智能電烙鐵的製作方法
2023-06-18 21:04:51 1
專利名稱：智能電烙鐵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子焊接工具，特別涉及溫度可控的電子焊接工具。
背景技術：
電烙鐵是機電、電子及通信類產品在研發、生產、調試和維修過程中不可缺少的焊接工具。目前，廣泛應用的電烙鐵主要有兩種一種是非恆溫普通電烙鐵，另一種是恆溫式溫控電烙鐵。
非恆溫普通電烙鐵分內熱式直熱電烙鐵和普通外熱式電烙鐵兩種。由於內熱式電烙鐵具有重量輕、體積小、發熱快和低功耗等特點，因此，220V的內熱式直熱電烙鐵幾乎取代了早期的普通外熱式電烙鐵。一隻20瓦的內熱式電烙鐵的功用與早期的25～40瓦的外熱式電烙鐵的功率作用相當，所以很適合焊接普通的小型電子元件和印製電路。內熱式電烙鐵存在如下的缺點首先，由於一直工作在不間斷地加熱狀態，因而使用壽命相對較短；其次，不能保持恆溫而且溫度不可調，而不同的電子元件及電路板對焊接溫度有不同的要求，因而，焊接時易損壞元件和電路板；第三，由於烙鐵頭沒有接地，不能有效地防止靜電，極容易損壞電子元件和晶片；第四，由於不能自斷電，操作人員離開現場或忘記拔下電烙鐵，極易引發火災；第五，在暫時不使用時，若拔下電烙鐵，則再要使用時需要預熱，很不方便，若不拔下電烙鐵，使之一直處於加熱狀態，則不能有效節能。
恆溫式溫控電烙鐵克服了內熱式電烙鐵存在的上述缺點。該種電烙鐵不僅能恆溫，而且可以防靜電、防感應電，很適合直接焊CMOS器件。恆溫式溫控電烙鐵種類較多，烙鐵芯普遍採用PTC元件。高檔的恆溫電烙鐵的烙鐵頭帶有溫度傳感器(熱電偶)，其附加的控制裝置能數顯烙鐵頭的溫度，並可人工調節焊接溫度。此種電烙鐵有220V加熱及降壓加熱兩種工作方式，但是都不能節能，不能自動斷電。如果操作人員離開時間過長或者忘記拔插頭或切斷電源，不僅浪費能源而且容易引發火災，存在安全隱患。
總之，現在實際應用中的電烙鐵無論是非恆溫普通電烙鐵，還是恆溫式溫控電烙鐵，它們都存在不節能，不能自動斷電的缺點，而且當操作人員離開時間過長時，不但耗能且容易引發火災，不能確保安全。
技術內容本實用新型是為了解決上述缺陷而設計的，其目的是提供一種使用方便(觸摸加電)、節能(閒置時低功率運行)、使用壽命長、具有自動斷電功能的恆溫式智能電烙鐵。
本實用新型的技術方案智能電烙鐵，其特徵是主要包括安裝在烙鐵頭中的加熱絲和熱電偶、安裝在烙鐵柄中的傳感器、安裝在控制盒中的由單片機、電壓轉換電路、繼電器、模/數變換電路、放大器、電壓比較器和串/並轉換器構成的控制電路、安裝在控制盒面板上的溫度、時間設定按鈕和數碼顯示器；電壓轉換電路與單片機的VCC相連，加熱絲通過繼電器、熱電偶通過模/數變換電路經放大器、傳感器通過電壓比較器均與單片機相連；溫度、時間設定按鈕通過「增大」、「減小」、「確認」「復位」按鈕與單片機相連；數碼顯示器一端與串/並轉換器相連另一端與單片機相連，串/並轉換器的另一端亦與單片機相連；電烙鐵通過多芯導線與控制盒中的電路相連；控制盒通過電源線和電源插頭相連；電源插頭接到220V電源上。
本實用新型的智能電烙鐵，其特徵是所述的傳感器[3]主要由兩片獨立的、各接一根導線的、交錯疊放、彎成圓柱型的梳狀金屬片構成。
本實用新型的有益效果智能電烙鐵在正常使用時與普通恆溫式溫控電烙鐵沒有多大區別，但由於設計了以微處理器晶片為核心的控制電路，巧妙地利用觸摸或光電原理，製成了傳感器，能夠實時檢測用戶的使用情況，並根據不同的情況做出不同的反應，使電烙鐵相應的工作於自動恆溫、「睡眠」和自斷電狀態。
(1)恆溫可調烙鐵芯中裝有熱電偶，控制盒上裝有數碼顯示器和溫度、時間設定按鈕，控制盒中的單片機IC2可根據熱電偶上測得的實際溫度與設定溫度的關係，控制電烙鐵的加熱即「有效電壓」的大小，從而將電烙鐵溫度控制在設定值上，進而滿足了各種元件不同的焊接溫度要求。
