焊臺的溫度控制系統的製作方法

2023-08-12 15:17:01 1

本實用新型涉及電子焊接技術領域，尤其涉及焊臺的溫度控制系統。

背景技術：

焊臺是一種常用於電子焊接工藝的手動工具，通過給焊料(通常是指錫絲)供熱，使其熔化，從而使兩個工件焊接起來。有很多方法來控制焊臺的溫度，最簡單的一種就是可調式電量控制，焊臺通過烙鐵給工件快速傳熱從而控制溫度。另外一種方法就是利用溫控器，通過打開或是關閉電源來控制溫度。還有一種比較高級的解決方法，使用集成晶片來檢測烙鐵頭的溫度，然後調整溫控器的電量來控制溫度。當烙鐵頭溫度低於設定溫度，主機接通，供電給溫控器發熱，當烙鐵頭溫度高預設定溫度，主機關閉，停止發熱。但這種恆溫焊臺的缺點是：焊臺的恆溫是相對恆溫的，對於焊臺的溫度控制，只考慮到烙鐵頭的溫度，沒有結合焊臺周圍環境的溫度進行溫度控制，當環境溫度變化過大時，輸出溫度就不會恆定在設定溫度，導致調節的溫度不準確，使焊臺手柄因溫度過高燒壞。

因此，現有技術中的缺陷是，現有的焊臺溫度控制系統，由於只考慮烙鐵頭的溫度，根據烙鐵頭的溫度進行焊臺溫度的調節，沒有考慮到周圍環境的溫度影響，使檢測到的焊臺溫度不準確，會造成焊臺手柄因溫度過高燒壞，浪費電能。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本實用新型提供一種焊臺的溫度控制系統，採用了多路傳感器與控制晶片共同檢測焊臺的溫度，對焊臺進行溫度調控，使焊臺的溫度在使用時處於恆溫狀態，不用的時候進入休眠狀態，使焊臺手柄不會因為溫度過高而燒壞，同時節約了電能。

為解決上述技術問題，本實用新型提供的技術方案是：

本實用新型提供一種焊臺的溫度控制系統，包括：

控制晶片，與所述控制晶片連接的電源電路、顯示屏、控制採樣電路、多路傳感器和手柄；

所述電源電路與所述顯示屏、控制採樣電路、多路傳感器和手柄連接，為整個系統供電；

所述多路傳感器用來檢測所述焊臺工作過程產生的數據；

所述手柄包括絕緣材料、發熱芯和烙鐵頭；

所述控制採樣電路包括功率控制電路、採樣電路和基準信號源電路；

所述控制採樣電路與所述手柄連接；

所述功率控制電路控制所述手柄的發熱芯工作；

所述採樣電路用來採集所述手柄的發熱芯的溫度信號；

所述基準信號源電路將從所述手柄的發熱芯採集到的溫度信號傳送至所述控制晶片；

所述顯示屏用來顯示所述多路傳感器檢測到的數據和所述溫度信號；

所述控制晶片對所述系統的溫度進行控制。

本實用新型提供的焊臺的溫度控制系統，其技術方案為：焊臺開始工作，通過所述採樣電路採集所述手柄的發熱芯的溫度信號；然後經過所述基準信號源電路，將從所述手柄的發熱芯採集到的溫度信號傳送至所述控制晶片；同時，通過多路傳感器檢測所述焊臺工作過程產生的數據，將這些數據與檢測到的溫度信號進行處理，得到焊臺此時工作的溫度，通過顯示屏將這些數據顯示出來，通過控制控制晶片進行焊臺溫度的調控，使焊臺的溫度一直處於恆溫，另外，如果在控制晶片設定的時間內手柄不處於工作狀態，通過控制晶片使焊臺處於休眠狀態，此時手柄不再持續加熱，保護焊臺手柄避免長時間造成損壞，節省電能，延長焊臺手柄的使用壽命，且保證焊臺的操作安全；當再一次使用手柄工作時，會通過控制晶片控制發熱芯自動加熱，加熱到設定的溫度繼續工作。

本實用新型的焊臺的溫度控制系統，採用了多路傳感器與控制晶片共同檢測焊臺的溫度，對焊臺進行溫度調控，使焊臺的溫度在使用時處於恆溫狀態，不用的時候進入休眠狀態，使焊臺手柄不會因為溫度過高而燒壞，同時節約了電能。

