Прибор для обжига изоляции проводов.
В производстве электронной техники необходимо зачищать концы многопроволочных проводников, таких как МГТФ, МГШВ и др.
В интернете есть много различных предложений по способам зачистки.
Часть предложений сводится к срезанию изоляции.
Срезание предлагается производить либо специальными клещами, либо острыми кусачками. Увидел даже предложение снимать изоляцию зубами.
Наверное, тоже вариант. Правда интересно знать, что будет с зубами после зачистки 10 000 концов?
Второй вариант снятие изоляции с провода методом обжига.
И у срезания изоляции, и у использования обжигалки (так называют прибор для снятия изоляции методом обжига) есть свои достоинства и недостатки.
Рассмотрим эти варианты.
1. Снятие специальными клещами. Требуется настройка под сечение провода.
Вариант неплохой, но при необходимости снимать изоляцию с большого количества разнокалиберных проводов слишком трудоёмкий (из-за большого разнообразия сечений проводов клещи необходимо часто перестраивать, а в некоторых случаях иметь их несколько).
И ещё — большой риск надрезать жилы или вообще их оборвать. Например, когда снимаете изоляцию с МГТФ 0,1.
2. Снятие кусачками.
Требует большого опыта. Не каждый монтажник, особенно новичок, справится. Как правило будет обрывать проводники.
3. Ну…, о зубах я вообще говорить не буду.
Наиболее надёжный, быстрый и безопасный способ — это снятие изоляции методом обжига.
Нет…, одна опасность есть – это пережёг медных проводников в проводе.
При облуживании зачищенного конца припой должен затечь под изоляцию. В случае пережога (на меди возникает цвет побежалости), припой под изоляцию не затечёт, если такой провод запаять в плату, то он довольно скоро оборвётся. Поэтому температура спиралей обжигалки не должна превышать 500 градусов (чуть красный цвет, но это зависит от сечения провода и материала изоляции) и нельзя клещи обжигалки долго задерживать на одном месте.
Здесь так же требуется некоторый опыт, но он приобретается довольно быстро.
Снятие изоляции при обжиге производится одним движением и занимает времени не более 1сек. Большой плюс в том, что не требуется никакой настройки инструмента. Ну представьте, что вам в процессе работы нужно снимать изоляцию с проводов сечением от 0,2 до 1,5.
Теперь непосредственно к теме.
Нашей компании потребовалось заменить старые обжигалки, произведённые ещё в советские времена, на что-то более современное.
Поискал в продаже готовые приборы, которые подходили бы для повседневной и длительной работы. Которые обеспечивали бы производительность, не портили провод.
В продаже имеются подходящие приборы для обжига монтажных проводов, цена 6 тыс. руб.
Задушила жаба. Нам требовалось 30 штук. Выкладывать 180 тыс. рублей очень не хотелось. Тем более, что по большей части необходимые электронные компоненты на складе имелись, есть свой монтажный участок. Также есть свой станочный участок, где есть фрезерный и токарный станок.
Так что взялся за разработку нужного изделия.
Я ввел такие функции:
1. Питание нагревательных элементов клещей обжигалки: ~3V, ток до 40A (это не означает, что через обжигалку будет протекать ток 40А);
2. Прозвонка. Она необходима для поиска КЗ (короткое замыкание) и прозвонки контрольных точек одной цепи.
3. Поскольку это всё-таки источник питания добавил выход 5V с разъёмом USB. Наверно догадываетесь зачем. У всех монтажниц имеются какие-либо гаджеты.
4. Введены два типа защиты: защита от КЗ по выходу 3V и защита от перегрева.
Разработал схемы и проекты печатных плат, чертежи корпуса и клещей для обжига, рассчитал трансформатор. Тогда я ещё работал с программой Sprint Layout, но предпочтительно работать с Altium Designer.
Примерно через месяц после рождения идеи были изготовлены 30 приборов.
Получился такой прибор как на фото, Рис. 1.
