電子工作111　–　半田ごて通電中を点滅LEDで知らせる回路

Electronics Project 111 – Soldering-Iron Power-ON Indicator with Flashing LED

概要 Introduction

半田ごてに電源が入っているのに気づかず、火傷をしたり、火災の危険を感じたりした経験から、簡単な「通電中ですよ」と光で知らせてくれる装置を製作してみた。原理は下の回路図から分かるように、サーミスタが温度の上昇とともに抵抗値が低下し、回路に組み込んである点滅式LEDに流れる電流量が上昇してLEDがより強く光ることを利用するものである。

With this simple device, you can tell whether the soldering iron you are using is being powered by AC100V and hot or not by simply seeing the brightness of its flashing LED.

回路図 Circuit Diagram

下図　(Fig. 1) で、要の部品は２０年くらい前に入手した耐熱性のサーミスタで常温での実測抵抗値は６３K、加熱すると抵抗値が低下し電流が流れ易くなる。半田ごて（Goot, TQ-80、８０W）のこて先よりちょっと後方にグラスファイバーを介してサーミスタを固定する。３Vのリチウムボタン電池をつなぐとこて先が冷えている時はわずか２２uA（マイクロアンペア）前後の電流が流れ、半田ごてに電源投入後こて先温度が上昇し２５０C位で安定した状態になると抵抗値は５．０Kに下がり実測電流値は７５uAと上昇する。一方、I=V/R―＞I=（３V-1.8V）/Rで計算する理論上流れる電流値は、常温２０C、抵抗値６３Kで１９uA、加熱安定時が抵抗値５．０Kで２４０uAとなり、上記の実測に比較すると、加熱安定時の実測値が理論値のほぼ３分の１、これはLEDが点滅するため流れる電流量が低下するためと考えられる。実際、通常の非点滅式LEDでは２７８uA流れることが分かった、理論値２４０uAにかなり近い。ボタン電池（CR2032）の容量は２２５ｍAh位とされている。ありえないが半田ごてを常時電源ONにした場合１２５日、半田ごてを常時常温に保った場合、２２uA消費しながら４２６日間電池が持つ計算になる。したがって、半田ごてを時折使うような状況では電池１個で１年間もつと考えてよい。半田ごてを長期にわたって使用しない場合を考えて電源ON/OFFスイッチを組み込んだ。

In Fig. 1, the resistance of a thermistor used here changes from 63K ohm (at room temperature) to 5K ohm (when soldering iron is powered and hot). In the circuit, the measured current for the resistance 63K ohm was 22uA while its theoretical one is 19uA, meanwhile the measured current for 5K ohm was 75uA while its theoretical one is 240uA. The big difference between the measured and theoretical current values, or 75uA and 240uA, for 5K ohm is due to the use of a flashing LED that consumes less current. Actually, a non-flashing conventional LED was found to consume 278uA when the resistance was 5K ohm. One coin battery (CR2032) is calculated to last easily over 1 year under a closed-circuit condition. For prolonging the battery life when the soldering iron is not used for a long period of time, an ON/OFF switch is installed.

.

(Fig.1)

6０Kの古いサーミスタ、詳細はネットで探したが不明

An old thermistor 60K ohm used for this project

. (Photo 1)

装置を組み込んだ半田ごて全体図

Soldering iron (Goot, TQ-80, 80W) equipped with the power-on indicator system

(Photo 2)

サーミスタの装着状態、ガラス繊維シートの上に載っている

Detailed view showing how the thermistor installed

(Photo 3)

ON/OFF スイッチ、点滅式LEDとボタン電池が見える

3V(CR2032) coin battery, flashing LED (Red) and ON/OFF switch

(Photo 4)

コメント：

１） サーミスタを使った簡単な回路で半田ごての加温状態が分かることが証明出来た。

２） 今回使ったサーミスタは１０年位前に秋葉原の部品屋で入手したもので、ネットで探したが同様のものは見つからなかった。ただ、間違いなく温度の上昇とともに抵抗値が下がることが、テスターでの測定から知ることが出来た。

３） 点滅式LEDと非点滅式LEDの電流消費が３倍も違う、ということは新しい発見であった。

４） 最初、サーモスタットを使う実験から始めたが、熱で破損したので、サーミスタを使うことに切り替えた。

５） 暫くぶりでの簡単な電子工作ではあったが、いろんなことが分かった。馬鹿に出来ない。No knowledge beyond experience.