進一步地，所述多路傳感器包括熱電偶、水銀開關、震動開關和NTC電阻。

通過多路傳感器檢測焊臺工作時，周圍的環境溫度，配合手柄的發熱芯溫度對焊臺進行溫度控制，多路傳感器檢測的周圍環境溫度越多，越詳細，可使對焊臺溫度的控制更準確。

進一步地，所述採樣電路為由熱電偶和NTC電阻成的雙路採樣電路。

由熱電偶和NTC電阻成的雙路採樣電路採集到的溫度精確高，誤差小。

進一步地，所述震動開關為滾珠開關，所述滾珠開關與所述手柄外部連接，用來感應所述手柄的開關狀態。

滾珠開關也叫鋼珠開關，珠子開關，是震動開關的一種，通過珠子滾動接觸導針的原理來控制電路的接通或者斷開的。在手柄外部連接一個滾珠開關，用來控制手柄的開關，當人拿起手柄時，手柄通過滾珠開關的連通，進行加熱，可通過滾珠開關來感應手柄是否處於工作狀態。

進一步地，所述控制晶片為STC32單片機。

採用單片機作為控制晶片，STC32單片機是基於ARM-CORTEX-M3內核的32位單片機，功耗低，可節省焊臺的耗電量。

進一步地，所述顯示屏為數碼管顯示屏或OLED顯示屏。

採用數碼管或是OLED顯示屏來顯示溫度及其他數據，是由於這兩種顯示屏在電路中的連接關係簡單，顯示穩定，可滿足焊臺顯示數據的功能。

進一步地，所述電源電路為開關電源電路。

在開關電源電路中，基本類型有4種：單端反激式、單端正激式、半橋式和全橋式。對於100W以下的開關電源，多採用單端反激式變換器，反激式功率變換電路中的變壓器，除了起隔離作用之外，還具有儲能的功能。反激式功率變換電路結構比較簡單，輸出電壓不受輸入電壓的限制，亦可提供多路電壓輸出，因此本實用新型的焊臺選用開關電路作為供電電路。

進一步地，還包括多功能旋鈕，所述多功能旋鈕與所述控制晶片連接，用來控制輸出，調節所述顯示屏的顯示菜單。

通過多功能旋鈕調節顯示屏的顯示菜單，結構簡單，操作方便，只需旋轉按鈕即可通過控制晶片調節顯示屏的顯示菜單。

進一步地，所述多功能旋鈕為EC11旋轉式編碼器。

EC11旋轉式編碼器結構簡單，操作方便，只需左轉或右轉編碼器即可通過控制晶片調節顯示屏的顯示菜單。

進一步地，還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與所述控制晶片連接，用於報警。

當焊臺的溫度過高會通過蜂鳴器對使用者發出報警提醒，提高使用焊臺的安全係數。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種焊臺的溫度控制系統的結構示意圖；

圖2示出了本實用新型實施例所提供的一種焊臺的溫度控制系統的控制系統示意圖；

圖3示出了本實用新型實施例所提供的一種焊臺的溫度控制系統的控制採樣電路圖；

圖4示出了本實用新型實施例所提供的一種焊臺的溫度控制系統的開關電源電路圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。

實施例一

圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種焊臺的溫度控制系統的結構示意圖；如圖1所示，實施例一提供的一種焊臺的溫度控制系統，包括：

控制晶片1，與控制晶片1連接的電源電路2、顯示屏3、控制採樣電路4、多路傳感器5和手柄6；

電源電路2與顯示屏3、控制採樣電路4、多路傳感器5和手柄6連接，為整個系統供電；

多路傳感器5用來檢測焊臺工作過程產生的數據；

多路傳感器5包括熱電偶、水銀開關、震動開關和NTC電阻；

其中，熱電偶集成在發熱芯的內部，通過導線與採樣電路連接，熱電偶用於直接測量手柄6中發熱芯的溫度，並把檢測到的溫度信號轉換成熱電動勢信號；

水銀開關設置在手柄6內，水銀開關通過導線與控制晶片1連接，水銀開關主要採樣手柄6的狀態，將手柄6放置在焊臺支架的時候，水銀開關閉合，當拿起手柄6時，水銀開關將觸發信號送到控制晶片1；

