Principii functionare statii lipit / Episodul 1 - generalitati

[Dxxx]

 

Abordez diverse aspecte, dintre care unele sunt frecvent percepute gresit... probabil din lipsa motivatiei sau a timpului.
Daca stapanesti tehnica de cositorire, la ce bun sa-ti bati capul cu detalii avansate asupra functionarii?
Totusi, sa avem o baza corecta este important, si veti gasi aici masuratori si explicatii clare si usor de priceput.

 

(acesta este episodul 1, vor urma si altele)

 

A - nota pentru cititor

 

- daca sunteti grabit si cunoasteti notiunile din titlul punctelor ce urmeaza, va sugerez sa treceti direct la punctul F.
- presupun ca unora le va fi dificil sa inteleaga ce spun mai jos, dar asta in mare parte este problema lor.
Pe de o parte sunt dispus sa discutam orice aspect pe care nu l-am epuizat, dar nu doresc sa tot repet sau sa "apăr" ceea ce deja este spus in continutul initial.
- daca sunteti convins ca stapaniti subiectul, este mai bine sa nu cititi. Aceeasi indicatie este valabila pentru cei inflexibili si rezistenti la contra-argument.

 

B - introducere

 

- majoritatea colegilor de pe acest forum poseda/folosesc statii de lipit/cositorit, unii chiar construiesc statii. Tot ce urmeaza ajuta pe cel care achizitioneaza, foloseste, sau construieste o statie de lipit.
- multumesc tuturor colegilor care au raspuns la chestionarul preliminar lansarii acestui topic - concluziile de acolo au structurat acest topic.

 

*** Tot ce urmeaza se refera la statiile de lipit uzuale in acest moment.
Pentru clarificare, ele au urmatoarele caracteristici:
- termostatare
- temperatura reglabila
- incalzire cu o rezistenta electrica aflata in varful de lipire
(Exemple: 1-statii cu varf schimbabil gen Gordak, Solomon, Pensol. 2-statii cu cartus/cartridge de la majoritatea producatorilor, experienta mea fiind mai ales cu T12 de la Hakko si C245 de la JBC)

 

C - putina fizica

 

Căldură specifică pe unitate de masă (Cp) este capacitatea de a inmagazina o anumită cantitate de căldură (J/kg.K).

 

Conductivitatea termică (K) este capacitatea de a transfera căldură (W / K * m).
Adica avem raportul dintre cantitatea de energie (Jouli, dar 1 J = 1 Ws) inmultit cu lungimea de transfer (metru) iar la numitor diferenta de temperatura (K) inmultit cu sectiunea (metru patrat) inmultit cu timp (s). Metrul si secunda se simplifica, deci reiese unitatea de masura de mai sus.

 

                       Cp(J/kg.K)        K(W/m.K)
     Fe              460                   92
     Cu             385                   401
     H2O        4186                   0,6

 

Din tabel vedem ca Fe are conductivitatea mult mai mica / dar caldura specifica ceva mai mare fata de Cu - materiale esentiale pentru varfurile de lipit.

In textul ce urmeaza voi folosi notiunea de "masa termnica" care arata cata energie se inmagazineaza de catre un anumit corp. Corect ar fi "capacitate termica" adica produsul dintre masa respectivului corp si Cp.

De asemenea voi folosi si expresia "distanta termica" ... adica timpul necesar pentru transferul caldurii. Deci se masoara in secunde si nu in metri. Aceasta distanta termica este in mai mare masura influentata de conductivitatea termica a respectivului segment decat de lungimea de propagare propriu-zisa.

 

D - termostatare

 

D1. Bucla
Esential pentru notiunea de termostatare este o bucla de control.
Bucla este formata dintr-un traductor de temperatura care da informatie spre un circuit de control care controleaza rezistenta de incalzire.
Bucla functionala va mentine temperatura din zona senzorului constanta /sau intr-un interval precizat de variatie.

