biiiiiniiiiiK!i
^УмтраЗбцКобой
ПАЯЛЬНИК
D лаборатории ультразвука Киевской
ГЭС-2 разработана схема и кон-
струкция ультразвукового паяльника
УЗПУ-5, предназначенного для луже-
ния и пайки мягкими припоями дета-
лей из алюминия и его сплавов.
Благодаря применению новой ори-
гинальной системы возбуждения уда-
лось добиться значительного упроще-
ния генератора и конструкции паяль-
ника по сравнению с существующими
образцами ультразвуковых паяльни-
ков.
Магнитострикционный вибратор, яв-
ляющийся основным элементом уль-
тразвукового паяльника, может быть
представлен эквивалентной схемой,
изображенной на рис. 1, где — ин-
дуктивность обмотки возбуждения,
— сопротивление потерь в сердеч-
нике преобразователя,	— ин-
дуктивность, емкость и сопротивление,
эквивалентные механическим парамет-
рам преобразователя. Мощность, выде-
ляемая на сопротивлении /?м, пропор-
циональна мощности механических ко-
лебаний, излучаемой преобразователем.
Очевидно, что излучаемая мощность
максимальна при резонансе в контуре
ГМСМЯМ. Резонансная частота этого
контура, зависящая от механических
параметров вибратора (длины жала
паяльника, характера контакта с при-
Рис. I
поем, температуры и др.), в процессе
работы паяльника изменяется на 3—
5%. При постоянной частоте генерато-
ра из-за высокой добротности контура
^-мСм7?м такие изменения приведут к
падению излучаемой мощности в не-
сколько раз, что является совершенно
недопустимым.
Генератор ультразвукового паяль-
ника должен иметь автоматическую
подстройку частоты генерируемых ко-
лебаний при изменении резонансной
частоты преобразователя с целью обес-
печения постоянства излучаемой мощ-
ности ультразвуковых колебаний.
М. Цалюк, И. Юденков
В журнале «Радио» № 7 за 1956 год
было помещено описание ультразву-
кового паяльника, где автоматическая
подстройка частоты осуществляется
включением в цепь обратной связи ге-
нератора механического преобразова-
теля емкостного типа. Такой преобра-
зователь обладает весьма низкой чув-
ствительностью, вследствие чего не-
обходимы несколько каскадов усиле-
ния в цепи обратной связи, что сильно
усложняет генератор.
В описываемом ультразвуковом па-
яльнике автоматическая подстройка
генератора производится без электро-
механических преобразователей. Это
позволило, во-первых, упростить кон-
струкцию паяльника, а во-вторых,
значительно упростить схему генера-
тора, повысив в то же время надеж-
ность работы устройства.
Вибратор паяльника, конструкция
которого изображена на рис. 2, содер-
жит три основных элемента: жало,
магнитострикционный элемент и сое-
динительный стержень. Жало выпол-
нено из прутка красной меди диамет-
Рис. 2
Рис. 3
ром 9 мм, длиной 135 мм. Соедини-
тельный стержень изготовлен из угле-
родистой стали типа СТ-2, по разме-
рам, указанным на рис. 3.
Магнитострикционный элемент со-
стоит из сердечника и обмотки. Сер-
дечник склеивается клеем БФ-2 из
отожженных никелевых пластин, раз-
меры которых дапы на рис. 4, толщи-
на набора 8—8,5 мм. Обмотка возбуж-
дения выполнена проводом ПЭВ 0,8—•
1,0 в один слой и состоит из 72 витков.
Каркасы делаются из прессшпана или
текстолита толщиной 0,7 — 1,0 мм.
Магнитострикционный преобразова-
тель и соединительный стержень при-
паиваются друг к другу твердым сереб-
ряным припоем с возможно более низ-
кой температурой плавления, соеди-
нительный стержень и жало скреп-
ляются латунным припоем.
Вибратор имеет резонансную часто-
ту около 20 кгц, причем по его длине
укладывается три стоячих полуволны,
как показано на рис. 2. Крепление ви-
братора можно осуществить в узлах
стоячих волн в месте соединения жала
и стержня и на расстоянии 1,'3 длины
жала от его свободного конца.
Резонансная кривая вибратора пока-
W4
Рис, 4
зана на рис. 5. Измерения производи-
лись при постоянном токе поляриза-
ции /0=2 а и переменном рабочем то-
ке /р=0,1 а.
На рис. 6 приведена принципиаль-
ная схема генератора ультразвуково-
го паяльника. Как видно из рисунка,
генератор представляет собой двух-
тактный усилитель мощности, охва-
ченный положительной обратной
связью по току. Нагрузкой генератора
является обмотка магнитострикцион-
ного вибратора, зашунтированная кон-
РАДИО № 5
денсатором С5. Наличие этого конден-
сатора практически разгружает гене-
ратор от реактивной нагрузки (индук-
тивность обмотки преобразователя) во
всем рабочем диапазоне частот. Поэто-
му ток нагрузки максимален на часто-
те резонанса вибратора, а фазовый угол
напряжения на нагрузке на этой ча-
стоте равен 0, вследствие этого генера-
тор самовозбуждается на частоте, рав-
ной собственной резонансной частоте
вибратора.