Назвал его станцией монтажника – СТМ.
Думаю, вы дальше заметите, что изображения на фотографиях будут кое в чём не совпадать с теми схемами о которых я буду рассказывать. Дело в том, что фото сделаны с первой модификации станции (СТМ-1). Но рассказывать я буду о второй (СТМ-2), в ней учтены все претензии, которые были к СТМ-1.
Рис. 1
Рис. 2
На Рис. 2 видно размещение нагревательных элементов. Нагревательные элементы (далее – НЭ) перехлёстнуты между собой. При сжатии ручек клещей упираются друг в друга. Так как НЭ включены параллельно никакого КЗ не возникает.
Сразу хочу сказать – в качестве нагревательных элементов можно использовать только нихром. Манганин и константан не годятся по прочностным характеристикам. Такие нагревательные элементы будут быстро рваться.
Нихром при нагреве даже до 1100℃ не теряет своей прочности.
Так что не советую брать провод, смотанный с проволочных резисторов, или предназначенный для изготовления проволочных резисторов, реостатов. Также если вам попадётся в руки высокоомный провод в изоляции, то его использовать нельзя, однозначно это не нихром.
Я в обжигалке использовал нихромовый провод диаметром 0,8мм. Длина проволоки в рабочей части в одном элементе ~3см.
Клещи к станции подключаются проводом МГТФ 1,5мм, длинна 1м.
Для обеспечения надёжного контакта на лицевой панели установлены гнёзда приборные, с возможностью подключения вилочных наконечников под зажим. На концах проводов установлены эти самые вилочные наконечники, Рис. 3.
Рис. 3
На фото (Рис. 1) видно, что имеется выход 12V, но на практике он оказался не востребованным, поэтому в СТМ-2 он отсутствует.
Желтый индикатор 12V в итоге заменён на красный и задействован под сигнал «Авария». Загорается при срабатывании защиты — перегрев силовых диодов на выходе 3V или КЗ на этом выходе.
Общая схема прибора.
Рис. 4
Переключатель SA2 предназначен для изменения режима нагрева. Расположен на задней стенке.
Режимы для обжига провода МГТФ:
(-) – при сечении <0,8мм;
(+) – при сечении >0,8мм.
Конденсаторы С1 и С2 предназначены для устранения высокочастотного излучения в сетевой провод. Их наличие приводит к появлению на корпусе переменного напряжения 110V. Так как емкости конденсаторов очень малы человека убить это напряжение не может, но может доставить незабываемые ощущения.
Поэтому для включения прибора в сеть используются вилка и розетка с заземлением!!!
Если вы предполагаете включать прибор в розетку без заземления, то исключите из общей схемы конденсаторы С1 и С2.
Пьезоизлучатель BQ вставлен в днище прибора.
Перечень элементов общей схемы:
Плата силовая.
Принципиальная схема силовой платы показана на Рис. 5.
Рис. 5
Сердцем схемы служит самотактируемый полумостовой драйвер, микросхема IR2153S (DA1).
Частота генерации задаётся цепочкой R7C4
f = 1 / (1.4 * (R + 75) * C)
Где R – кОм, С – нФ, f – кГц.
В данном случае установлена частота ~30 кГц.
Термистор NTC ограничивает пусковой ток при включении питающего напряжения (ток заряда конденсаторов С1С2), что предохраняет от разрушения мост VD1 и выключатель питания.
Резисторы R1-R4 ускоряют разряд высоковольтных конденсаторов С1С2 при отключении прибора от сети.
Тиристор VS выключает микросхему DA1 в случае возникновения аварийной ситуации (КЗ на выходе 3V).
Параллельно тиристору включен термоконтакт ТК. Он срабатывает при перегреве диодов VD6, VD7
В случае срабатывания защиты по КЗ нужно выключить питание и подождать пока разрядятся конденсаторы С1С2 (примерно 30 сек.).
В случае срабатывания защиты от перегрева этого недостаточно. Нужно ещё чтобы радиатор диодов остыл примерно до 60 град. Срабатывание защиты происходит при нагреве >90 град.
