專利名稱：一種智能焊臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊接電子產(chǎn)品用的無鉛焊接裝置，特別是一種焊接裝置的控 制箱及手柄。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)無鉛焊臺采用恒功率加熱的方式，控制箱開啟后，手柄便處于持續(xù)加熱的狀 態(tài)，其缺點(diǎn)如下1、回溫速度慢。傳統(tǒng)的無鉛焊臺開啟后，從室溫上升到300°C需要20-45秒，回溫 的速率遠(yuǎn)不能滿足無鉛焊接的需求。2、焊接不安全。傳統(tǒng)無鉛焊臺焊接時(shí)的溫度需要在350-450°C高溫區(qū)，但過高的溫 度會降低焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度，更會對元器件及PCB造成損害。3、能耗高、壽命短。傳統(tǒng)的焊臺因性能限制，不能設(shè)置睡眠功能，導(dǎo)致了焊咀大部 分時(shí)間都是在高溫空燒狀態(tài)，既大幅度減少了焊咀的使用壽命又極大的造成了能源浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種使用壽命長、節(jié)能、回溫速度快、 性能好的智能焊臺。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種智能焊臺，包括控制箱和手柄，所述手柄設(shè)置有加熱裝置，所述手柄內(nèi)設(shè)置有 溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器，所述控制箱包括主控電路、功率控制電路和供電電源電路， 所述主控電路的輸入端與溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器電連接，所述功率控制電路的功率 輸入端與供電電源電路電連接，信號輸入端與主控電路電連接，輸出端與加熱裝置電連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述手柄包括把手、焊鐵頭、連接把手和焊鐵頭的 鐵管，所述振動(dòng)傳感器安裝在把手內(nèi)，所述溫度偵測傳感器和加熱裝置安裝在鐵管內(nèi)靠近 焊鐵頭的一端。所述主控電路包括主控制單片機(jī)，所述主控制單片機(jī)連接有顯示電路、鍵盤電路、 數(shù)據(jù)存儲器，所述溫度偵測傳感器、振動(dòng)傳感器和功率控制電路均與所述主控制單片機(jī)電 連接。所述溫度偵測傳感器通過信號采集放大電路連接主控制單片機(jī)。所述加熱裝置為感應(yīng)線圈組，所述感應(yīng)線圈組外包擠有絕緣膜和隔熱材料。所述功率控制電路為變頻電路。所述功率控制電路包括變頻控制器、高頻逆變電路和低頻電源供電回路，所述變 頻控制器的輸入端與主控制單片機(jī)相連，輸出端接高頻逆變電路的控制信號輸入端，所述 高頻逆變電路的功率輸入端接低頻電源供電回路，輸出端接感應(yīng)線圈組。所述變頻控制器的輸入端通過光電隔離器與主控制單片機(jī)相連。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的手柄內(nèi)設(shè)置有溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器，控制箱包括主控電路和功率控制電路，溫度偵測傳感器能實(shí)施檢測焊鐵頭的溫度并 反饋給主控電路，主控電路根據(jù)焊點(diǎn)及元器件的大小，自動(dòng)調(diào)整功率控制電路的輸出功率， 確保在無鉛焊接工藝窗口內(nèi)得到高效的，可靠的焊接質(zhì)量，振動(dòng)傳感器能檢測到手柄是從 焊臺上取下還是放在焊臺上，手柄放在焊臺上一定時(shí)間后，功率控制電路輸出一個(gè)較小功 率使鐵焊頭維持一個(gè)較低溫度，通過實(shí)現(xiàn)智能睡眠功能，降低能耗又保護(hù)焊嘴，提高工作壽 命，而在手柄是從焊臺上取下時(shí)，主控電路能夠綜合焊鐵頭的當(dāng)前溫度，控制功率控制電路 輸出功率，使焊鐵頭迅速回溫，達(dá)到焊接所需的溫度，回溫速度快，可實(shí)現(xiàn)即取即用。