 

D2. Traductorul/senzorul
Nu conteza de ce tip este atat timp cat furnizeaza informatie despre temperatura. Sensibilitatea si liniaritatea lui iarasi nu este restrictiva atat timp cat circuitul de control poate compensa.
Mai demult erau in uz mai multe tipuri de senzori, de multe ori specifici fiecarei firme.

Reproductibilitatea raspunsului senzorului si a calibrarii lui este insa esentiala pentru sitemele tip cartus (cartridge) unde fiecare varf are senzorul lui. Pentru acest motiv senzorul este intotdeauna un termocuplu, care permite imperechere aproape perfecta.

 

D3. Supravoltare
Rezistenta de incalzire este o caracteristica a tuturor letcoanelor la care ma refer (ce este pe alt principiu, cum ar fi Metcal-ul, necesita alta abordare).
Mai mult, rezistentele uzuale nu prezinta variatie termica semnificativa (PTC) in intervalul de lucru, desi unele modele mai vechi aveau asa-ceva.

 

Toate letcoanele termostatate sunt supravoltate mult (ba chiar foarte mult).

In regim stand-by un letcon nu consuma peste 10W, insa puterea de varf depaseste 50W.
Deja supravoltarea este mai mare de x5, dar un letcon performant are si pierderi mai mici si putere maxima mai mare - deci putem sa ajungem si la x20.
Daca circuitul de control ar da comanda de "conductie maxima" cam in orice caz rezistenta s-ar topi destul de rapid si/sau varful ar deveni incandescent. Deci atentie sa nu testati letcoane fara prezenta termostatului decat la tensiuni mult mai mici ca cele nominale.
Evident ca in functionare normala bucla de control forteaza temperatura constanta, si in acest fel protejeaza rezistenta.

 

D4. Circuit de control
- circuitul de control este partea esentiala a unei statii de lipit, fiind responsabil de bucla de termostatare.
Bineinteles ca in statie avem si alte parti functionale ca alimentarea, perifericele, afisarea si circuitele aditionale.
- in mod clar performanta unui sistem de lipit este data in cea mai mare masura de letcon in sine.
Defapt orice statie de lipire decenta ca proiectare si realizare va face treaba exact la fel de buna ca orice alta statie. Lipitura in sine va fi identica.
Diferenta intre statii va fi numai la cost, design, fiabilitate, reparabilitate, usurinta de utilizat etc.
- in esenta circuitul de control primeste informatie de la senzorul de temperatura si decide daca sa dea ENERGIE electrica catre rezistenta, in asa fel incat temperatura citita de senzor sa se afle la valoarea (sau in intervalul) programat de catre utilizator.
Mai sus am spus energie, pentru ca nu are deloc importanta daca rezistenta primeste curent alternativ / continuu / impulsuri etc.
Watt-ul si Joule-ul este acelas fie ca este romanesc, japonez sau nemtesc (...desigur ca cel chinezesc ramane ceva aparte...).

 

E - mituri gresite ... sau nu

 

E1. "nu se umbla"
- da, nu se umbla la conectoarele letconului decat cand este neaparat necesar. In nici un caz nu merge ideea ca "am trei letcoane cu varfuri diferite si le schimb cu totul" asta deoarece vrem ca sa avem conductia cat mai buna, cu rezistenta parazitara minima si nu dorim ca prin numeroase cicluri mecanice sa crestem rezistentele de contact, mai ales la statii performante unde putem sa avem curent peste 10A (...JBC).
- da, nu se umbla la potentiometrul de temperatura pe motivul ca avem o lipitura "mai mare". Varianta corecta este sa punem un varf "mai mare" si daca nici cu cel mai mare din dotare nu merge, inseamna ca trebuie alta statie pentru lucrarea respectiva.
- dimpotriva, se umbla: la varfuri, se schimba deseori in cursul unei sedinte de utilizare, mereu forma si marimea corecta, corespunzatoare marimii si drenajului termic al insulelor lipite.
- dimpotriva, se umbla: mereu la temperatura de lucru, in functie de fludor, de componente si de intentiile noastre.
- dimpotriva, se umbla: deseori la comanda stand-by, daca statia o are in dotare. Temperatura scazuta din stand-by creste speranta de viata, dar mai important, scade oxidarea varfului si scade carbonizarea decapantului. Deci folosim stand-by-ul cat mai mult.