震動開關設置於手柄6內，震動開關通過導線與控制晶片1連接，震動開關也稱為震動傳感器，也就是在感應震動力大小將感應結果傳遞到電路裝置，並使電路啟動工作的電子開關，因此採用震動開關檢測手柄6的狀態，當拿起手柄6時，震動開關將檢測到的信號發送到控制晶片1，將手柄6是否開始工作的狀態發送至控制晶片1。

NTC電阻設置在控制採樣電路4的電路板上，NTC熱敏電阻通過導線與控制晶片1連接，NTC熱敏電阻是一種隨著溫度的變化其電阻阻值呈相反趨勢變化，且變化率極大的半導體電阻器。通常熱敏電阻可用在溫度檢測、溫度補償、防浪湧等場合。因此本實用新型中NTC電阻主要對室溫進行採樣，將採樣信號送到控制晶片1，與其他傳感器採樣的溫度信號進行比較後，控制晶片1輸出精確控制信號，控制發熱芯溫度更精確。

手柄6包括絕緣材料、發熱芯和烙鐵頭；

具體地，手柄6為五芯插口。

控制採樣電路4包括功率控制電路、採樣電路和基準信號源電路；

其中，功率控制電路的作用是將來自控制晶片1的脈衝控制信號進行功率放大後，控制手柄6中發熱芯的工作。當來自控制晶片1的脈衝控制信號變強時，功率控制電路輸出功率變大，手柄6中的發熱芯開始發熱。當來自控制晶片1的脈衝控制信號變弱時，功率控制電路輸出功率減弱，手柄6中的發熱芯溫度降低。

採樣的電路的作用是採集基準信號源電路、多路傳感器的溫度信號，將採集的信號送到控制晶片進行處理。其中，基準信號源電路由單獨的晶片產生。多路傳感器的溫度信號由熱電偶、水銀開關、震動開關、NTC電阻產生。

基準信號源電路由專用晶片產生，產生精密的電壓信號，作為控制晶片1比較輸入信號的基準信號源。

控制採樣電路4與手柄6連接；

功率控制電路控制手柄6的發熱芯工作；

具體地，功率控制電路與手柄6的正極連接；

採樣電路用來採集手柄6的發熱芯的溫度信號；

基準信號源電路將從手柄6的發熱芯採集到的溫度信號傳送至控制晶片1；

顯示屏3用來顯示多路傳感器5檢測到的數據和溫度信號；

控制晶片1對系統的溫度進行控制。

本實用新型提供的焊臺的溫度控制系統，其技術方案為：焊臺開始工作，通過採樣電路採集手柄6的發熱芯的溫度信號；然後經過基準信號源電路，將從手柄6的發熱芯採集到的溫度信號傳送至控制晶片1；同時，通過多路傳感器5檢測焊臺工作過程產生的數據，比如熱電偶檢測發熱芯的溫度，NTC電阻檢測使用環境的溫度，將這些數據與檢測到的溫度信號進行處理，得到焊臺此時工作的溫度，通過顯示屏3將這些數據顯示出來，操控人員可通過控制晶片1進行焊臺溫度的調控，使焊臺的溫度一直處於恆溫，另外，通過震動開關檢測手柄6的工作狀態，如果在控制晶片1設定的時間內手柄6不處於工作狀態，即手柄6處於靜止狀態，震動開關沒有檢測到手柄6震動，表明手柄6處於不工作狀態，通過控制晶片1使焊臺處於休眠狀態，此時手柄6不再持續加熱，保護焊臺手柄6避免長時間造成損壞，節省電能，延長焊臺手柄6的使用壽命，且保證焊臺的操作安全；當再一次使用手柄6工作時，會通過控制晶片1控制發熱芯自動加熱，加熱到設定的溫度繼續工作。

本實用新型的焊臺的溫度控制系統，採用了多路傳感器5與控制晶片1共同檢測焊臺的溫度，經過處理後，控制晶片1控制後輸出準確溫度，對焊臺進行溫度調控，使焊臺的溫度在使用時處於恆溫狀態，溫度誤差±2℃，控溫範圍150～480℃。不用的時候進入休眠狀態，使焊臺手柄6不會因為溫度過高而燒壞，同時節約了電能。