特別是本實(shí)用新型的加熱裝置為感應(yīng)線圈組，功率控制電路為變頻電路，形成高 頻率磁感應(yīng)式結(jié)構(gòu)，控制臺通過變頻，產(chǎn)生高頻變頻信號給感應(yīng)線圈組，使感應(yīng)線圈組因磁 滯現(xiàn)象產(chǎn)生渦流信號，渦流信號會改變焊鐵頭的溫度，通過控制臺改變磁場的變化頻率來 改變焊鐵頭的溫度，由于感應(yīng)線圈組本身不是發(fā)熱元件，使用壽命更長，電熱轉(zhuǎn)換效率更 高，而且溫度易于精確控制，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、無空氣污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種電 子產(chǎn)品生產(chǎn)電子焊接領(lǐng)域，適用于大、小焊點(diǎn)，無鉛、低溫、0201等SMT元件的焊接。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理方框圖；圖2是手柄結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A處的放大圖；圖4是主控電路部分電路圖；圖5是功率控制電路部分電路圖。
具體實(shí)施方式
參照圖2、圖3，一種智能焊臺，包括控制箱和手柄，所述手柄包括把手15、焊鐵頭 12、連接把手15和焊鐵頭12的鐵管14，所述振動(dòng)傳感器8安裝在把手15內(nèi)，所述鉬熱阻溫 度偵測傳感器7和加熱裝置安裝在鐵管14內(nèi)靠近焊鐵頭12的一端，所述加熱裝置為感應(yīng) 線圈組11，所述感應(yīng)線圈組11外包擠有絕緣膜和隔熱材料。參照
圖1，所述控制箱包括主控電路、功率控制電路和供電電源電路，所述主控電 路的輸入端與溫度偵測傳感器7和振動(dòng)傳感器8電連接，所述功率控制電路的功率輸入端 與供電電源電路電連接，信號輸入端與主控電路電連接，輸出端與加熱裝置電連接，該主控 電路包括主控制單片機(jī)1，所述主控制單片機(jī)1連接有顯示電路3、鍵盤電路4、數(shù)據(jù)存儲器 5，所述溫度偵測傳感器7、振動(dòng)傳感器8和功率控制電路均與所述主控制單片機(jī)1電連接。 所述溫度偵測傳感器7通過信號采集放大電路6連接主控制單片機(jī)1。主控電路的電路圖參見圖4，本實(shí)用新型的主控電路以智能控制單片機(jī)為核心，采 用一個(gè)溫度類型模擬量的控制系統(tǒng)。主要目的是一個(gè)通過模擬量處理模塊來實(shí)現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng) 控制的，可分為三個(gè)部分信號采集處理部分，可編程控制器部分。溫度信號由鉬熱阻采集， 變換為電阻信號后，直接送人熱電阻/電阻信號輸入模塊(IC2 0P07)。在此模塊中產(chǎn)生對 應(yīng)的A/D數(shù)字值，處理中直接使用的轉(zhuǎn)換值，無需在硬件級電路上作其他處理。信號采集處理部分以IC2 0P07為核心，是一個(gè)模擬采集放大器由Li，C14，R12，R17, D12, D13, RIO, R13, D14, Dll, C7, R14, R9, RVl, R9, Rll, C18, C19, IC2, C6 組成，采集的