 

Stiu ca exista "traditionalisti" - unii cu mare experienta - care lipesc destul de bine cu un letcon vechi, cu temperatura fixa si cu un singur varf.
Totusi, daca ne-am dotat cu o statie contemporana trebuie sa folosim deseori modificarea temperaturii si sa tot schimbam varful cu cel mai potrivit pentru situatia concreta.
Numai cu aceste schimbari atingem confort maxim si facem permanent lipituri apropiate de ideal.

 

E2. curatare umeda
Umezeala protejeaza buretele... atat.
Am inceput cu precizarea asta, pentru ca multi din cei care utilizeaza umezeala nici nu stiu de ce o fac.
Apa fierbe la 100 grade, si deci cat exista apa in burete, temperatura locala nu trece de 100 grade (asa zice fizica) si buretele celulozic nu se carbonizeaza.

 

- Oameni buni, aveti vreo problema psihologica, de vreti sa protejati un burete de 1 leu si nu va pasa de cartridge-ul de 150 lei?

 

Temperatura aia de 100 grade FIX, reprezinta un soc de contractie termica pentru un varf de letcon care vine de la 300 grade sau mai mult - macar potential, poate provoca micro-fisuri si poate reduce durata de viata.
Da, exista un soc termic si cand lipim, dar fludorul se lichefiaza la peste 180 grade. In plus caldura de lichefiere a fludorului este mult mai mica decat cea de vaporizare a apei. Oricum calculam, socul este neglijabil fata de cel cu buretele umed.

Solutie: curatati varful cu tesatura din fibra vegetala uscata (tifon) sau chiar cu buretele celulozic dar uscat... la limita merge si un servetel de hartie, dar nu va rezista mult.

Oricare se va degrada local un pic, poate sa devina  maro, si va necesita inlocuire dupa un anumit timp. Oricum, insa, costul de inlocuire va fi mult mai mic decat costul eventualelor probleme cu varful de lipit.

 

F - notiune FUNDAMENTALA

 

• In functionarea letcoanelor analizam DOUA temperaturi Tr si Tvv.
• Statia masoara Tr si afiseaza Tvv.
• Deci valoarea afisata (Tvv) nu este masurata ci este numai ESTIMATA prin corelare cu cea masurata (Tr).
• Temperatura afisata nu este niciodata corecta dinamic, ci numai in repaus si cu conditia de echilibru.

 

Tr - este temperatura din rezistenta de incalzire, cea pe care o masoara senzorul.
Tvv  - este temperatura din varful varfului (zona activa de lipire), cea pe care o masuram la exterior si o folosim pentru etalonare.

 

Ca exemplu la un letcon Gordak, cand temperatura masurata pe varf este 420 grade (Tvv = 420) (in echilibru si in repaus), atunci Tr = 555 grade, adica termocuplul tip K din rezistenta va da o tensiune de 23 milivolti.

 

Este logic ca temperatura cea mai mare sa fie acolo unde se injecteaza energia, adica in rezistenta.
Este logic ca Tvv va fi mai mica, deoarece este la distanta de sursa de caldura si are contact mare cu exteriorul, care este mult mai rece.
In plus, este obligatoriu ca senzorul sa fie in contact direct cu rezistenta (distanta termica ~ zero) pentru ca sa se poata termostata corect.

 

Vedeti figura de mai jos un varf JBC C245.
Evident ca temperatura maxima este in rosu; pe masura ce temperatura este mai mica se trece prin alte culori false, pana la albastru si negru.
Senzorul este situat in zona rosie.

 

 

Nota:
Posibil ca unii sa zica imediat "pai totul este evident, da' uite ca pana acum nu m-am gandit la asta".
Posibil ca pentru altii sa fie greu de asimilat ce am enuntat mai sus.
Pentru cei din ultima categorie voi reveni cu un topic cu explicatii mai extinse pe aceasta tema.