(2)睡眠功能和自動斷電烙鐵柄上裝的傳感器，可將烙鐵的使用情況傳送到單片機IC2中。單片機IC2據此情況，做出相應的反應若是在「使用」中，單片機IC2將控制電烙鐵工作在自動恆溫狀態。
若停用，則單片機IC2開始計時。若計時時間在睡眠觸發時間t1(可調)內，則保持設定的恆溫狀態；若計時時間超過t1，單片機IC2將使電烙鐵進入「睡眠」狀態，即恆定在低於設定溫度的某一較低溫度上，與電腦屏幕保護程序的作用相仿。
若在停用時間t1基礎上又繼續停用了一段時間t2(可調)，即超過了斷電觸發時間，單片機IC2將使電烙鐵進入自動斷電狀態，以保護電烙鐵，避免火災的發生。斷電後，需復位烙鐵或重新上電，電烙鐵方可重新使用。
若停用時間t滿足t1＜t＜t1+t2，即在達到「睡眠」觸發時間而又未超過斷電觸發時間時，傳感器一旦重新檢測到「使用」信號，將立即從「睡眠」狀態退出(被喚醒)，進入自動恆溫狀態。由「睡眠」狀態被喚醒，能夠很快達到設定溫度，減小了預熱時間，提高了工作效率。
(3)節能在「睡眠」狀態，單片機IC2將烙鐵溫度維持在較低溫度，電烙鐵功率降為原來的三分之一。這樣，不僅起到了節能的作用，而且延長了烙鐵的使用壽命。
(4)防靜電通過把烙鐵頭中的熱電偶接地，從而可以防止在焊接時靜電損壞電子元件。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明
圖1是本實用新型的工作原理方框圖；圖2是本實用新型的電路圖；圖3是本實用新型中的觸摸型傳感器[3]的示意圖；圖4是本實用新型的工作流程圖。
實施例如
圖1所示，本實用新型主要由單片機、電壓轉換電路、加熱絲、繼電器、熱電偶、模/數變換、放大器、傳感器、電壓比較器、串/並轉換器、數碼顯示器、溫度、時間設定按鈕構成。單片機是整個實用新型的智能控制中心，其它部分都通過引腳與單片機相連。由單片機、電壓轉換電路、繼電器、模/數變換電路、放大器、電壓比較器和串/並轉換器構等構成的控制電路安裝在一個小控制盒內。電壓轉換電路的作用是實現220V三相交流電向+5V直流電的轉換，以便給單片機提供穩定的+5工作電壓，220V三相交流電通過常用的電源插頭和電源線即可引入。加熱絲安裝在烙鐵頭中，通過繼電器與單片機相連，單片機控制加熱絲的工作狀態；熱電偶(有接地)也安裝在烙鐵頭中，通過模/數變換電路將採集到的實際溫度模擬值轉變成數字量，再通過放大器的放大，將實際溫度輸入到單片機中；傳感器安裝在烙鐵柄中，可以採用觸摸式(如圖3所示)，也可以採用光電式，當用戶手握烙鐵柄時，電路接通，通過電壓比較器即可將此信號傳輸給單片機；烙鐵頭和烙鐵柄構成了電烙鐵，電烙鐵通過多芯導線與控制盒相連。數碼顯示器主要由4個七段數碼管構成，安裝在控制盒的面板上，藉助於串/並轉換器及相關引腳以動態掃描方式與單片機配合工作，顯示設定時間、設定溫度等信息；溫度、時間設定按鈕也安裝在控制盒的面板上，通過相關引腳與單片機相連，將用戶的設定值讀入到單片機內部，再通過數碼顯示器顯示出來。
如圖2所示單片機IC2採用Phillips 769晶片；電壓轉換電路主要由變壓器T1、電橋電路B1、發光二極體L1等構成，轉換得到的+5V電壓接到單片機IC2的VCC引腳，為系統提供工作電壓。
R2為加熱絲，單片機IC2通過其引腳P1.5控制PNP型三極體T2的工作狀態，進而控制繼電器K5的通斷，從而實現給加熱絲加熱或停止加熱的功能。
按鈕K4、電容C2、電阻R5構成了單片機IC2的復位電路，按鈕K4即為控制盒上溫度、時間設定按鈕中的「復位」按鈕；按鈕K1、K2和K3分別為控制盒上溫度、時間設定按鈕中的「增大」、「減小」和「確認」按鈕，各自通過電阻與單片機IC2的相應引腳相連；電容C3、C4和晶振片C5通過引腳XT0和XT1與單片機IC2相連，構成了系統的時鐘振蕩電路。
R11為熱電偶，它通過IC3C模/數變換電路(LM324)和110的IC3B放大器電路(LM324)與單片機IC2的引腳P1.1相連，為系統採集烙鐵頭的實際溫度；數碼顯示器的片選信號分別由單片機IC2的引腳P1.0、P3.3、P1.6和P1.7提供；數碼顯示器的顯示數據由單片機IC2的引腳P3.1和P3.2通過IC1串並轉換器74LS164提供。
