DE1615243C - Elektrischer Lotkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Lötkolben mit Widerstandskörper, dessen Leistung mittels eines Halbleiterbauelements veränderbar ist.

Solche Lötkolben sind bekannt (USA.-Patentschrift 247 358). Das Halbleiterbauelement ist in diesem Fall eine Diode, die durch einen Schalter überbrückt werden kann. Diese Maßnahme beseitigt den Nachteil von in ihrer Leistung nicht veränderbaren Lötkolben, bei denen die Temperatur der Lötspitze, wenn der Lötkolben nicht benutzt wird, wesentlich über die gewünschte Löttemperatur hinaus ansteigt und nach Beendigung des Lötvorganges ebenso schnell wieder unter die Löttemperatur sinkt. Andere bekannte und betriebssichere Regelschaltungen für Lötkolben sind kompliziert, teuer und für manche Anwendungszwecke zu groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und preisgünstige Temperaturregelanordnung für einen elektrischen Lötkolben zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Lötkolben der eingangs erwähnten Art erfiiidungsgemüß darin, daß mit der Wicklung des Heizelements ein Thyristor in Reihe geschaltet ist, zu dem ein Spannungsteiler parallel geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist, wobei der eine Zweig des Spannungsteilers durch einen im Bereich des Heizelementes angeordneten Heißleiter und der andereZweig des Spannungsteilers durch eine Reihenschaltung ohmscher Widerstände mit einer Diode in Reihe mit oder parallel zu der

ίο Reihenschaltung dargestellt wird.

Eine andere Lösung stimmt mit der zuvor genannten Lösung überein, ausgenommen, daß der Abgriff des Spannungsteilers über einen Widerstand bzw. über ein Widerstandskapazitätsnetzwerk mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Längsschnittansicht des Lötspitzenendes eines elektrischen Lötkolbens und eine Schaltungsanordnung desselben,

Fig. 2 eine Abwandlung der Schaltungsanordnung. Der in Fig. I gezeigte Lötkolben hat einen Handgriff IA, an dem ein röhrenförmiger Stiel 1 befestigt ist. Der Stiel ist aus einem Blech schlechter Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus nichtrostendem Stahl und so weit rund gewalzt, daß in bekannter Weise ein Längsschlitz 2 verbleibt, der sich über die ganze Stiellänge erstreckt.

Mit Grobsitz, vorzugsweise mit Schiebesitz, ist über das äußere Ende des Stiels eine aus einem Stück bestehende Lötspitze 3 geschoben. Sie. besteht aus einem massiven Teil 4 und einem Hülsenteil 5. Im Ende des Stiels befindet sich ein elektrisches Heizelement 6, das ganz oder zum größeren Teil von der Lötspitze 3 umgeben ist. Beim Heißwerden des Heizelementes weitet sich der Stiel, wobei der Schlitz 2 breiter wird, bis das freie Ende des Stiels stramm gegen die Hülse 5 der Lötspitze 3 preßt. Beim Kaltwerden des Heizelementes wird der Schlitz wieder schmaler, so daß das Stielende wieder lose in der Hülse 5 liegt, so daß die Lötspitze leicht zu entfernen ist.

Das Heizelement 6 hat die Form einer Röhre, koaxial mit dem Stiel 1. Es besteht aus einer, in einen elektrischen Isolierstoff 8 eingebetteten schraubenförmigen Spule 7. An beide Enden der Spule sind Zuleitungen angeschweißt. Das Heizelement 6 wird in den Stiel 1 eingesetzt, worauf ein als Temperaturfühler wirkender Heißleiter 22 in das Element 6 ein- geführt wird. Der Heißleiter 22 ist mit Zuleitungen 13 A und 13 B verbunden. Obwohl die Zuleitungen 9, 13y4undl32? zur leichteren Darstellung vom Element seitwärts abgehend gezeigt sind, erstrecken sie sich tatsächlich elektrisch isoliert innerhalb des Stiels 1 zum Handgriff des Lötkolbens. Die Isolierung Ö isoliert die Wicklung 7 des Heizelementes 6 sowohl gegen den Stiel 1 als auch gegen den Heißleiter 22. Die beschriebene Herstellungsmethode des Elements 6 ist leicht und wirtschaftlich. Falls gewünscht, kann die Wicklung 7 auch eine schlangenförmige Achse haben.