Напряжение обратной связи, возни-
кающее на первичной обмотке транс-
форматора связи Трг, повышается
этим трансформатором и через цепоч-
ки С2/?, и С,/?2 подается на управляю-
щие сети ламп в нужных фазах.
Емкость конденсатора С, должна
компенсировать индуктивность пер-
вичной обмотки Трх на частоте 20 кгц.
Трансформатор Трг— понижающий
и служит для согласования нагрузки
с выходом генератора.
Схема генератора несложна вслед-
ствие того, что питание цепей анода и
экранирующих сеток ламп, а также по-
ляризация магнитострикционного пре-
образователя производятся перемен-
ным током. При таком режиме питания
генератор возбуждается прерывисто,
с частотой чередования 50 гц и часто-
той заполнения, равной собственной
резонансной частоте вибратора. Коле-
бания длятся примерно ’/<• и а/а
периода, лампы заперты; в таком
режиме удается получить большую им-
пульсную мощность колебаний. На
экранирующие сетки ламп подается пе-
ременное напряжение 220 в, на аноды
ламп — переменное напряжение 400 в.
Источником тока поляризации явля-
ется обмотка III силового трансфор-
матора Тр3, зашунтированная конден-
сатором С4. Включение источника то-
ка поляризации последовательно с
нагрузкой позволяет избавиться от
громоздкого заграждающего дросселя
в его цепи.
Сопротивление 7?3 служит для уста-
новления оптимального значения тока
поляризации (1,7—2,0 а).
Описываемый генератор допускает
работу как с ультразвуковым паяль-
ником, так и с ультразвуковой лудиль-
ной ванной,
Генератор монтируется на прямо-
угольном шасси размерами 210Х 110Х
Х60 мм. Шасси закрепляется в метал-
лическом ящике, в котором также смон-
тирована ванна и при переноске укла-
дывается паяльник.
Габариты ящика 330X230X 110 мм.
Общий вес устройства 4,8 кг.
Трансформатор связи Тр, выполня-
ется на каркасе из любого электроизо-
ляционного материала, наружный ди-
аметр каркаса 10 мм. Сначала прово-
дом ПЭЛШО 0,1 производится намот-
ка вторичной обмотки, содержащей
2Х 600 витков, длина намотки 25 мм.
Первичная обмотка содержит 50 вит-
ков провода ПЭЛ 1,08 и располагается
поверх вторичной.
В качестве сердечника для выходно-
го трансформатора Тр2 лучше всего ис-
пользовать Ш-образные пластины вы-
сокочастотной трансформаторной ста-
ли Э44 толщиной 0,1 мм. Сечение сер-
дечника в этом случае может быть 1,8—
2 см2. Однако можно также применить
широко распространенную сталь Э42
толщиной 0,35 мм, увеличив сечение
сердечника до 3,5—4 см2.
Рис. 6
Первичная обмотка выходного тран-
сформатора содержит 2x400 витков
провода ПЭЛ 0,15, вторичная — 60
витков провода ПЭЛ 1,08.
Силовой трансформатор Тр, имеет
сердечник Ш20Х20. Обмотки его со-
держат: I — 1980 витков провода
ПЭЛ 0,31+2000 витков ПЭЛ 0,19;
II —57 витков ПЭЛ 0,93 и III —
40 витков ПЭЛ 0,8.
Обмотка подогрева паяльника дол-
жна быть рассчитана на мощность
110-4—115 etn, она содержит два слоя,
намотанных нихромовым проводом
диаметром 0,2 мм, и имеет в холодном
состоянии сопротивление 400 ом.
Следует обратить особое внимание
на конструкцию обмотки подогрева
Она должна быть намотана на карка-
се, имеющем соединение с жалом толь-
ко в узлах стоячих волн.
При наличии правильно изготовлен-
ного вибратора и трансформатора Tpt
налаживание генератора для ультра-
звукового паяльника осуществляется
весьма просто и заключается в следую-
щем. При выключенном анодном напря-
жении генератор включается в сеть
и путем подбора сопротивления 7?s в
цепи обмотки вибратора устанавливает-
ся ток поляризации 1,84-2 а.
С помощью выключателя ВК2 по-
дается анодное напряжение на лампы.
Если генератор при этом не возбуж-
дается, то необходимо поменять места-
ми крайние выводы любой из обмоток
трансформатора Тр\. Возбуждение ге-
нератора проверяется путем замера
переменного напряжения на управляю-
щих сетках ламп любым вольтметром
(например, ТТ-1). После этого переме-
щением магнетитового сердечника тран-
сформатора Tpt (или изменением вели-
чины емкости конденсатора С,) доби-
ваются работы генератора на резо-
нансной частоте вибратора, которая
как указывалось, должна быть равной
примерно 20 кгц.
При правильной настройке генера-
тора вибратор издает негромкое харак-
терное шипение, которое усиливается
при контакте жала с припоем. Если
жало работающего паяльника прижать
к свободной металлической пластинке
(ножовочное полотно, пинцет), послед-
няя начинает издавать неприятный
«визжащий» звук.
Настроенный таким образом генера-
тор в дальнейшем работает устойчиво,
независимо от изменения резонансной
частоты вибратора, немного меняющей-
ся в процессе работы.
РАДИО №6
55