模擬放大直接輸入控制單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過顯示電路3顯示出來。本實(shí)用新型的控制算法為時(shí)間最優(yōu)的控制方法時(shí)間最優(yōu)的控制方法就是將開關(guān)控制和PID算法相結(jié)合的一種控制方法。其基本 思想是在當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度值相差大于閾值α?xí)r，啟用開關(guān)控制，即全功率加熱。當(dāng)目 標(biāo)溫度與當(dāng)前值的差值在閾值α以內(nèi)時(shí)，再采用PID算法進(jìn)行控制參數(shù)的整定。時(shí)間最優(yōu) 控制方法可用公式形式表示如下I r (K) -C (K) I = e (K)當(dāng)6(1()>(1開關(guān)控制當(dāng)e (K) < α 控制 PID式中r(K)表示當(dāng)前溫度，c(K)表示目標(biāo)溫度，e(K)為溫度差?？删幊炭刂破鞑糠?由開關(guān)Si，S2，S3構(gòu)成的鍵盤電路4，和存儲IC393C46B及其外設(shè)電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲器5 組成。通過開關(guān)Si，S2，S3外設(shè)各種參數(shù)存儲于IC3 93C46B內(nèi)。通過控制臺上用鍵盤電路 4操作設(shè)置該智能焊臺的溫度范圍，工作時(shí)間，動(dòng)作，工作范圍，負(fù)載大小數(shù)據(jù)等狀態(tài)數(shù)據(jù)存 儲于數(shù)據(jù)存儲器，通過溫度傳感器，振動(dòng)傳感器，內(nèi)部時(shí)鐘，溫度變化率，負(fù)載變化情況同存 儲器的信息比較，將判定結(jié)果傳給CPU及其控制電路，使智能焊臺控溫，數(shù)字調(diào)溫，加熱，節(jié) 能休眠，自動(dòng)關(guān)機(jī)，不良故障報(bào)警等。所述功率控制電路為變頻電路。所述功率控制電路包括變頻控制器2、高頻逆變電 路10和低頻電源供電回路9，所述變頻控制器2的輸入端與主控制單片機(jī)1相連，輸出端接 高頻逆變電路10的控制信號輸入端，所述高頻逆變電路10的功率輸入端接低頻電源供電 回路9，輸出端接感應(yīng)線圈組11。功率控制電路的電路圖參見圖5，所示THl，T1、Cl、BRl，C2構(gòu)成網(wǎng)路濾波電路，THl 為熱敏電阻，限制系統(tǒng)上電和逆變啟動(dòng)瞬間的浪涌電流。Q4、Q5為功放三極管，與無感電容 C2、C3構(gòu)成逆變電路，在SG3525 11腳工作階段，Q5導(dǎo)通，經(jīng)T4，U4，電容C2經(jīng)U4、C9，T2 放電，同時(shí)對C3進(jìn)行充電。在SG3525 14腳工作階段，Q4導(dǎo)通，Q5截止，工作原理相同，電 流方向相反。這樣在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)在高壓包初級端上形成200kHz的交變方波。通過調(diào) 節(jié)開關(guān)管的占空比，可改變高壓包次級輸出平均電壓。因?yàn)橹麟娐窞殡妷簲夭?，存在著大?流的沖擊，為此，本裝置采用場效應(yīng)管復(fù)合使用，有與采用復(fù)合使用所以加載在高頻逆變T2 的交變方波位400kHz，本電路選FAIRCHILD公司的產(chǎn)品SSS7N60B比較適合，VDSS = 600V, RDS(ON) = 1.2Ω, ID = 7A，同時(shí)，它用絕緣T0220封裝，為防止兩個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間不對 稱引起高壓包偏磁和直流磁飽和，在電路中串入隔直電容C9來自動(dòng)平衡變壓器一次電壓 側(cè)的直流分量。對R1、R2取相同電阻值作為平衡電阻可使C2與C3充電電壓相等，Rl, R2， C2，C3，U3，U4，C9，T2構(gòu)成放電和吸收電路。功率控制電路以SG3525為核心，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方式，輸出功率外部 (Rvl)可調(diào)，且外部調(diào)節(jié)信號變化范圍為0 5V，這樣使得反饋信號比較精確，能精確地控 制占空比調(diào)節(jié)輸出電壓，提高了穩(wěn)壓精度SG3525形成的控制脈沖信號頻率f由下式?jīng)Q定 f = 1/CT*(0. 