DE4039844A1 - Temperaturregeleinrichtung fuer loet- und entloetgeraete - Google Patents
Temperaturregeleinrichtung fuer loet- und entloetgeraeteInfo
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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.
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