Die Wicklung 7 ist mit den Klemmen L und N über ein Halbleiterbauelement, z. B. über einen als Schalter wirkenden Thyristor 21 verbunden. Eine Reilicuanordnung aus einer Diode 13, einem Festwiderstand 24, einem Trimmwiderstand 25 und einem wriiiulerliclicti Widerstand 20 liegt zwischen der Anode und '.!'•1 Stent.!elektrode des Thyristors 21. Die Schal-

tungselemente 20, 23, 24 und 25 sind unmittelbar mit der Steuerelektrode des Thyristors 21 verbunden.

Bei einer Betriebsspannung von 24 Volt sind 50 kQ für den Widerstand 20 und 25, 25 kü für den Widerstand 24 und 10OkQ Kaltwiderstand für den Heißleiter typische Werte. Der Heißleiter liegt zwischen der Steuerelektrode und der Klemme N.

Bei kaltem Kolben hat der Heißleiter einen Kaltwiderstand in der Größenanordnung von 100 kQ. Wenn an die Klemmen L und N eine Wechselspannung gelegt wird, fließt der Wechselstrom während der Wechselhalbperioden von Klemme L, durch Wicklung 7, Diode 23, Widerstandskette 24, 25, 20 und Heißleiter 22 zur Klemme N. Der Heißleiter hat in diesem Stadium, verglichen mit dem Widerstandswert der Reihenwiderstände 24, 25, 20, einen sehr hohen Wert. Sobald die Spannung zwischen den Klemmen L und N in der ersten Halbperiode etwa 2 Volt erreicht, liegt an der Steuerelektrode eine genügend hohe Spannung, um den Thyristor 21 zu »zünden«. Hierauf wird der Spannungsabfall durch den Thyristor auf etwa 0,5. Volt verringert, das ist seine Durchlaßspannung. Der »gezündete« Thyristor 21 wird natürlich für alle praktischen Zwecke die genannte Widerstandskette kurzschließen. Das setzt sofort die Leistungsaufnahme im Steuerkreis herab.

Infolgedessen wird der Lötkolben geheizt; im Grund genommen gibt es aber im Handgriff des Lötkolbens, in dem die Diode 23, die Widerstände 20, 24, 25, der Gleichrichter 21 und ein Kondensator 26 untergebracht sind, keine Verlustleistung. Das Heizelement 7 und der Heißleiter 22 liegen innerhalb des Lötkolbenstiels.

Wenn die angelegte Wechselspannung die zweite Hälfte ihrer Periode durchläuft, wechselt die Polarität der Klemme N hinsichtlich Klemme L, und es wird scheinbar überhaupt kein Strom fließen. Demzufolge ist die dem Heizelement unter diesen Bedingungen zugeführte Stromwellenform annähernd eine gleichgerichtete Halbwelle sinusförmiger Form.

Es ist möglich, durch eine vermehrte Anzahl von Steuerelementen eine Zweiwegheizung des Heizelementes vorzusehen, dabei würde aber der Wärmeverlust im Handgriff des Lötkolbens zunehmen.

Da sich das Heizelement in den Halbperioden aufheizt, fällt der Widerstand des Heißleiters schnell ab. Bei einer geregelten Temperatur von beispielsweise 250° C dürfte sein Widerstand in der Größenordnung von nur 30 ü liegen. Wenn dieser Zustand erreicht ist, steigt die Steuer/Kathodenspannung des Thyristors 21 niemals so stark an, um ihn zu zünden. Unter diesen Umständen fließt durch die Wicklung 7 des Heizelements nur ein kleiner Strom. Der gleiche Strom fließt auch durch die Widerstandskette und verursacht daher im Handgriff des Lötkolbens einen nur kleinen Wärmeverlust.

