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Hallo alle,

habe mir eine günstige Lötstation zugelegt, die angeblich eine Temperaturregelung innehaben soll. Nach Inbetriebnahme ist mir aber aufgefallen, dass es sich dabei entweder um gar keine Regelung bzw. nur um eine Steuerung handeln kann, oder eine mir unbekannte Art von Pseudoregelung. Also habe ich das Ding aufgemacht und in mühseeliger Arbeit den Schaltplan davon gezeichnet:



Eine Regelung ist ja dadurch gekennzeichnet, dass es eine Meßgröße (Meßspannung U(T)) gibt, die von einer Ausgangsgröße abgeleitet wird und als Rückführgröße der Regelung als Eingangsgröße zurückgegeben wird. Und mit einer Stellgröße verglichen wird. Theorie der Regelung und blabla, habe ich alles mal gelernt, Regelabweichung etc.... da muß jetzt nicht mehr genauer drauf eingegangen werden, man versteht glaube ich. Die Rückführungsgröße wäre eine Spannung in direkter Abhängigkeit von der Temperatur des Lötkolbens, wenn diese mithilfe eines Thermoelementes erfasst würde. Dem ist aber nicht so; stattdessen ist die Rückführgröße eine Spannung über einem Shunt "R3, 0R33" in Reihe zum Lötkolben.

1. Frage: Das interne Heizelement ist ein keramisches, ist da eine Konstantan-Heizwicklung drin oder etwas anderes? Konstantan hat ja eigentlich keinen oder nur einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten; ist die Schaltung dadurch dann vielleicht einer Messung der Spannung am Shunt in Reihe zum temperaturabhängigen Heizelementwiderstand zugrundeliegend?

Das komische, was mich stutzig gemacht hat: Der Stellbereich geht mit einem Potie an einer Skala von 150°C bis 450°C, und von 150 bis ca. 300°C blinkt die LED parallel zum Lötkolben mit variablem Tastverhältnis. Ab 300°C blinkt die LED erst mal nicht mehr, nach gewisser Zeit blinkt sie dann, der Lötkolben wird gepulst (ist sowas wie ne Schwingungspaketsteuerung dann).

2. Frage: Handelt es sich hier etwa doch um eine Regelung im klassischen Sinne, weil ja die Rückführgröße auf "IC1a/Pin2", also den invertierenden (-)-Eingang angeschlossen ist; somit handelt es sich nach dem Nyquist-Kriterium um eine stabile Regelung, da das Produkt aller Vorzeichen negativ ist (ist es das?).

3. Frage: Kann es sein, dass die Regelung erst oberhalb von 300°C einsetzt, und bis zu diesem Sollwert nur eine Steuerung vorgesehen ist? Das wäre ja plausibel, weill unter 300°C lötet man eh nicht, ich zumindest

Ich sehe die Schaltung so: Der 555 ist als Monoflop geschaltet. OPamp IC1b ist ein Komparator (komischerweise ohne Hysterese!) und vergleicht Soll- und Istwert, Sollwert geht auf Pin6 (-)-Eingang. An Pin5 (+)-Eingang von IC1b liegt eine Elko mit Widerstand parallel; davor D4; ist das eine Art Maximal-/Minimalwertspeicher? Aber wieso blinkt dann die LED parallel zum Kolben, da muß die Spannung an Pin5/IC1b ja auch schwanken? ratlosmatz.

Ich habe vom Layout der Schaltung eine Zeichnung gemacht und akribisch den Schaltplan vielmals nachverfolgt, und es kann eigentlich kein Fehler drin sein. Nur verstehe ich auch das mit den Potentialen nicht so ganz, z.B. die Z-Diode mit Elko parallel, wo PLUS unten ist, aber oben ist auch PLUS; und der Transistor zieht das Gate vom Triac nach PLUS UNTEN. Komisch alles. Vielleicht kann mir einer von euch helfen.

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Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

» 1. Frage: Das interne Heizelement ist ein keramisches, ist da eine
» Konstantan-Heizwicklung drin oder etwas anderes? Konstantan hat ja
» eigentlich keinen oder nur einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten; ist
» die Schaltung dadurch dann vielleicht einer Messung der Spannung am Shunt
» in Reihe zum temperaturabhängigen Heizelementwiderstand zugrundeliegend?

Vermutlich.