傳感器接在電阻R12和R13之間，通過IC3A電壓比較器(LM324)後，接入到單片機IC2的引腳P1.4中，為單片機IC2提供用戶「使用」電烙鐵的信號；傳感器可以採用光電傳感器，也可以採用觸摸傳感器。如圖3所示觸摸傳感器為兩片梳狀金屬片各接一根導線，與電路相連，它們交錯疊放，彎成圓柱形，放在烙鐵柄內部，人手握在烙鐵柄上時，必然使兩片金屬片接觸，從而使金屬片上導線所連的電路導通，產生「使用」信號。
工作流程如圖4所示上電復位後，首先數碼顯示器顯示默認的「睡眠」觸發時間t1，用戶可以通過溫度、時間設定按鈕中的「增大」或「減小」按鈕修改這個時間量，然後按「確認」按鈕，如不需修改，則直接按「確認」按鈕；然後數碼顯示器顯示默認的斷電觸發時間t2，用戶同樣可以修改或直接按「確認」按鈕，不做修改；最後數碼顯示器顯示的是默認的恆溫溫度，用戶同樣可以修改或不做修改。電烙鐵工作於自動恆溫狀態，即把通過熱電偶採集到的實際溫度與用戶的設定溫度通過軟體程序作比較，若低於設定溫度，則繼續給加熱絲加熱；若到達設定溫度，則停止加熱。在電烙鐵工作於自動恆溫狀態的同時，單片機IC2實時檢測傳感器，即檢測用戶的使用情況，一旦檢測不到「使用」信號，就開始計時。若此計時時間未達到「睡眠」觸發時間t1，則電烙鐵繼續工作於自動恆溫狀態；相反，若此計時時間超過「睡眠」觸發時間t1，則單片機IC2控制電烙鐵開始工作於「睡眠」狀態，即低溫加熱狀態，並同時開始二次計時。若二次計時時間未達到斷電觸發時間t2，即在電烙鐵工作於「睡眠」狀態時，單片機IC2又檢測到用戶的「使用」信號，則單片機IC2控制電烙鐵退出「睡眠」狀態，重新進入自動恆溫狀態；相反，若二次計時時間超過了斷電觸發時間t2，則單片機IC2控制電烙鐵進入自動斷電狀態，即單片機停止工作，智能電烙鐵自動斷電保護電烙鐵，並避免火災的發生。斷電後，當再用電烙鐵時，需按溫度、時間設定按鈕中的「復位」按鈕或斷電後再重新插上電源，電烙鐵方可再次正常使用。
權利要求1.一種智能電烙鐵，其特徵是主要包括安裝在烙鐵頭中的加熱絲和熱電偶、安裝在烙鐵柄中的傳感器、安裝在控制盒中的由單片機、電壓轉換電路、繼電器、模/數變換電路、放大器、電壓比較器和串/並轉換器構成的控制電路、安裝在控制盒面板上的溫度、時間設定按鈕和數碼顯示器；電壓轉換電路與單片機的VCC相連，加熱絲通過繼電器、熱電偶通過模/數變換電路經放大器、傳感器通過電壓比較器均與單片機相連；溫度、時間設定按鈕通過「增大」、「減小」、「確認」「復位」按鈕與單片機相連；數碼顯示器一端與串/並轉換器相連另一端與單片機相連，串/並轉換器的另一端亦與單片機相連；電烙鐵通過多芯導線與控制盒中的電路相連；控制盒通過電源線和電源插頭相連；電源插頭接到220V電源上。
2.根據權利要求1所述的智能電烙鐵，其特徵是所述的傳感器[3]主要由兩片獨立的、各接一根導線的、交錯疊放、彎成圓柱型的梳狀金屬片構成。
專利摘要本實用新型公開了一種智能電烙鐵，解決了普通恆溫電烙鐵耗能大、不能自動斷電、易引發火災等問題。技術方案電壓轉換電路與單片機的VCC相連，加熱絲通過繼電器、熱電偶通過模/數變換電路經放大器、傳感器通過電壓比較器均與單片機相連；溫度、時間設定按鈕通過「增大」、「減小」、「確認」「復位」按鈕與單片機相連；數碼顯示器一端與串/並轉換器相連另一端與單片機相連，串/並轉換器的另一端亦與單片機相連；巧妙地利用觸摸或光電原理製成傳感器，實時檢測用戶的情況，並據不同的情況做出不同反應，使其工作於自動恆溫、「睡眠」和自斷電狀態。本品是電子產品研發、生產、調試和維修的安全、節能型用具，是一種全新概念的智能多功能焊接工具。
文檔編號B23K3/03GK2761335SQ20052002518
公開日2006年3月1日 申請日期2005年1月25日 優先權日2005年1月25日
發明者劉南平, 崔雁松, 袁秀英 申請人:劉南平