7*RT+3*RD)；式中CT是5腳上的連接電容(C15)，RT是6腳上的連接電阻 (R17)，RD是5腳和7腳之間的連接電阻(R18)。通過改變6號腳(RV2)的電流大小，實(shí)際 上就等效于改變RT的大小，由公式可知，這樣就也就調(diào)節(jié)了 SG3525輸出的控制信號頻率。式中CT、RT分別是與管腳5、管腳6相連的振蕩器的電容和電阻，Rd為放電端電阻值，與 管腳7相連。CT、RT、Rd分別為圖中的C15、R17、R18，取值分別為680pF、510 Ω、10 Ω，由于 管腳5與管腳7之間放電電阻R18的存在，使得兩路輸出信號之間存在一定的死區(qū)時(shí)間，從 而避免同一橋臂的場效應(yīng)管出現(xiàn)直通的現(xiàn)象。死區(qū)時(shí)間由R18與C15共同決定，即TD = 3*R18*C15。管腳8接一個(gè)電容來實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，該電容由內(nèi)部5V基準(zhǔn)參考電壓的50 μ A恒 流源充電，使占空比由小到大(50% )變化，減少了開機(jī)時(shí)對場效應(yīng)管的沖擊。SG3525的輸出經(jīng)過推挽電路后，兩路相位相反的脈沖波加至脈沖變壓器原邊的兩 端構(gòu)成差分輸入，形成交變驅(qū)動(dòng)，兩路隔離的輸出分別經(jīng)驅(qū)動(dòng)IGBT。為了保證脈沖輸出電壓的平穩(wěn)，需要增大高頻電源輸出電壓保持能力，并要耐受 沖擊電流而不至于保護(hù)動(dòng)作，為了減小沖擊帶來的異常(尖峰，下降等)，宜在負(fù)載端設(shè)置 儲能電容，本實(shí)用新型在IGBT前端設(shè)有儲存電容C2，C3同R1，R2構(gòu)成一個(gè)重放電回路。同 時(shí)，儲能電容必須選用ESR小，高頻性能好的電解電容。所述變頻控制器2的輸入端通過光電隔離器IC (圖4中的光耦PC817C)2與主控 制單片機(jī)1相連，由于高頻變頻電源電路主電路和控制驅(qū)動(dòng)電路的參考電位不同，為避免 各部分相互干擾，采用光電隔離，提高系統(tǒng)抗干擾能力。系統(tǒng)所選擇的PWM信號頻率遠(yuǎn)低于 光耦PC817C的工作頻率上限，因此SG3525輸出的PWM信號經(jīng)PC817C隔離后可以直接送入 SG3525芯片2腳，驅(qū)動(dòng)或控制高頻變頻信號產(chǎn)生或停止，增強(qiáng)了系統(tǒng)安全性。本實(shí)用新型的手柄內(nèi)設(shè)置有溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器，控制箱包括主控電路 和功率控制電路，溫度偵測傳感器能實(shí)施檢測焊鐵頭的溫度并反饋給主控電路，主控電路 根據(jù)焊點(diǎn)及元器件的大小，自動(dòng)調(diào)整功率控制電路的輸出功率，確保在無鉛焊接工藝窗口 內(nèi)得到高效的，可靠的焊接質(zhì)量，振動(dòng)傳感器能檢測到手柄是從焊臺上取下還是放在焊臺 上，手柄放在焊臺上一定時(shí)間后，功率控制電路輸出一個(gè)較小功率使鐵焊頭維持一個(gè)較低 溫度，通過實(shí)現(xiàn)智能睡眠功能，降低能耗又保護(hù)焊嘴，提高工作壽命，而在手柄是從焊臺上 取下時(shí)，主控電路能夠綜合焊鐵頭的當(dāng)前溫度，控制功率控制電路輸出功率，使焊鐵頭迅速 回溫，達(dá)到焊接所需的溫度，回溫速度快，可實(shí)現(xiàn)即取即用。特別是本實(shí)用新型的加熱裝置為感應(yīng)線圈組，功率控制電路為變頻電路，形成高 頻率磁感應(yīng)式結(jié)構(gòu)，控制臺通過變頻，產(chǎn)生高頻變頻信號給感應(yīng)線圈組，使感應(yīng)線圈組因磁 滯現(xiàn)象產(chǎn)生渦流信號，渦流信號會改變焊鐵頭的溫度，通過控制臺改變磁場的變化頻率來 改變焊鐵頭的溫度，由于感應(yīng)線圈組本身不是發(fā)熱元件，使用壽命更長，電熱轉(zhuǎn)換效率更 高，而且溫度易于精確控制，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、無空氣污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種電 子產(chǎn)品生產(chǎn)電子焊接領(lǐng)域，適用于大、小焊點(diǎn)，無鉛、低溫、0201等SMT元件的焊接。