 

 

 

 

 

 

[Stefan]

Este necesară o precizare legata de buretele de celuloză. Probabil ai văzut într-un clip de-al meu unde "ștergeam" vârful pe un burete de celuloză cu foarte multă apă, de fapt nu ștergeam vârful ci chiar vroiam să-l răcesc pentru a vedea cât de rapid lucrează vârful și controllerul respectiv. Într-adevăr este un mod agresiv de răcire dar asta mi-a trecut prin cap.

Totuși acest tip de burete este inutil dacă nu-l uzi pentru că nu poți curăța corect vârful, nu vine gata "umflat" ca alea la 1 leu sau ca cele de bucătărie.

 

Trebuie o lecție și pentru curățarea corectă a vârfului pe buretele de celuloză. Acesta trebuie scurs bine după umezire și trecerea vârfului să se facă rapid astfel încât "apariția microfisurilor" să fie minimă.

Pentru curățare vârfului folosesc deseori hârtia igienică pentru că lasă mai puțină microfibră față de șervețele. Nu am o problemă cu buretele de celuloză umed dar îmi e lene să-l curăț mereu și să-l umezesc la câteva ore, pentru  folosirea corectă necesită și "mentenanță" destul de des.

[Dxxx]

Mesajul "puternic" si important este cu cele doua temperaturi diferite, cred si sper ca despre asta vorbim cu prioritate, era interesant daca cineva vine cu explicatii si dovezi experimentale (mai ales ca imi face mie sarcina mai usoara).

 

Evident insa ca discutam si aspectele "minore"

 

Este logic ca socurile termice nu sunt bune, aici nu poate fi discutie.

Nimeni nu mi-a adus vreun argument logic prin care stergerea uscata sa fie inferioara. Gasesc numai argumente de genul ca "asa s-au obisnuit" sau "de ce oare recomanda si vand producatorii asa-ceva?" ... Dar astea nu sunt deloc argumente logice -  obisnuinta poate fi modificata / producatorii vor sa vanda, indiferent ca este bine sau nu.

 

Utilizarea hartiei (ca este servetel sau H igienica sau altele) este de genul single-use, o arunci dupa o singura utilizare. Eu gasesc asta avantajos in special in uz ne-electronic, in special cand "sudez" plastic.

In acel caz nu intra in discutie decat stergerea unica + aruncare pentru ca daca se foloseste a doua oara ceea ce s-a fixat pe suprafata de stergere va fi re-topit si mai mult intinzi decat sa stergi...

 

In rest orice tesatura ne-sintetica rezista suficient de bine. Si uzual este bumbacul... dar sa fie fara adaus sintetic, asa ca tifonul este perfect. Inul presupun ca ar fi si mai bun, dar nu este uzual.

Acum daca folosesti alta fibra ... poate o idee buuuna sa fie canepa, fum magic, mai te si bine-dispui...

 

Nota: ce se intampla daca panza are adaus sintetic, nu cred ca trebuie sa explic. Atentie insa si la alte adausuri, sa nu degaje vapori toxici sau sa fie corozivi pentru varf, de aia tifonul alb, fara coloranti, este alegere sigura.

[PavelR]

E1 - Din ce am observat eu, majoritatea dificultăților și problemelor pe care le întâmpină începătorii când vor să lipească sau mai ales să dezlipească componente sunt cauzate de utilizarea unui vârf dimensionat greșit . Din lipsa unor vârfuri suficient de masive sau din comoditate ( economisirea timpului necesar înlocuirii vârfului, care în cazul letcoanelor de tehnologie veche e mai complicat) se crește foarte mult temperatura până ajunge fludorul să se topească, eventual punând și presiune pe pad-uri (altă greșeală). .  E2- sunt de acord, chiar am vrut să scriu pe forum niște sfaturi de bază pentru a maximiza durata de viață a vârfurilor, dar aș fi contrazis obiceiurile majorității și nu cred că ar fi contat prea mult . Buretele umezit era unul dintre acele obiceiuri

 

[Dxxx]

Pai in stiinta ce "crede" majoritatea nu are importanta - conteaza si este adevarat ceea ce poate fi demonstrat ca adevarat, chiar daca asta contrazice majoritatea.