»
» Das komische, was mich stutzig gemacht hat: Der Stellbereich geht mit einem
» Potie an einer Skala von 150°C bis 450°C, und von 150 bis ca. 300°C blinkt
» die LED parallel zum Lötkolben mit variablem Tastverhältnis. Ab 300°C
» blinkt die LED erst mal nicht mehr, nach gewisser Zeit blinkt sie dann, der
» Lötkolben wird gepulst (ist sowas wie ne Schwingungspaketsteuerung dann).

Es blinkt, wenn er heizt. Ich vermute, bis 300 °C ist die LED an.

» 2. Frage: Handelt es sich hier etwa doch um eine Regelung im klassischen
» Sinne, weil ja die Rückführgröße auf "IC1a/Pin2", also den invertierenden
» (-)-Eingang angeschlossen ist; somit handelt es sich nach dem
» Nyquist-Kriterium um eine stabile Regelung, da das Produkt aller Vorzeichen
» negativ ist (ist es das?).

Betrachte den offenen Regelkreis...

» 3. Frage: Kann es sein, dass die Regelung erst oberhalb von 300°C einsetzt,
» und bis zu diesem Sollwert nur eine Steuerung vorgesehen ist? Das wäre ja
» plausibel, weill unter 300°C lötet man eh nicht, ich zumindest

Ich dachte, es blinkt bei 150 °C?

» Ich sehe die Schaltung so: Der 555 ist als Monoflop geschaltet. OPamp IC1b
» ist ein Komparator (komischerweise ohne Hysterese!) und vergleicht Soll-
» und Istwert, Sollwert geht auf Pin6 (-)-Eingang. An Pin5 (+)-Eingang von
» IC1b liegt eine Elko mit Widerstand parallel; davor D4; ist das eine Art
» Maximal-/Minimalwertspeicher? Aber wieso blinkt dann die LED parallel zum
» Kolben, da muß die Spannung an Pin5/IC1b ja auch schwanken? ratlosmatz.

man Spitzenwertgleichrichter
man Thyristor

» Ich habe vom Layout der Schaltung eine Zeichnung gemacht und akribisch den
» Schaltplan vielmals nachverfolgt, und es kann eigentlich kein Fehler drin
» sein. Nur verstehe ich auch das mit den Potentialen nicht so ganz, z.B. die
» Z-Diode mit Elko parallel, wo PLUS unten ist, aber oben ist auch PLUS; und
» der Transistor zieht das Gate vom Triac nach PLUS UNTEN. Komisch alles.
» Vielleicht kann mir einer von euch helfen.

man Wechselspannung

Die Schaltung ist etwas schwer zu durchschauen. Mann muss ein bisschen über Kreutz denken. Darum Unterschlage ich die Einstellung des Poti W1.
Das Prinzip ist folgendes.

IC1A Arbeitet als nicht invertierender Verstärker. Oder besser gesagt als Differenzverstärker.
Fließt kein Strom Durch den Lötkolben, verstärkt er die Wechselspannung vom Spannungsteiler R11 R8.
D4 und C2 dienen als Spitzengleichrichter. Komparator IC1B geht am Ausgang auf H Potential und gibt Pin 2 vom 555 frei. Der 555 kippt zurück, Q1 Sperrt und der Triac zündet.
Jetzt bewirkt der Spannungsfall am Shunt, dass die Eingänge vom IC1A mit Synchroner Wechselspannung angesteuert werden. Die Ausgangswechselspannung sinkt und Komparator IC1B geht auf L Signal. Der 555 wird gesetzt, Q1 steuert nach Masse durch und Triac schaltet ab.
So wird der Lötkolben ein- und ausgeschaltet.
Soll der Lötkolben eine geringe Temperatur haben, ist seine Heizwendel kalt und niederohmig. Also der Strom hoch Spannung am Komparatoreingang gering. Dass führt zum schnellen setzen des 555 und Abschalten des Kolbens.
Soll eine hohe Löttemperatur erreicht werden, bewirkt der geringere Strom des Heißen Lötkolben eine recht hohe Verstärkung am IC1A. IC1B Geht auf H und gibt den 555 Frei, er kippt zurück, Q1 Sperrt: Thyristor bleibt länger gezündet.

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» Nur verstehe ich auch das mit den Potentialen nicht so ganz, z.B. die Z-Diode mit Elko
» parallel, wo PLUS unten ist, aber oben ist auch PLUS; und der Transistor zieht das Gate
» vom Triac nach PLUS UNTEN. Komisch alles. Vielleicht kann mir einer von euch helfen.

