Ovaj projekat je objavljen i u 61. broju casopisa InfoElektronika
        

Osnovni problem na koji se nailazi kod ljubitelja elektronike, bilo da su to amateri ili oni sa iskustvom, je postizanje kvalitetnog lema. Na početku, uvek je nezgodno izdvojiti izvesnu količinu novca samo za lemilicu koja bi efikasno vršila posao. Uobičajeno je da se za početak pribegava jeftinijoj soluciji – lemilica sa "buvljaka" čija cena ne prelazi 2Eura. Ovo rešenje moze doneti dosta nevolja, i obično je za jednokratnu upotrebu. Probaćemo da to promenimo!

 

Osnovne karakteristike uređaja: Napon napajanja: 10V DC Regulisani izlaz: proporcionalna regulacija, 220V AC, max snaga potrošača 200W Regulacija: 0 – 100% nominalne snage, sa koracima od 1% Prikaz podešene snage: u procentima, na 3 LED displeja Indikacija rada regulatora: LED dioda Dodatne funkcije: Programabilan AUTO OFF tajmer (10, 60, 120, 180, 240, 300) minuta

Par godina unazad velika količina robe sa istoka po neverovatno niskim cenama donela je u prvi mah olakšanje, međutim ispostavilo se da je to ipak donelo više problema nego što se činilo. Osvrt na lemilice koje se za par eura mogu skoro svuda kupiti to i dokazuje. Autor ovog teksta je imao tu (ne)sreću da mu je od par komada koje je pazario, danas u funkciji ostala jedna lemilica. Ono što je pritom uočeno je da su te lemilice relativno upotrebljive ali u prvih 10-ak minuta od uključenja na mrezni napon . Deklarisanih 40W na lemilici je svakako tačno ali samo za nominalni napon od 220V AC. Dešava se, medjutim, da napon u mrezi iz dana u dan varira od 180V-240V u nekim domaćinstvima. Upravo tu nastaje problem. Pregrevanje! Zatim realna situacija je i drzanje lemilice pod naponom duze vreme, a često se dešava da se lemilica zaboravi preko noći pri čemu je verovatno da će i stradati, naravno opet zbog pregrevanja.

U prvi mah, autor je ovaj problem rešio uz pomoć jedne diode na red sa lemilicom i njoj paralelnim prekidačem. Kada je prekidač u kratkom spoju (dioda je premošćena) napon na lemilici je jednak naponu mreze, a ukoliko je otvoren (dioda je u funkciji) napon na lemilici je polovina napona u mrezi. Ovo je donelo dobre rezultate da lemilica potraje dovoljno dugo ali ponekad je polovina snage nedovoljna da kvalitetno zalemimo zeljeni lem. Iz tog razloga, nastao je ovaj uređaj, koji se u praksi pokazao kao odlično rešenje problema.

---

SLIKA1A Električna šema veza digitalnog regulatora snage lemilice (klikom na sliku mozete je videti detaljnije u PDF formatu)

SLIKA1B Štampana ploèica sa rasporedom elemenata

reg_lem.zip

Ovde mozete preuzeti ZIP arhivu sa PDF fajlovima šeme veza, PCB i još nekim pomocnim

---

Opis uređaja:

Osnovna komponenta je mikrokontroler PIC16F676 koji je smešten u 14-pinskom kućištu, poseduje 1024 bajta FLASH kodne memorije, 64 bajta radne memorije (SRAM) memorije i 128 EEPROM memorije. Ima u sebi interni RC oscilator na 4Mhz i 12 ulazno/izlaznih pinova, od kojih 8 mogu biti analogni ulazi sa rezolucijom od 10 bita. U njemu je objedinjena kompletna logika ovog regulatora. Osim PIC mikrokontrolera (IC1) u uređaju se nalazi i CD4094 (IC2), standardni CMOS 8-bitni šift registar, koji u ovom uređaju ima funkciju port-ekspandera, a odabran je zbog niske cene. Ostatak uređaja čine tranzistori T1-T3, čija je uloga da upravljaju multipleksom LED displeja, LED displej sa tri cifre, i prateće pasivne komponente. Iz nostalgičnih razloga, podešavanje se vrši pomoću standardnog potenciometra od 10k (R5), koji je direktno povezan na analogni ulaz RA0 mikrokontrolera. Tasteri TS1 i TS2 koriste se za ostala podešavanja uređaja. Energetski izlaz je iz bezbedonosnih razloga galvanski razdvojen, kao i napajanje uređaja, za koje je predviđen transformator. Razmišljalo se i u pravcu, da napajanje bude kapacitivnog tipa, ali smo odustali od toga iz sigurnosnih razloga. U svakom slučaju kapacitivno napajanje kao opcija dato je u PRILOGU 1. Ukoliko se odlučite da koristite kapacitivno napajanje vodite računa da je tada ceo uređaj pod mreznim naponom i da morate sve dodirne tačke čoveka i uređaja izolovati (plastično dugme za potenciometar, plastični tasteri, i ceo uređaj ugraditi u plastičnu kutiju). Prikaz podešene snage u procentima vrši se na tri multipleksirana LED displeja, takođe i prikaz odabranog vremena OFF Tajmera, kao i preostalo vreme do automatskog isključenja. Šta će biti prikazano na LED displeju biramo tasterom (TS1) , dok podešavanja vršimo tasterom TS2. Biper koji je opciono priključen na pinu 12 mikrokontrolera, sluzi da nas zvučno informiše o promeni snage ili o pritisku tastera. Grafički prikaz modova rada dat je na SLICI 2.

	Nova verzija firmwera v1.5	14.09.2004.
	Trenutna verzija firmwera (v1.5) podrzava i mogucnost da pritiskom na taster 1 pri iskljucenom stanju lemilice, imate 5 minuta predgrevanje od 100% snage, gde se zatim snaga vraca na zadatu potenciometrom. Ovo je zgodno da bi se lemilica brze zagrejala. Pri tom, na displeju je prikazano nazimenicno FUL i podesena snaga. Pritiskom na taster 2 pri iskljucenom stanju ukljucuje se podesena snaga.

---

		PRILOG1 Primer kapacitivnog napajanja uređaja
		SLIKA2 Grafički prikaz modova rada

Izlazni stepen je urađen u klasičnoj optokaplerisanoj varijanti upotrebom optotrijaka MOC3041, i trijaka BT138-600. Zaštitni RC (R8-C4) član je svakako pozeljan i nemojte ga izostavljati, jer on sprečava veliki odnos dU/dt, koji moze oštetiti trijak usled induktivnog opterećenja grejača lemilice. Takođe mozete uz neznatne prepravke upotrebiti i neki jači trijak čime bi ste omogućili priključenje i snaznijih potrošača. Mi predlazemo trijak BTA16-600B (16A/600V).

Kako se vrši regulacija?

U ovom uređaju koristi se proporcionalna regulacija, kako bi se regulisala snaga na potrošaču, u našem slučaju lemilica. Ovakav vid regulacije moguć je jedino kod grejnih tela, dok bi se primena ovakvog regulatora za regulaciju osvetljaja sijalice neslavno završila. Princip ovakve regulacije najjednostavnije je objasniti uz pomoć grafika sa slike 3. Kao što je prikazano na grafiku, ako za period T uzmemo 1 sekundu, sa t1 označimo period u kome postoji napon na potrošaču i sa t2 trajanje pauze, aproximativno mozemo uzeti da je snaga na potrošaču P_pot = P_max*(t1/(t1+t2)), a to je dalje P_pot = P_max*(t1/T). Kako je T = 1s, formula se još uprošćava i konačno iznosi P_pot = P_max*t1. Ovde vidimo da je za regulaciju snage dovoljno menjati period t1, u našem slučaju korak je 10 ms, i dobili bi smo regulaciju od 0% - 100% u 100 koraka. Naravno 0% bi značilo gašenje potrošača dok bi 100% značilo da t1tezi beskonaènosti. Ovaj princip se lako moze uočiti i posmatranjem LED diode V1 koja kada svetli označava trajanje signala, (postojanje napona na potrošaču) i obratno, kada je ugašena napon na potrošaču je jednak nuli.

