweist. Dieses Heißgas- Löt- oder Entlötgerät weist eine vereinfacht dargestellte Heizeinrichtung 1 auf, die eine Heizwendel 4 einschließt, deren Eingangsende 4a ein Gas, beispielsweise Luft in Richtung des Pfeils 2 zugeführt wird. Dieses Gas bildet eine Heizleistungs- Übertragungseinrichtung 3 von der Heizwendel auf eine bei L dargestellte Lötstelle, da es beim Hindurchströmen durch die Heizwendel 4 von deren Eintrittsende 4a zum Austrittsende 4b erwärmt wird und seine Wärme an die Lötstelle L abgibt. Ein entlang der Heizleistungs-Übertragungsstrecke möglichst nahe an der Lötstelle L angeordneter Temperaturfühler 5 wird mit diesem Heißgas beaufschlagt.

In gleiche Weise könnte diese Heizeinrichtung 1 auch durch eine Heizwicklung und eine damit in wärmeleitender Beziehung stehende Löt- oder Entlötspitze gebildet sein, die die Heizleistungs- Übertragungseinrichtung bildet.

Die Heizwendel 4 wird aus einer Heizstromquelle 11 gespeist, die beispielsweise einen in seiner Leitfähigkeit steuerbaren Halbleiter 15 und eine Spannungsquelle in Form eines Netztransformators 14 einschließen kann, wobei der in seiner Leitfähigkeit steuerbare Halbleiter 15 über eine Leitung 10 von einer Synchronisationsschaltung 12 gesteuert wird, die noch näher erläutert wird. Während periodischer Unterbrechungen des Heizstromes durch die Heizwendel 4 wird dieser ein Meßstrom aus einer Meßstromquelle 16 zugeführt, und der Spannungsabfall längs der Heizwendel wird in einem Vergleicher 13 mit einem Sollwert mit einem Sollwertgeber 6 verglichen. Da die Heizwendel einen beispielsweise positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten ausreichender Größe aufweist, stellt der Spannungsabfall längs der Heizwendel 4 ein Maß ihrer Temperatur dar.

Wenn dies erwünscht ist, kann die Messung der Temperatur der Heizwendel auch mit einem getrennten Meßfühler erfolgen, dessen Ausgangssignal dem Vergleicher 13 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 13 wird gegebenenfalls nach Verstärkung in einem Verstärker 17 einem Pulsbreitenmodulator 18 zugeführt, der Steuersignale mit einer Dauer liefert, die von dem Ausgangssignal des Vergleichers 13 abhängt.

Das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 5 wird in einem zweiten Vergleicher 23 mit einem zweiten Sollwert von einem Sollwertgeber 7 verglichen und ebenfalls ggf. nach Verstärkung in einem Verstärker 27 einem zweiten Pulsbreitenmodulator 28 zugeführt, der Steuersignale mit einer Dauer liefert, die von dem Ausgangssignal des zweiten Vergleichers 23 abhängt.

Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Pulsbreitenmodulators 18, 28 werden dem ersten bzw. zweiten Eingang eines UND- Verknüpfungsgliedes 20 zugeführt, das Einschalt-Ausgangssignale an die bereits erwähnte Synchronisationsschaltung 12 erleitet, die Einschaltimpulse für den steuerbaren Halbleiter 15 liefert. Diese Synchronisationsschaltung 12 wird über eine Leitung 19 mit einem Synchronisationssignal gespeist, das weiterhin über eine Leitung 8 der Meßstromquelle 16 zugeführt wird, um wechselweise den steuerbaren Halbleiter 15 der Heizstromquelle 11 oder die Meßstromquelle 16 einzuschalten.

Wenn der Heizwendel 4 kein Gas zugeführt wird, so wird der Temperaturfühler 5 nicht erwärmt und die zugehörige Steuerschaltung aus dem Vergleicher 23, dem Verstärker 27 und dem Pulsbreitenmodulator 28 liefert dauernd Steuersignale an das Verknüpfungsglied 20. Damit bestimmt der Spannungsabfall längs der Heizwendel 4 und damit deren Temperatur die Lieferung von Einschaltsignalen an die Synchronisationsschaltung 12, so daß die Heizwendel 4 immer auf Betriebstemperatur gehalten wird und gleichzeitig gegen ein Durchbrennen geschützt ist.

Der Sollwert des Sollwertgebers 6 für die der Heizwendel 4 zugeordnete Steuerschaltung 13, 17, 18 ist vorzugsweise auf eine höhere Temperatur eingestellt, als die dem Temperaturfühler 5 zugeordnete Steuerschaltung, und er kann auf die maximal zulässige Temperatur der Heizwendel 4 eingestellt sein.

Wird die Heizwendel 4 dann von Gas durchströmt, so wird der Temperaturfühler 5 erwärmt und beim Erreichen der Solltemperatur wird die Lieferung von Steuersignalen von der zweiten Steuerschaltung 23, 27, 28 unterbrochen, so daß auch der Heizstrom unterbrochen wird und die Heizwendel 4 abkühlt, bis die Solltemperatur am Temperaturfühler wieder erreicht und unterschritten wird.

Während der Zuführung des Gases liefert daher die der Heizwendel 4 zugeordnete Steuerschaltung 13, 17, 18 dauernd Steuersignale, und die Temperatur des Heißgases wird lediglich von der dem Temperaturfühler 5 zugeordneten Steuerschaltung 23, 27, 28 beeinflußt.