In deiner Zeichnung ist Masse 0V! Und oben an der schwarzen Ader sind 26V AC
Aus den 12V AC werden über D1 plus 15V DC.
Und über D2 und die Z-Diode minus 7,5V DC

Trotz meiner theoretischen Erläuterung der Funktionsweise ist die ganze Sache letztendlich nicht schlüssig!
Eine nachvollziehbare Funktion würde sich ergeben, wenn der Heizkörper Heißleitereigenschaft hätte. Ich habe aber kein entsprechendes Beispiel gefunden.

» Trotz meiner theoretischen Erläuterung der Funktionsweise ist die ganze
» Sache letztendlich nicht schlüssig!
» Eine nachvollziehbare Funktion würde sich ergeben, wenn der Heizkörper
» Heißleitereigenschaft hätte. Ich habe aber kein entsprechendes Beispiel
» gefunden.

Hallo olit!

danke Dir dass Du Dich mit der Schaltung befasst! Ich kann jetzt auch besser die Funktion nachvollziehen. Aber noch nicht ganz.

Habe gestern gemessen, das keramische Heizelement hat PTC-Eigenschaften. Bei Zimmertemp. 4,5ohm, bei ca. 300°C 56ohm. Abkühlen und R ist streng monoton fallend .

--
Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

» Die Schaltung ist etwas schwer zu durchschauen. Mann muss ein bisschen über
» Kreutz denken. Darum Unterschlage ich die Einstellung des Poti W1.

Mit Poti W1 stelle ich die Schwelle ein, bei der der Komparator IC1B kippt. Komioscherweise hat er keine Hysterese, der müßte also etwas mitgekoppelt sein, finde ich. Und der triggert den Monoflop mit dem 555. Schreibst Du ja auch unten.

» Das Prinzip ist folgendes.
»
» IC1A Arbeitet als nicht invertierender Verstärker. Oder besser gesagt als
» Differenzverstärker.
» Fließt kein Strom Durch den Lötkolben, verstärkt er die Wechselspannung vom
» Spannungsteiler R11 R8.
» D4 und C2 dienen als Spitzengleichrichter. Komparator IC1B geht am Ausgang
» auf H Potential und gibt Pin 2 vom 555 frei. Der 555 kippt zurück, Q1
» Sperrt und der Triac zündet.
» Jetzt bewirkt der Spannungsfall am Shunt, dass die Eingänge vom IC1A mit
» Synchroner Wechselspannung angesteuert werden. Die Ausgangswechselspannung
» sinkt und Komparator IC1B geht auf L Signal. Der 555 wird gesetzt, Q1
» steuert nach Masse durch und Triac schaltet ab.
» So wird der Lötkolben ein- und ausgeschaltet.
» Soll der Lötkolben eine geringe Temperatur haben, ist seine Heizwendel kalt
» und niederohmig. Also der Strom hoch Spannung am Komparatoreingang gering.
» Dass führt zum schnellen setzen des 555 und Abschalten des Kolbens.
» Soll eine hohe Löttemperatur erreicht werden, bewirkt der geringere Strom
» des Heißen Lötkolben eine recht hohe Verstärkung am IC1A. IC1B Geht auf H
» und gibt den 555 Frei, er kippt zurück, Q1 Sperrt: Thyristor bleibt länger
» gezündet.

Ok, das verdaue ich alles noch mal.
»
» »
» »
» » Nur verstehe ich auch das mit den Potentialen nicht so ganz, z.B. die
» Z-Diode mit Elko
» » parallel, wo PLUS unten ist, aber oben ist auch PLUS; und der Transistor
» zieht das Gate
» » vom Triac nach PLUS UNTEN. Komisch alles. Vielleicht kann mir einer von
» euch helfen.
»
» In deiner Zeichnung ist Masse 0V! Und oben an der schwarzen Ader sind 26V
» AC
» Aus den 12V AC werden über D1 plus 15V DC.
» Und über D2 und die Z-Diode minus 7,5V DC.

Die Angabe der Potentiale habe ich vom Trafo übernommen; auf dem steht das so drauf, wie ich es im Schaltbild gezeichnet habe. 0VAC ist das schwarze, 12VAC das blaue und 26VAC das grüne Kabel de3s Trafos.

