電烙鐵溫度快速補償方法及可快速進行溫度補償的電烙鐵技術

本發明專利技術公開了一種電烙鐵溫度快速補償方法以及可快速補償溫度的電烙鐵，包括靜態溫度控制回路和動態溫度控制回路，其中，靜態溫度調節量主要取決于溫度給定信號、實時溫度檢測信號和溫度附加信號，動態溫度調節是根據卡爾曼數字濾波原理，對差分放大的溫度調控信號進行烙鐵頭熱傳導傳輸函數特征識別，只有在符合烙鐵頭熱傳導函數時才計算輸出附加溫度補償量。實施本發明專利技術，可以做到快速檢測和響應烙鐵頭熱負載的變化而不受外部干擾噪音影響，并據此對電發熱元件進行快速有效的控制保證烙鐵頭工作時運行在設定溫度上。從而徹底避免因焊接過程中焊料溫度變化造成的假焊和虛焊，有效提高焊接的速度和質量，同時，節省電能并延長烙鐵頭壽命。

Electric iron temperature quick compensation method and electric iron capable of quickly compensating temperature

The invention discloses an electric iron electric iron temperature compensation method and fast temperature compensation, including static and dynamic temperature control loop temperature control loop, the static temperature regulation mainly depends on the temperature for a given signal, the real-time temperature detection signal and the temperature of the additional signal, the dynamic temperature regulating digital filter is based on the Calman principle that was the iron head heat conduction transfer function characteristics identification of differential temperature control signal amplification, only in line with the iron head heat conduction function when calculating the output of the additional temperature compensation. The invention can achieve rapid detection and response to changes in the iron head thermal load without outside interference noise, and the electric heating element is controlled effectively to ensure the work tip when running at the set temperature. To completely avoid solder due to changes in temperature in the welding process and false welding weld, effectively improve the quality and speed of welding, and save energy and prolong the service life of the iron head.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及溫度控制技術，更具體地說，涉及一種電烙鐵溫度快速補償方法及可快速進行溫度補償的電烙鐵。