結合圖2至圖4，進行具體說明：

具體地，本實用新型中的發熱芯不限於發熱芯的類型，可包括白光T12發熱芯、936發熱芯等。

具體地，採樣電路中採用雙運算放大器，雙運算放大器中包括LM358，但不限於這一种放大器，完成溫度信號的採樣，使用TL431作為精密分流基準源，將從手柄6發熱芯採集的數據傳送至單片機。

優選地，採樣電路為由熱電偶和NTC電阻成的雙路採樣電路。

由熱電偶和NTC電阻成的雙路採樣電路採集到的溫度精確高，誤差小。可使溫度誤差在±2℃，還可以採用其他取樣方式進行溫度採樣。

其中，水銀開關：水銀開關又稱傾側開關，是電路開關的一種，以一接著電極的小巧容器儲存著一小滴水銀，容器中多數為真空或注入惰性氣體。因為重力的關係，水銀水珠會向容器中較低的地方流去，如果同時接觸到兩個電極的話，開關便會將電路閉合，開啟開關。

與機械開關相比，水銀開關有如下優點：

①可以在惡劣環境條件下使用。由於水銀開關是密封的，內部的水銀和外界是隔絕的，因此它可以使用在有油、蒸汽、灰塵及腐蝕性氣體的環境中。

②通斷所需的外力小。水銀是唯一能在常溫下保持液態的水銀開關金屬，它的表面張力和比重都較大，只要稍加外力使水銀開關產生傾斜，水銀便可移動，使開關實現通斷。

③水銀的導電性較好，水銀開關電極間的接觸電阻一般小於100mΩ。

④水銀開關允許通過的電流取決於電極的材料，鎢絲電極最大允許電流為10A，而一般合金絲最大允許電流一般為1A。

⑤由於水銀開關的通斷由水銀重力確定，所以它可以長期可靠地工作。

⑥電極的接點是液態接觸，無任何噪聲。

⑦由於水銀可以流動，只要加速度達到設定值以上，水銀開關就可以通或斷，因而可以作為振動的敏感元件使用。

⑧體積小，形式多樣，且為全密封式器件。

⑨結構簡單，價格低廉。

⑩質量高，產品優質。

水銀開關和震動開關的區別：

1、滾珠開關因導通方式是通金屬珠同觸發導針通電產生信號的，因滾珠同觸發導針的接觸面積較小且滾珠是活動的，因此導通有時會有閃斷現象，而水銀開關是汞同觸發端接觸，因汞是液態，接觸面大穩定，一般來說導通效果更穩定。

2、滾珠開關是金屬殼體，結構強度較好。

因此在手柄6中選用水銀開關，可保證系統工作的穩定性。

優選地，震動開關為滾珠開關，滾珠開關與手柄6外部連接，用來感應手柄6的開關狀態。

滾珠開關也叫鋼珠開關，珠子開關，是震動開關的一種，通過珠子滾動接觸導針的原理來控制電路的接通或者斷開的。在手柄6外部連接一個滾珠開關，用來控制手柄6的開關，當人拿起手柄6時，手柄6通過滾珠開關的連通，進行加熱，可通過滾珠開關來感應手柄6是否處於工作狀態。

優選地，控制晶片1為STC32單片機。

採用單片機作為控制晶片1，STC32單片機是基於ARM-CORTEX-M3內核的32位單片機，功耗低，可節省焊臺的耗電量。STC32單片機有抗幹擾能力強，可保證對焊臺溫度控制的穩定性；STC32單片機在系統中可編程，無需編程器，可遠程升級。當STC32單片機處於掉電模式時，可由外部中斷喚醒，適用於低功耗的供電系統。