--
Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

» » 1. Frage: Das interne Heizelement ist ein keramisches, ist da eine
» » Konstantan-Heizwicklung drin oder etwas anderes? Konstantan hat ja
» » eigentlich keinen oder nur einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten;
» ist
» » die Schaltung dadurch dann vielleicht einer Messung der Spannung am
» Shunt
» » in Reihe zum temperaturabhängigen Heizelementwiderstand zugrundeliegend?
»
» Vermutlich.

Blubb-blubb
»
» »
» » Das komische, was mich stutzig gemacht hat: Der Stellbereich geht mit
» einem
» » Potie an einer Skala von 150°C bis 450°C, und von 150 bis ca. 300°C
» blinkt
» » die LED parallel zum Lötkolben mit variablem Tastverhältnis. Ab 300°C
» » blinkt die LED erst mal nicht mehr, nach gewisser Zeit blinkt sie dann,
» der
» » Lötkolben wird gepulst (ist sowas wie ne Schwingungspaketsteuerung
» dann).
»
» Es blinkt, wenn er heizt. Ich vermute, bis 300 °C ist die LED an.

Du kapierst es nicht.
»
» » 2. Frage: Handelt es sich hier etwa doch um eine Regelung im klassischen
» » Sinne, weil ja die Rückführgröße auf "IC1a/Pin2", also den
» invertierenden
» » (-)-Eingang angeschlossen ist; somit handelt es sich nach dem
» » Nyquist-Kriterium um eine stabile Regelung, da das Produkt aller
» Vorzeichen
» » negativ ist (ist es das?).
»
» Betrachte den offenen Regelkreis...

es handelt sich um einen geschlossenen Regelkreis, weil eine der Ausgangsgröße abgeleitete Spannung auf den invertierenden Eingang des Reglers geht
»
» » 3. Frage: Kann es sein, dass die Regelung erst oberhalb von 300°C
» einsetzt,
» » und bis zu diesem Sollwert nur eine Steuerung vorgesehen ist? Das wäre
» ja
» » plausibel, weill unter 300°C lötet man eh nicht, ich zumindest
»
» Ich dachte, es blinkt bei 150 °C?

Blubb, da dachtest Du falsch
»
» » Ich sehe die Schaltung so: Der 555 ist als Monoflop geschaltet. OPamp
» IC1b
» » ist ein Komparator (komischerweise ohne Hysterese!) und vergleicht Soll-
» » und Istwert, Sollwert geht auf Pin6 (-)-Eingang. An Pin5 (+)-Eingang von
» » IC1b liegt eine Elko mit Widerstand parallel; davor D4; ist das eine Art
» » Maximal-/Minimalwertspeicher? Aber wieso blinkt dann die LED parallel
» zum
» » Kolben, da muß die Spannung an Pin5/IC1b ja auch schwanken? ratlosmatz.
»
» man Spitzenwertgleichrichter

Doppelblubb

» man Thyristor

doppelblubbblubb
»
» » Ich habe vom Layout der Schaltung eine Zeichnung gemacht und akribisch
» den
» » Schaltplan vielmals nachverfolgt, und es kann eigentlich kein Fehler
» drin
» » sein. Nur verstehe ich auch das mit den Potentialen nicht so ganz, z.B.
» die
» » Z-Diode mit Elko parallel, wo PLUS unten ist, aber oben ist auch PLUS;
» und
» » der Transistor zieht das Gate vom Triac nach PLUS UNTEN. Komisch alles.
» » Vielleicht kann mir einer von euch helfen.
»
» man Wechselspannung

finales blubb

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Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

»
» Mit Poti W1 stelle ich die Schwelle ein, bei der der Komparator IC1B kippt.
Das ist schon klar.

» Komischerweise hat er keine Hysterese, der müsste also etwas mitgekoppelt sein, finde ich. » Und der triggert den Monoflop mit dem 555. Schreibst Du ja auch unten.
Braucht er auch nicht! Der 555 kommt am Pin 2 auch mit einem schleichenden Signal klar.

» Die Angabe der Potentiale habe ich vom Trafo übernommen; auf dem steht das so drauf,
» wie ich es im Schaltbild gezeichnet habe. 0VAC ist das schwarze, 12VAC das blaue und
» 26VAC das grüne Kabel de3s Trafos
Was auf dem Trafo steht bedeutet aber, dass er so angeschaltet ist, dass die 26V gleich 0V entsprechen. Die 12 V sind dann 14V. Und die 26 eben 0V

» Habe gestern gemessen, das keramische Heizelement hat PTC-Eigenschaften. Bei
» Zimmertemp. 4,5ohm, bei ca. 300°C 56ohm. Abkühlen und R ist streng monoton fallend .