技術介紹
無鉛焊料符合環保，但要求烙鐵熱穩定性好。普通電烙鐵大多采用線性變壓器作為供電電路，輸出電壓固定，在高溫下輸出功率不足，溫度控制采用單一的絕對值溫度控制，焊接時，回溫速度慢，非常容易產生假焊、虛焊現象。也有電烙鐵對電發熱元件的溫度-功率控制采用絕對的溫度，即只對發熱元件的絕對溫度值進行采樣和控制，而無法判斷發熱元件的工作狀態和被加熱物體對熱量的需求和對溫度的影響，在溫度下降時，發熱元件的瞬態響應差，溫度回升慢，不能適用于發熱元件熱傳遞快速變化的場合，例如，電烙鐵在沒有接觸到被焊接金屬時，溫度較高，一旦接觸到較大被焊接金屬或焊接接觸時間較長時，由于熱量被快速傳導，使得電烙鐵溫度迅速下降，在被焊接金屬的表面積較大或環境溫度較低時尤其容易造成假焊和虛焊。為實時精確檢測烙鐵頭負載變化情況，就要在最短的時間里檢測到溫度細微的差異，檢測越早，控制越早，溫度響應就越快；但檢測得越早，檢測到的信號越微弱，而且要保證這種檢測不受外部干擾噪音的影響；由于烙鐵頭里同時安裝有加熱元件和溫度傳感元件，溫度傳感元件輸出的電信號與烙鐵頭實際發生溫度變化的時間可能有一個延遲，改變加熱元件功率的時間與烙鐵頭實際溫度變化本身也會有延遲，如何考慮好延遲因素、干擾因素、響應時間要求是設計一個好用的電烙鐵的關鍵。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種電烙鐵溫度快速補償方法，能夠考慮到電烙鐵在工作時，烙鐵頭溫度檢測點與烙鐵頭焊點部位實際溫度之間熱傳導的延遲及其熱傳輸規律，及時快速地檢測到烙鐵頭焊點部位的溫度變化，以便在最短時間內對電烙鐵電功率進行補償，同時要兼顧到非焊點引起的信號變化例如環境噪音等不會引起功率補償的誤動作。本專利技術的另一目的是提供一種可快速進行溫度補償的電烙鐵，對烙鐵頭溫度的任何細微焊點變化能夠快速精確地檢測，并根據檢測信號對烙鐵頭電功率進行快速精確的控制而不受外部噪音影響。本專利技術上述專利技術目的這樣解決，構造一種電烙鐵溫度快速補償方法，烙鐵頭內設置有感溫元件和發熱芯，包括以下步驟產生對應于烙鐵頭內感溫元件溫度相對數值的溫度檢測信號；根據電烙鐵設定溫度產生溫度給定信號；根據溫度調控信號產生溫度附加信號；進行差分計算，產生溫度調控信號，其中差分計算的輸入信號包括溫度檢測信號、溫度給定信號、溫度附加信號；對所述溫度調控信號進行積分比較放大處理；將積分比較放大處理后的溫度調控信號進行阻尼處理并光電耦合到受控開關電源；由受控開關電源根據耦合輸入的調控信號輸出對應的電功率到烙鐵頭內的發熱芯。在按照本專利技術提供的電烙鐵溫度快速補償方法中，所述根據溫度調控信號產生溫度附加信號包括對溫度調控信號進行微分處理的步驟。在按照本專利技術提供的電烙鐵溫度快速補償方法中，所述根據溫度調控信號產生溫度附加信號包括以下步驟對溫度調控信號進行差分放大；根據卡爾曼數字濾波原理，對差分放大的溫度調控信號進行烙鐵頭熱傳導傳輸函數特征識別，如果符合烙鐵頭熱傳導函數則判斷出現一個焊點并計算輸出附加溫度補償量；如果不符合烙鐵頭熱傳導函數則設置附加溫度補償為零，其中，烙鐵頭熱傳導函數為ΔA(t)＝(A0-A1)(1-e-t/τ)，其中，ΔA(t)是t時刻傳感器檢測到的溫度變化量，A0是傳感器檢測到的靜止平衡狀態下的溫度，A1是烙鐵頭焊接部分接觸到焊點瞬間下降到的最低溫度，τ是烙鐵頭熱傳導時間常數。在按照本專利技術提供的電烙鐵溫度快速補償方法中，差分計算輸入信號中的溫度給定信號是這樣產生的，當在一定時間內沒有檢測到焊點時產生一個使烙鐵頭保持在待機溫度的待機溫度信號。在按照本專利技術提供的電烙鐵溫度快速補償方法中，所述差分計算的輸入信號還包括關機控制信號，所述關機信號是這樣產生的，檢測到烙鐵頭處于待機溫度狀態超過規定時間則產生關機控制信號。