 

Nu este mult de cand majoritatea credea ca Pamantul este plat, nu sunt decat cateva sute de ani de cand in Noua Zeelanda era normal sa fii canibal.

 

Stiam de la inceput ca ceea ce am spus deja mai sus va contrazice ce "crede" majoritatea.

Asta nu insemna ca majoritatea decide adevarul.

 

Eu sper ca prin acest topic, macar intre membrii acestui forum, va creste masiv ponderea celor care cunosc clar cum functioneaza un letcon si cum se transfera caldura.

Nu pe baza ca spun eu, sau ca cineva "crede", ci pentru ca desfasurarea fenomenelor respective este demonstrata si masurata, iar totul se inscrie intr-un tablou coerent logic.

[Ion_Bumbu]

Stersul cu apa a virfului imi aduce aminte de o discutie cu un amic ce lucra la Fabrica de Memorii din Timisoara prin anii 81-82, aveau Weller Magnastat-uri, unu din ala de 24V aveam si eu si m-a vazut ca sterg virful cu o cirpa din blue jeans, m-a intrebat de ce nu folosesc buretele daca-l am? i-am raspuns ca din obisnuina folosesc cirpa aia ca la vechile ciocane n-aveam burete si tot cirpa foloseam asa ca daca trebuia sa curat bine foloseam cirpa daca trenuia doar ceva tras de pe virf ... degetele de la stinga ca deja erau ca talpa! El spunea ca a sterge virful de Weller cu buretele ud inseamna a-i reduce durata de viata cam la jumatate, nu l-am contrazis ca lucra continuu cu Wellerul si vorbea din experienta.

La alea daca aveai de lipit ceva mai mare...schimbai virful, daca trebuia temperatura mai mare, la fel, alt virf.

 

Totusi ca observatie, virfurile sau rezistentele de incalzire nu sint  supravoltate in functionare, in fapt la "relanti" ele lucreaza subvoltate iar la puterea nominala au si tensiunea nominala pe ele.

 

Editat Decembrie 9, 2023 de Ion_Bumbu

[Dxxx]

Supra si sub voltare defapt nu poate fi decat relativ la o referinta.

Dar totusi o tensiune cu efecte distructive (topire rezistenta) corespunde foarte bine termenului de supravoltare prin prisma consecintelor, eu am folosit termenul pentru ca este sugestiv.

 

Voi trata in episodul 2 problemele de energie... dar eu nu cunosc solutii cu variatia tensiunii pe rezistenta de incalzire - termostatele folosite functioneaza on/off si ceea ce se obtine este defapt un PWM pentru ca tensiunea  oarecum nu variaza.

Insa prin modificarea raportului conductie/deconectare este evident ca se moduleaza energia injectata in asa mod incat sa se mentina temperatura programata.

[Ion_Bumbu]

Da, este mai usor de folosit insa indica depasirea unor valori nominale date de producator.

In fapt asa cum spuneti cea care conteaza e energia generata de rezistenta, disipata de virf in repaos si absorbita de cositor in lucru.

La Weller am mai avut nesansa sa vad contact lipit si mansonul de protectie efectiv albastru pina la piulita dar rezistenta intreaga, adica a suportat continuu puterea maxima.

Pina la urma e vorba de puterea maxima "disipata" pe care o poate duce rezistenta care e variabila, mult, cu cit masa virfului e mai mica cu atit mai mult e de compensat.

Multumesc de info si astept urmarea.

 

[zvonacfirst]

Eu folosesc, in regim de amator, o statie de lipit construita de mine cu Atmega328 si un letcon Pensol. De cca trei ani folosesc acelasi varf. Il curat pe burete umed sau span metalic, dar preponderent pe burete celulozic umed. Este la fel de curat si stralucitor ca in prima zi. Termin treaba, inainte sa opresc statia curat varful, nu il las murdar. Din cand in cand ii fac o baie de cositor cu colofoniu, ca un fel de reactivare. Folosesc pentru asta cositorul adunat cu pompa, il suflu intr-o cutiuta metalica. Cand il las mai mult timp nefolosit - de ex. plec in vacanta - ii dau un lac de colofoniu dizolvat in acetona si il las sa se usuce. Cat de intens il folosesc? Pai cam in fiecare zi imi fac de lucru cu el.