Jetzt kommen wir der Sache schon näher. Ganzschön raffiniert!
Mit dem Einstellregler W2 wird die Verstärkung bei ausgeschaltetem Lötkolben so eingestellt, dass Komparator IC1B positiv wird. 555 kippt zurück und Lötkolben schaltet ein.
Jetzt wird es spannend.
Am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers liegen 0,3V AC an. Aber am Shunt, bei kaltem Lötkolben 1,77V AC. Dass heißt, die Differenz wird jetzt sogar noch größer! Der Ausgang bleibt weiterhin Positiv und der Komparator ebenfalls so dass der Kolben ein Bleibt!
Jetzt erwärmt sich der Kolben, Strom und Shuntspannung sinkt und die Differenz wird kleiner. So lange bis der Komparator negativ schaltet. Der 555 wird gesetzt und schaltet den Kolben ab. Der 555 wird sofort wieder freigegeben und nach seiner Eigenzeit schaltet er den Kolben wieder ein.
Das funktioniert so weit alles. Nur die Refferensspannung von rund 7 bis 11V ist höher als die Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers bei ausgeschaltetem Lötkolben. 0,3V * 15 *sqrt{2} = 6,4V. Damit haut meine Theorie für die Startbedingung nicht wirklich hin.

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Hast du den Wiki Artikel über Nyquist gelesen und verstanden?

» Hast du den Wiki Artikel über Nyquist gelesen und verstanden?

Ahh! Du hast die Funktion der Schaltung also voll durchschaut.
Da bluppert die Intelligen ja förmlich aus dir herraus!

» » Hast du den Wiki Artikel über Nyquist gelesen und verstanden?
»
» Ahh! Du hast die Funktion der Schaltung also voll durchschaut.
» Da bluppert die Intelligen ja förmlich aus dir herrau

Ja. Habe ich. Und alles wichtige im ersten Post auch niedergeschrieben. Die Schaltung ist nicht schwer und zu verstehen, wenn man bereit ist die genannten Schlagwörter zu googeln. Vorkauen bringt ihn nicht weiter.

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» » Ahh! Du hast die Funktion der Schaltung also voll durchschaut.
» » Da bluppert die Intelligen ja förmlich aus dir herrau
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» Ja. Habe ich. Und alles wichtige im ersten Post auch niedergeschrieben. Die
» Schaltung ist nicht schwer und zu verstehen, wenn man bereit ist die
» genannten Schlagwörter zu googeln. Vorkauen bringt ihn nicht weiter.

auch ein notorischer Nörgler

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Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

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» Die
» » Schaltung ist nicht schwer und zu verstehen, wenn man bereit ist die
» » genannten Schlagwörter zu googeln. Vorkauen bringt ihn nicht weiter.
»
» auch ein notorischer Nörgler

Nein, ein Dämlichquatschender Klugscheißer.

» Hast du den Wiki Artikel über Nyquist gelesen und verstanden?

Ich habe in Regelungstechnik eine 2 geschrieben und das Nyquist-Stabilitäskriterium schreibt u.a. vor, dass für eine stabile Regelung das Produkt aller Vorzeichen immer negativ sein muss.

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Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

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» niedergeschrieben.
» » Die
» » » Schaltung ist nicht schwer und zu verstehen, wenn man bereit ist die
» » » genannten Schlagwörter zu googeln. Vorkauen bringt ihn nicht weiter.
» »
» » auch ein notorischer Nörgler
»
» Nein, ein Dämlichquatschender Klugscheißer.

So direkt wollte ich es nicht sagen

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Greets from Aix-la-chapelle

Matthes

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» Ich habe in Regelungstechnik eine 2 geschrieben und das
» Nyquist-Stabilitäskriterium schreibt u.a. vor, dass für eine stabile
» Regelung das Produkt aller Vorzeichen immer negativ sein muss.

Drum isses noch lange nicht stabil. Abgesehen davon muss nicht das Produkt aller Vorzeichen sondern alle Vorzeichen negativ sein. Und das gilt für den offenen Regelkreis.