本專利技術另一目的這樣實現，構造一種可快速進行溫度補償的電烙鐵，包括電源單元、烙鐵頭、給烙鐵頭加熱的電熱芯8、對烙鐵頭溫度進行設定的溫度給定單元6、裝在烙鐵頭內傳感烙鐵頭溫度的溫度傳感器8、連接在電源單元與電熱芯8之間的受控開關電源7，以及根據傳感器9傳感溫度和溫度給定單元6的設定溫度對受控開關電源7進行控制的控制單元，所述控制單元包括附加溫度給定單元22、積分比較放大器12、輸入端分別連接積分比較放大器12輸出端和受控開關電源7輸出端而輸出端連接所述受控開關電源7控制端的阻尼光電耦合單元10、輸入端與熱敏元件9連接的精密電阻放大器13，以及多路差分單元，多路差分單元的輸入端分別連接溫度給定單元6、附加溫度給定單元22和帶恒流源的精密電阻放大器13，多路差分單元的輸出端連接所述積分比較放大器12的輸入端。在上述按照本專利技術提供的可快速進行溫度補償的電烙鐵中，所述附加溫度給定單元是一個連接在多路差分單元輸出端與微分單元。在上述按照本專利技術提供的可快速進行溫度補償的電烙鐵中，所述附加溫度給定單元是通過以下過程的焊點檢測及回溫控制回路產生附加溫度的根據卡爾曼數字濾波原理，對差分放大的溫度調控信號進行烙鐵頭熱傳導傳輸函數特征識別，如果符合烙鐵頭熱傳導函數則判斷出現一個焊點并計算輸出附加溫度補償量；如果不符合烙鐵頭熱傳導函數則設置附加溫度補償為零，其中，烙鐵頭熱傳導函數為ΔA(t)＝(A0-A1)(1-e-t/τ)，其中，ΔA(t)是t時刻傳感器檢測到的溫度變化量，A0是傳感器檢測到的靜止平衡狀態下的溫度，A1是烙鐵頭焊接部分接觸到焊點瞬間下降到的最低溫度，τ是烙鐵頭熱傳導時間常數。在上述按照本專利技術提供的可快速進行溫度補償的電烙鐵中，所述焊點檢測及回溫控制回路包括CPU單元19、待機溫度給定單元21、差分放大單元15、脈寬調制單元17、鋸齒波發生單元18，所述多路差分單元24的多路輸入端分別連接所述溫度給定單元6、附加溫度給定單元22和精密電阻放大器13，所述多路差分單元的輸出端連接所述積分比較放大器12的輸入端，所述CPU單元19的輸出端分別連接并提供控制信號所述附加溫度給定單元20、待機溫度給定單元21和鋸齒波發生單元18，所述脈寬調制單元17的輸入端分別連接所述差分放大單元15和所述鋸齒波發生單元18而輸出端連接所述CPU單元19，所述差分放大單元15的輸入端連接所述多路差分單元24的輸出端。在上述按照本專利技術提供的可快速進行溫度補償的電烙鐵中，所述控制單元還包括由所述CPU單元19輸出單元提供驅動信號的工作狀態指示單元16以及連接在所述CPU單元19與所述多路差分單元24之間的關機控制單元23，所述工作狀態指示單元16是兩個不同顏色的發光二極管。實施本專利技術提供的電烙鐵溫度快速補償方法及可快速進行溫度補償的電烙鐵，可以做到快速檢測和響應烙鐵頭熱負載的變化而不受外部干擾噪音影響，并據此對電發熱元件進行快速有效的控制保證烙鐵頭工作時運行在設定溫度上，待機時，保持在設定的待機溫度上，并可檢測出長時間待機狀態而進入睡眠狀態。從而徹底避免因焊接過程中焊料溫度變化造成的假焊和虛焊，從而有效提高焊接的速度和質量，同時，節省電能并延長烙鐵頭壽命。附圖說明圖1是本專利技術電烙鐵溫度快速補償方法所使用的電烙鐵的結構示意圖；圖2是本專利技術可快速進行溫度補償的電烙鐵的第一實施例的邏輯框圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電烙鐵溫度快速補償方法，烙鐵頭內設置有感溫元件和發熱芯，其特征在于，包括以下步驟：產生對應于烙鐵頭內感溫元件溫度相對數值的溫度檢測信號；根據電烙鐵設定溫度產生溫度給定信號；根據溫度調控信號產生溫度附加信號；　 　進行差分計算，產生溫度調控信號，其中差分計算的輸入信號包括溫度檢測信號、溫度給定信號、溫度附加信號；對所述溫度調控信號進行積分比較放大處理；將積分比較放大處理后的溫度調控信號進行阻尼處理并光電耦合到受控開關電源；由 受控開關電源根據耦合輸入的調控信號輸出對應的電功率到烙鐵頭內的發熱芯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉剛，
申請(專利權)人：深圳斯貝克動力電子有限公司，
類型：發明
國別省市：94[中國|深圳]