Ceo ovaj proračun, ipak, treba uzeti sa određenom dozom rezerve u smislu stopostotne tačnosti, jer je ovde učinjeno dosta kompromisa da bi se objasnio princip na što lakši način. Ako se uzme učinak u praktičnom izvođenju, prikazani proračun je sasvim zadovoljavajuć bez obzira na učinjene ustupke.

SLIKA 3 Principijelni grafik proporcionalne regulacije

Realizacija:

Finalna tačka projekta je naravno je realizacija samog uređaja. Pored štampane pločice koju prilazemo uz ovaj projekat, na vama ostaje da se obratite nekoj od prodavnica elektromaterijala gde ćete kupiti veći deo komponenti potrebnih za izradu ovog regulatora, kao i da osmislite kutiju u koju bi ugradili ovaj uređaj. Jedina komponenta koja vam moze zadati malo više problema oko nabavke je LED displej modul koji objedinjuje fabrički multipleksirana tri LED displeja. Prednost ovakvog displeja je što ima samo 12 izvoda za razliku od tri klasična sa po 10 izvoda (ukupno 30), čime bi se uslozila realizacija štampane ploče. Ovaj LED displej modul mozete nabaviti kod autora projekta. Ako se ipak odlučite da sami realizujete modul uz pomoć tri obična LED displeja, od koristi vam moze biti SLIKA 4.

Povezivanje lemilice i regulatora treba izvršiti na način kao što je to prikazano na SLICI 5

Slika 5 Šema povezivanja lemilice na digitalni regulator

Ono što moramo još napomenuti je: mikrokontroler se pre upotrebe mora isprogramirati, u suprotnom uređaj neće raditi. Isprogramirani mikrokontroler mozete naruciti ovde.

Pre priključenja energetskog dela (~220V) uređaj proverite od eventualnih kratkih spojeva, loših veza, i zatim ga priključite na jednosmeran nestabilisani izvor napajanja od 9V/100mA. Za to mozete koristiti gotov izvor ili ga mozete i sami realizovati uz pomoć transformatora, greca i elektrolita of 470uF.

Ukoliko se nakon par trenutaka, po uključenju napona napajanja uređaja, na LED displeju pojavi trocifreni broj, uređaj je spreman za rad. Okretanjem osovine potenciometra R5 mozete zadavati snagu koja će biti prikazana na LED indikatoru. Sada, uređaj mozete ugraditi u plastičnu kutiju, i krenuti da testirate preostali deo uređaja – izlazni deo sa trijakom. Povezite lemilicu u kolo regulatora kao što je to prikazano na slici 5. Vodite računa da iako je elektronika neposredno oko mikrokontrolera pod niskim naponom, trijak i njegovi prateći delovi sada su pod mreznim naponom koji je opasan po zivot.

U zavisnosti od snage koju smo zadali, lemilica bi trebala da se ubrzo zagreje. Iskustvo autora je da na podešen 001% lemilica je samo mlaka i bez problema se moze drzati rukama.

Zaključak:

Ovde smo imali za cilj da vam priblizimo princip jednostavne regulacije malih i srednjih grejača, na primeru regulacije lemilice korišćenjem mikrokontrolera koji je omogućio jednostavnost uređaja uz postojanje vizuelne indikacije podešene snage, kao i još neke dodatne funkcije. Uređaj je moguće i dalje razvijati i usavršavati, dodatkom recimo fazne regulacije koja bi zahtevala detekciju prolaska napona kroz nulu, zatim moguće je uraditi povratnu spregu u vidu merenja napona na izlazu (ili ulazu) čime bi se postiglo bezmalo nulto odstupanje zadate snage, itd. Međutim, ovo bi za potrebu regulacije lemilice bilo nepotrebno, a za neke buduće projekte... videćemo. Još jedna od aktuelnih praktičnih aplikacija ovog uređaja je i regulator podnog grejanja sa zicom u plastici, ali autor ovo nije probao.

NAPOMENA: Ovim uređajem nije moguće regulisati snagu "pištolj" lemilica sa transformatorom. Pravilna upotreba podrazumeva korišćenje "štap" lemilica radnog napona 220V, koje ne sadrze elektroniku u sebi, ili bilo kakvu drugu regulaciju.

Isprogramirani mikrokontroler, 3cifreni LED displej ili HEX fajl mozete naruciti preko e-maila.