За 5 лет эксплуатации срабатывание защиты от перегрева произошло один раз, очень уж интенсивно работала монтажница при положении (+) переключателя SA2 (Рис. 4). Хотя радиатор можно сделать и побольше.
Сигнал защиты по току снимается со вторичной обмотки трансформатора тока ТА1. Уровень выходного тока при котором сработает защита зависит от величины сопротивления резистора R14. Уменьшение сопротивления приводит к увеличению граничного тока на выходе.
Защита от перегрева срабатывает, когда замыкается термоконтакт ТК. Он установлен на одном радиаторе с диодами VD6, VD7. Температура срабатывания 90 град.
Во всём остальном это обычный полумостовой импульсный источник питания без стабилизации.
Напряжение на контактах 10-11 зависит от положения переключателя SA2. В положении (+) будет примерно 9V. В положении (-), примерно 7,5V.
Вид силовой платы в сборе, Рис. 6.
Рис. 6
Размещение транзисторов VT1, VT2 и диодов VD6, VD7 на плате, Рис. 7.
Рис. 7
Транзисторы греются слабо. Поэтому на них закреплены маленькие П-образные радиаторы. По 2 штуки на транзистор.
А вот диоды нагреваются довольно сильно.
Радиатор диодов прикручен к плате через металлические колонки, Рис. 8. Нужно было обеспечить контакт с платой. С этого контакта снимается плюсовой потенциал 3V, см. Рис. 5.
Рис. 8
Силовой трансформатор ТV1.
Трансформатор установлен на собственной плате, Рис. 9, 10.
Рис. 9
Рис. 10
Плату трансформатора закрепил на силовой плате через пластиковые колонки.
Схема намотки ТV1, Рис. 11.
Рис. 11
TV1 схема включения, Рис. 12.
Рис. 12
Печатная плата TV1 (65х70), Рис. 13. Металлизация одинаковая с обоих сторон.
Рис. 13
Печатная плата Силовая (143х70), Рис. 14.
Рис. 14
П1 – проволочная перемычка.
Рядом с R14 имеется свободное посадочное место, может понадобится для подстройки тока срабатывания защиты при КЗ.
Сборочный чертёж, Рис. 15.
Рис. 15
Плата силовая. Перечень элементов.
Плата выходная.
Схема платы показана на Рис. 16.
Рис. 16
Включение платы в общую схему показано на Рис. 4.
На DA1 и VT1 собрана прозвонка. В этой схеме VT1 включен по схеме генератора тока. Здесь установлен порог срабатывания прозвонки 4,3 Ом. Прозвонка звонит если сопротивление цепи меньше 4,3 Ом. Щупы прозвонки подключаются к контактам 13-14.
Порог срабатывания прозвонки можно изменить подбором резистора R3. Уменьшение R3 приведёт к увеличению порога и наоборот. При данной настройке диоды прозваниваться не будут. Что является плюсом при поиске КЗ на печатной плате. Обмотки дросселей и трансформаторов будут прозваниваться только если сопротивление обмотки меньше 4,3 Ом.
Резистором R6 можно изменить громкость звучания пьезоизлучателя.
Стабилизатор DA2 обеспечивает питание прозвонки. Также с него подаётся напряжение 5V на разъём USB (контакты 16-17).
Светодиод HL1 – слаботочный.
Печатная плата, трассировка, Рис. 17 (82х35). Сделано в Altium Designer.
Рис. 17
3D модель печатной платы, Рис. 18.
Рис. 18
Данные 3D виды не являются фотографией, это виртуальные 3D модели, созданные в проекте печатной платы программой Altium Designer.
Плата через пластиковые колонки закреплена на лицевой панели.
Ссылки
Наилучшая программа сквозного проектирования печатной платы:
Принципиальная схема → Печатная плата → Документы на производство по ГОСТ.
3D модели печатных плат.
3D модели печатных плат.