權(quán)利要求1.一種智能焊臺，包括控制箱和手柄，所述手柄設(shè)置有加熱裝置，其特征在于所述手柄 內(nèi)設(shè)置有溫度偵測傳感器(7)和振動(dòng)傳感器(8)，所述控制箱包括主控電路、功率控制電路 和供電電源電路，所述主控電路的輸入端與溫度偵測傳感器(7)和振動(dòng)傳感器(8)電連接， 所述功率控制電路的功率輸入端與供電電源電路電連接，信號輸入端與主控電路電連接， 輸出端與加熱裝置電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能焊臺，其特征在于所述手柄包括把手(15)、焊鐵頭(12)、 連接把手(15)和焊鐵頭(12)的鐵管(14)，所述振動(dòng)傳感器⑶安裝在把手(15)內(nèi)，所述 溫度偵測傳感器⑵和加熱裝置安裝在鐵管(14)內(nèi)靠近焊鐵頭(12)的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能焊臺，其特征在于所述主控電路包括主控制單片機(jī)(1)， 所述主控制單片機(jī)(1)連接有顯示電路(3)、鍵盤電路G)、數(shù)據(jù)存儲器(5)，所述溫度偵測 傳感器(7)、振動(dòng)傳感器(8)和功率控制電路均與所述主控制單片機(jī)(1)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能焊臺，其特征在于所述溫度偵測傳感器(7)通過信號采 集放大電路(6)連接主控制單片機(jī)(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能焊臺，其特征在于所述加熱裝置為感應(yīng)線圈組(11)，所 述感應(yīng)線圈組(11)外包擠有絕緣膜和隔熱材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3或5所述的智能焊臺，其特征在于所述功率控制電路為變頻電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能焊臺，其特征在于所述功率控制電路包括變頻控制器 O)、高頻逆變電路(10)和低頻電源供電回路(9)，所述變頻控制器O)的輸入端與主控制 單片機(jī)(1)相連，輸出端接高頻逆變電路(10)的控制信號輸入端，所述高頻逆變電路(10) 的功率輸入端接低頻電源供電回路(9)，輸出端接感應(yīng)線圈組(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的智能焊臺，其特征在于所述變頻控制器O)的輸入端通 過光電隔離器(IC2)與主控制單片機(jī)(1)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能焊臺，包括控制箱和手柄，所述手柄設(shè)置有加熱裝置，所述手柄內(nèi)設(shè)置有溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器，所述控制箱包括主控電路、功率控制電路和供電電源電路，所述主控電路的輸入端與溫度偵測傳感器和振動(dòng)傳感器電連接，所述功率控制電路的功率輸入端與供電電源電路電連接，信號輸入端與主控電路電連接，輸出端與加熱裝置電連接。該裝置廣泛用于各種電子產(chǎn)品生產(chǎn)電子焊接領(lǐng)域，適用于大、小焊點(diǎn)，無鉛、低溫、0201等SMT元件的焊接。
文檔編號B23K3/02GK201841333SQ201020266549
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者丁茂宏, 熊國元 申請人:丁茂宏, 熊國元