[Marele Savant]

Tot o statie home made am si eu, cu un letcon chinezesc, adica cel de aici:

  dar vream sa spun ca folosind aliaj de lipit cu 2% cupru, nu am mai remarcat urme de uzura la virful folosit cel mai des. Acelas efect il are fludorul respectiv si la un letcon cu reglaj de putere in miner, utilizat si acela ani buni! cerd ca ar trebui luata in consideratie folosirea acestui tip de aliaj.

[Ovidanie]

Eu am lucrat cu o statie Hakko, asta era prin 2000, avea reglaj continuu a tensiunii pe elementul de incalzire. O ciudatenie, cu letcon miniatura, cred ca era de 10-15W. Si da, era termostatata.  Varfurile erau pur si simplu o sarma de cupru, cred ca de 4mm diametru. De aia o si foloseam, ca improvizam usor varfuri. Am vrut sa clonez schema acelei statii, cand am vazut ca sunt doua operationale cvadruple, am lasat-o balta. Solomonul era mai simplu, nici nu a fost nevoie sa fac reverse engineering.

 

 

Toata viata mea am folosit buretet celulozic umezit, incepand cu statiile termostatate cu varfuri magnetice, apoi Solomon, Ersa analog 80, Hakko T12, si de vreo  8 ani, de cand imi permit varfuri originale, folosesc JBC. Letconul sta pornit aprox. 8 ore pe zi, am un mic service GSM, ocazional ajut un amic care face microproductie.

La Solomon omoram cam doua varfuri pe an, dar...statia aia statea firbinte non-stop, nu intra in standby.

Ersa Analog 80 omoram varfurile subtiri, din cauza ca le fortam mecanic, imi era lene sa le schimb cand aveam lipituri care necesitat un varf mai mare. In 3 ani de Hakko am omorat un singur varf, am scapat letconul si varful s-a indoit. Apoi am scurtat cablul in asa fel incat letconul sa nu mai ajunga pe gresie.

In 8 ani de JBC nu am omorat nici un varf. Folosesc uzual aceleasi trei varfuri, rareori folosesc altceva in afara celor trei. Le curat doar cu burete celulozic umezit, iar o data pe luna, cand le aplic tratamentul de activare, le curat in buretele metalic.

Editat Decembrie 9, 2023 de Ovidanie

[sesebe]

Nu știu și nu înțeleg de unde vine povestea asta ca buretele umezit distruge virfurile. Folosesc stații de lipit termostatate de vreo 30 de ani și niciodata nu s-au stricat virfuri de la buretele umezit. Mai degrabă de la burete uscat pt ca nu curata bine și trebuie insistat iar cind insiști se arde și se depune pe virf. Bănuiesc ca la buretele umezit vaporii ajuta oarecum și la îndepărtarea mizeriei dar este doar o bănuială. La solomon/pensol am în vreo 15 ani de utilizare doar 1 virf distrus și am topit kile de fludor. 

Cred ca asta cu virful umed fără de ștergerea uscata este ca și cu uleiul de șarpe de la condesatorii audio. 

[Ion_Bumbu]

Eu o stiu de la cineva care urmarea "banda" de lucru.

Oricum n-am folosit buretele, cirpa sau degetele erau de baza!

 

 

[dan cod]

Acum 9 ore, Ion_Bumbu a spus:

Eu o stiu de la cineva care urmarea "banda" de lucru.

Oricum n-am folosit buretele, cirpa sau degetele erau de baza!

 

 

Asta cu degetele e cea mai tare. N-aș avea curaj sa încerc. 

[Ion_Bumbu]

Totul depinde de viteza si de cit de intarita e pielea pe degetele miini stingi.

Cum pe vremuri totul era THT incet incet se obisnuia mina stinga cu temperaturile ridicate.