改良型の製作　Modified type Preparation (2020.3.15)

　　不覚にも上記の装置に使ったサーミスタの先端部が熱で熔けてしまい、動作しなくなった。ずっと昔、秋葉原のジャンク屋で入手したこのサーミスタの関連情報をネットで探すも、画像もスペックも全く分からなかった。さあ、どうするとなって、秋月で４本１００円で売られているアキシャルサーミスタ２００K、耐熱温度２５０Cを使ってみることに。すなわち、２本を並列にして１００Kにしてと思ったが、実際は普通の抵抗と違って、１３３K位の抵抗値であった。それを半田ごて（Goot, TQ-80、８０W）の少し温度の低い部分に耐熱チューブに巻いて取り付けた。室温時、電源DC3Vで、１３３Kの抵抗を通して点滅LEDに流れる電流はI=V/Rから、I=3/1３３,000＝０．００００２A＝０．０２ｍA＝２０uAとなる。したがって、LEDは常温では全く光らない、と同時に電流消費も無視できるくらい小さいことが分かる。半田ごてに電源を入れて約１−２分で点滅が確認できるようになり、３−５分後位に安定状態になりサーミスタの抵抗は６−８Kに下がり、点滅LEDはよく光るようになる。今、サーミスタ抵抗が７Kとすると０．４ｍAの電流が流れる計算になる。この半田ごてには加温用のボタンがあり、押し続けると通常の２５０C前後から５００C位までこて先温度が上がる。サーミスタの抵抗は当然５K以下に下がる。

The Soldering-Iron Power-ON Indicator with Flashing LED shown above failed functioning due to the meltdown of its thermistor, which could not withstand temperatures perhaps above 200C. I could not find a proper alternative thermistor having a resistance value of about 60K. Therefore, it was decided to use two glass-sealed axial thermistor (200K, workable up to 250C) in parallel that is available locally. By doing so I expected to get a resistance value of 100K but the actually obtained resistance value was around 133K that might happen because it is the thermistor. Another modification point includes that the thermistors were installed to a slightly cooler area on soldering iron. With all this, it was achieved that when no power was applied to the soldering iron, no flashing LED light is visible because of a high resistance of 133K, consuming a current of as small as 20uA. Meanwhile, when the soldering iron is hot which is achieved about 3 to 5 minutes later after power is turned on, the resistance through the thermistors lowers down to 6 - 8K, driving the flashing LED light reasonably brightly. When the resistance value is 7K, for example, a current of about 400uA flows.

装置を組み込んだ半田ごて全体図

Soldering iron (Goot, TQ-80, 80W) equipped with the Power-on Indicator System

アキシャルサーミスタ（２００K, 耐熱温度２５０C）、２本並列にして使用した。

Axial thermistor (200K, heatproof temperature 250C) costing 100 yen for a pack of 4.

半田ごてに装着するため、このように２本にしたものを曲げて１００Kの抵抗のように使った。実際の実測抵抗値は１３３K位だった。

In order to install two paralleled thermistors to soldering iron, they were bent as shown below. Measured resistance was about 133K instead of 100K.

コメント Comment

１） 常温では２０uA位の電流しか流れないので、スイッチは必要ないかも。

２） サーミスタを２本並列に使うことと、点滅LEDを合わせて使うアイデアは旨く行ったと思う。

1) This system is simple and inexpensive to make, which may save you from burning caused by accidentally touching a hot soldering iron.

2) Maybe the power switch is unnecessary because the power consumption at room temperature is as small as 20uA.

Menu Pageへ戻る (Return to Menu Page)

Top of Pageへ戻る (Return o Top of Page)