優選地，顯示屏3為數碼管顯示屏3或OLED顯示屏3。

採用數碼管或是OLED顯示屏3來顯示溫度及其他數據，是由於這兩種顯示屏3在電路中的連接關係簡單，顯示穩定，可滿足焊臺顯示數據的功能。

具體地，本實用新型中採用4個數碼管組成的數碼管顯示屏3，數碼管的價格便宜，降低焊臺溫度控制系統的成本，數碼管的編程簡單，顯示穩定，CPU效率較高。

OLED顯示屏3是利用有機電致發光二極體製成的顯示屏3。由於同時具備自發光，因此具有不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用於撓曲性面板、使用溫度範圍廣、構造及製程較簡單等優點，因此應用於本實用新型的系統中，可滿足各種環境下焊臺的使用，不影響數據的顯示。

有機發光二極體(OLED)顯示器不同於標準的液晶顯示器，OLED像素是由電流源所驅動。OLED發光的顏色取決於有機發光層的材料，故可由改變發光層的材料而得到所需之顏色。有源陣列有機發光顯示屏3具有內置的電子電路系統因此每個像素都由一個對應的電路獨立驅動。

優選地，電源電路2為開關電源電路。

在開關電源電路2中，基本類型有4種：單端反激式、單端正激式、半橋式和全橋式。對於100W以下的開關電源，多採用單端反激式變換器，反激式功率變換電路中的變壓器，除了起隔離作用之外，還具有儲能的功能。反激式功率變換電路結構比較簡單，輸出電壓不受輸入電壓的限制，亦可提供多路電壓輸出，因此本實用新型的焊臺選用開關電路作為供電電路。

本實用新型中的開關電源，開關電源要求輸出12-24V，電流2-5A。可保證有足夠的功率輸出，另外，本實用新型中的系統還支持電池供電功能及其他供電方式。

優選地，還包括多功能旋鈕，多功能旋鈕與控制晶片1連接，用來控制輸出，調節顯示屏3的顯示菜單。

通過多功能旋鈕調節顯示屏3的顯示菜單，結構簡單，操作方便，只需旋轉按鈕即可通過控制晶片1調節顯示屏3的顯示菜單。

更優選地，多功能旋鈕為EC11旋轉式編碼器。

EC11旋轉式編碼器結構簡單，操作方便，只需左轉或右轉編碼器即可通過控制晶片1調節顯示屏3的顯示菜單。EC11旋轉式編碼器最大的優點是使單片機的編程簡單，易於通過單片機實現控制。

EC11旋轉式編碼器有三腳結構和五腳結構兩種，三隻腳的123腳一般是中間的2腳接地，1、3腳上拉電阻後，當左轉、右轉時，在1、3腳就有脈衝信號輸出了。兩隻腳：為按壓開關，按下時導通，回復時斷開。

在單片機編程時，左轉和右轉的判斷是難點，用示波器觀察這種開關左轉和右轉時，兩個輸出腳的信號有個相位差，因此，如果輸出1為低電平時，輸出2出現一個高電平，這時開關就是向順時針旋轉；當輸出1為高電平，輸出2出現一個低電平，這時就一定是逆時針方向旋轉，因此，在單片機編程時，只需要判斷輸出1為高電平時，輸出2當時的狀態就可以判斷出是左旋轉或是右旋轉了。

優選地，還包括蜂鳴器，蜂鳴器與控制晶片1連接，用於報警。

當焊臺的溫度過高會通過蜂鳴器對使用者發出報警提醒，提高使用焊臺的安全係數。

需要說明的是，本實用新型中的焊臺溫度控制系統支持軟體燒寫功能，可以根據需要，將更新後的固件系統寫入到控制晶片，優化控制晶片的工作。

另外，本實用新型中的焊臺溫度控制系統還有一個優點就是快速加熱，3-5秒時間就可以加熱到設定溫度，傳統的焊臺需要10秒鐘以上才能加熱到設定問題。具體操作的時候：手柄6處於休眠狀態，當拿起手柄6時開始加熱，從拿起手柄6到放到指定的需要加熱的元件位置時，手柄6已經加熱到設定溫度了，不需要等待時間，提高了用戶的體驗度。

本實用新型的有益效果：

一是溫度可以精準控制，結合室內溫度和手柄6採樣溫度進行信號處理，輸出準確問題，溫度精確，誤差小；

二是手柄6可以實現自動關斷功能，拿起手柄6，自動進行加熱，放下手柄6，在設定時間內自動進入休眠狀態，節約電能，延長了手柄6的使用壽命。

三是採用了開關電源，供電效率高。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的範圍當中。