Bei einem Heizelement von etwa 40 Watt Leistungsaufnahme ist das Aufheizungs- und Abkühlungsverhältnis des Lötkolbens so, daß der Thyristor 21 von seinem volleitenden in seinen im wesentlichen nichtleitenden Zustand in Sekunden zurückgeht.

Die im Heizelement entwickelte Leistung und damit die Temperatur des Lötkolbens wird durch den Zündwinkel des Thyristors gesteuert. Er wird sowohl von der Temperatur des Heißleiters als auch vom Widerstand der Widerstandskette, einschließlich dem des Widerstandes 20, beeinflußt.

Der regelbare Widerstand 20 erlaubt daher eine Einstellung einer mittleren Lötkolbenteniperatur. Er wird mit einer sichtbaren Temperaturskala versehen, die im Werk mit Hilfe des Widerstandes 25.geeicht wird.

Die angegebenen Werte der Schaltungselemente gelten für einen Lötkolben, der aus einer Niederspannungsquelle, z. B. 24 Volt/50 Per betrieben wird. Für einen Betrieb unmittelbar aus dem Starkstromnetz müssen die Werte natürlich entsprechend geändert werden.

Fig. 2 stellt eine Abwandlung der Fig. 1 dar, deren Schaltungsanordnung für einen großen Spannungsbereich ohne Einstellung verwendbar ist. Bei dieser Ausführungsfonn wird die Anpassungsfälligkeit dadurch erreicht, daß der Thyristor in den Scheitelbereichen der angelegten Spannung nichtleitend ist. Zu diesem Zweck wird er in der späteren Hälfte der Wechsel-Halbperiode gezündet, so daß der Strom nur während des Abfalls zu Null hin Hießt. Das bewirkt ein Phasenschieberkreis 27, der aus einem zwischen der Steuerelektrode und dem Verbindungspunkt des Widerstandes 20 und des Heißleiters 22 angeschlossenen Widerstandskapazitätsnetzwerk besteht. Demgemäß wird die Phasenverzögerung größer als π/₂ bei der Nennfrequenz sein, d. h. größer als zwei Hundertstel einer Sekunde, aber kleiner als ein Hundertstel einer Sekunde bei 50 Per. Die Widerstände des Stromkreises 27 liefern einen konstanten Scheinwiderstand, den'Gleichstrompfad vom Heißleiter 22 zur Steuerelektrode des Thyristors 21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Lötkolben mit Widerstandsheizkörper, dessen Leistung mittels eines Halbleiterbauelements veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Wicklung (7) des Heizelements (6) ein Thyristor (21) in Reihe geschaltet ist, zu welchem ein Spannungsteiler (20, 22 bis 25) parallel geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode des Thyristors (21) verbunden ist, wobei der eine Zweig des Spannungsteilers (20, 22 bis 25) durch einen im Bereich des Heizelements (6) angeordneten Heißleiter (22) und der andere Zweig des Spannungsteilers durch eine Reihenschaltung ohmscher Widerstände (20, 24, 25) mit einer Diode (23) in Reihe mit oder parallel zu der Reihenschaltung (20, 24, 25) dargestellt wird.

2. Elektrischer Lötkolben mit Widerstandsheizkörper, dessen Leistung mittels eines Halbleiterbauelements veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Wicklung (7) des Heizelements (6) ein Thyristor (21) in Reihe geschaltet ist, zu welchem ein Spannungsteiler (20, 22 bis 25) parallel geschaltet ist, dessen Abgriff über einen Widerstand (27) bzw. über ein Widerstandskapazitätswerk mit der Steuerelektrode des Thyristors (21) verbunden ist.

3. Lötkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Widerstände (20, 24, 25) des Spannungsteilers zwecks Einstellung des Temperaturbereichs einstellbar ist bzw. sind.

4. Lötkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiter (22) zwischen Kathode und Steuerelektrode des Thyristors (21) angeschlossen ist.

5. Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schaltungselemente mit Ausnahme des Heißleiters (22) und des Heizelements (6) im Handgriff des Lötkolbens untergebracht sind.