In analoger Weise würde auch bei Verwendung einer Lötspitze als Heizleistungs-Übertragungseinrichtung die eine, der Heizwicklung zugeordnete Steuerschaltung 13, 17, 18 bestrebt sein, die Temperatur der Heizwicklung auf einem möglichst hohen Wert zu halten, damit bei Bedarf genügend Wärme an die Lötspitze nachgeliefert werden kann, und die weitere Steuerschaltung, die dem Temperaturfühler zugeordnet ist, der möglichst nahe an dem aktiven Ende der Lötspitze angeordnet ist, würde die genaue Regelung der Temperatur dieses aktiven Endes übernehmen.

Claims (10)

1. Temperaturregeleinrichtung für Löt- und Entlötgeräte, mit einer aus einer steuerbaren elektrischen Heizstromquelle gespeisten Heizeinrichtung, deren Heizleistung über eine Heizleistungs-Übertragungseinrichtung auf eine Lötstelle übertragen wird, wobei ein zur Temperatur der Heizeinrichtung proportionales Signal erzeugt und in einem Vergleicher einer Steuerschaltung mit einem Sollwert verglichen wird, und wobei die Steuerschaltung aus dem Ausgangssignal des Vergleichers ein Steuersignal zur Steuerung der Heizstromquelle ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Lötstelle benachbarten Bereich der Heizleistungs-Übertragungseinrichtung (3) ein Temperaturfühler (5) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal in einem weiteren Vergleicher (23) einer weiteren Steuerschaltung (23, 27, 28) mit einem weiteren Sollwert (7) verglichen wird, wobei die weitere Steuerschaltung ein weiteres Steuersignal zur Steuerung der Heizstromquelle (11) liefert, und daß die Steuersignale der einen Steuerschaltung (13, 17, 18) einem ersten und die Steuersignale der zweiten Steuerschaltung (23, 27, 28) einem zweiten Eingang eines UND-Verknüpfungsgliedes (20) zugeführt werden, dessen Ausgangssignal die steuerbare Heizstromquelle (11) steuert.

2. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Heizeinrichtung (1) einen von ihrer Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, daß die eine Steuerschaltung (13, 17, 18) weiterhin eine Meßstromquelle (16) aufweist, die bei Unterbrechung des Heizstromes aus der Heizstromquelle (11) einen Meßstrom durch die Heizeinrichtung (1) leitet, um ein dem elektrischen Widerstand und damit der Temperatur der Heizeinrichtung (1) proportionales Signal zu erzeugen, das in dem Vergleicher (13) mit dem einen Sollwert (6) verglichen wird.

3. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerschaltung den einen Vergleicher (13) zum Vergleich des zur Temperatur der Heizeinrichtung (1) proportionalen Signals mit dem einen Sollwert (6), einen Verstärker (17) für das Ausgangssignal des einen Vergleichers (13) und einen Pulsdauermodulator (18) zur Erzeugung von Einschaltimpulsen mit einer von dem Ausgangssignal des Vergleichers (13) abhängigen Impulsdauer umfaßt.

4. Temperaturregeleinrichtung nach einem der Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Steuerschaltung den das Ausgangssignal des Temperaturfühlers (5) mit dem zweiten Sollwert (7) vergleichenden weiteren Vergleicher (23), einen Verstärker (27) für das Ausgangssignal des weiteren Vergleichers (23) und einen Pulsdauermodulator (28) zur Erzeugung von Einschaltimpulsen mit einer von dem Ausgangssignal des weiteren Vergleichers (23) abhängigen Impulsdauer umfaßt.

5. Temperaturregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsgliedes (20) einer Nullspannungs- Synchronisationsschaltung (12) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal zur Steuerung eines in seiner Leitfähigkeit steuerbaren Halbleiterelementes (15) der Heizstromquelle (11) zugeführt werden, über das ein Heizstrom der Heizeinrichtung (1) zugeführt wird.

6. Temperaturregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sollwert (6) einer Temperatur entspricht, die gleich der maximal zulässigen Temperatur der Heizeinrichtung (4) ist.

7. Temperaturregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sollwert (6) einer Temperatur entspricht, die über der Temperatur liegt, die durch den weiteren Sollwert (7) festgelegt ist.

8. Temperaturregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte (6, 7) der einen und der weiteren Steuerschaltung (13, 17, 18/23, 27, 28) einander nachgeführt werden.

9. Temperaturregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Löt- oder Entlötgerät ein Heißgas-Gerät ist, daß die Heizstromquelle (1) eine langgestreckte Heizwendel mit einem Gaseintrittsende (4a) und einem Heißgas-Austrittsende (4b) einschließt, wobei die Heizleistungs-Übertragungseinrichtung (3) durch das die Heizwendel (4) durchströmende Gas gebildet ist, das vom Heißgas- Austrittsende (4b) über eine Düse auf die Lötstelle geleitet wird, und daß der Temperaturfühler (5) im Bereich der Düse angeordnet ist.

10. Temperaturregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistungs- Übertragungseinrichtung durch eine wärmeleitende Lötspitze gebildet ist, die mit einem Ende mit der Heizeinrichtung in wärmeleitendem Kontakt steht, während ihr anderes Ende mit der Lötstelle in Eingriff bringbar ist, und daß der Temperaturfühler im Bereich der Lötspitze an dem der Lötstelle zugewandten Ende angeordnet ist.