Ripariamo una saldatrice

Recentemente ho avuto modo di operare, per la prima volta, su una saldatrice elettronica. Devo dire che e' stato molto interessante, soprattutto per la soddisfazione nell'aver visto "dal vivo" le cose che ho studiato all'Università. Non mi capita tutti i giorni di vedere un circuito in grado di erogare una cinquantina di volt con correnti di quasi duecento Ampere!
Ecco una foto della "paziente", prima della riparazione:


Dopo un periodo di funzionamento piuttosto intenso, la saldatrice ha semplicemente smesso di funzionare. Non si e' più accesa, ne' la luce sul pannello ha più' dato segni di vita; persino la ventola rimaneva ferma.

Apriamo la saldatrice.
Non occorre dire che ho aperto subitaneamente la povera saldatrice, a caccia del guasto!
La prima operazione nel momento in cui si esamina l'interno di un apparecchio elettronico e' l'identificazione i componenti fondamentali, immaginando un possibile schema a blocchi.
Spesso le prime supposizioni sono errate, ma un'osservazione attenta e' fondamentale per decidere come comportarsi.

L'interno dal lato della ventola:


Da questa prospettiva si puo' seguire il percorso del cavo di alimentazione che, passando per l'interruttore, porta la tensione di rete alla prima piccola scheda. con tutta probabilita' si tratta del filtro d'alimentazione, onnipresente nei circuiti a commutazione; osservando attentamente si puo' intuire la struttura del filtro, costituito dai condensatori al poliestere e dalla doppia induttanza ben visibile al centro. Lo schema di principio di un filtro di questo tipo e' questo:


I condensatori aiutano a filtrare i disturbi in alta frequenza, in particolar modo quelli erogati dalla saldatrice, mentre l'induttanza aiuta a filtrare la componente di corrente di modo comune, sempre in alta frequenza.
Uno degli svantaggi dei circuiti a commutazione consiste proprio nella generazione di molte armoniche di disturbo.
Un filtro, anche se rudimentale come quello in questione, si rende indispensabile per non stressare oltremodo i componenti della rete elettrica.

Sulla parte destra della scheda, montato posteriormente, e' intuibile il collocamento del grosso ponte raddrizzatore, dal quale partono i cavi rosso e nero verso la scheda principale.

Il sistema di protezione contro il surriscaldamento e' molto elementare. La resistenza a filo visibile accanto all'induttanza fornisce l'alimentazione ad un circuito secondario presente sulla scheda principale. Elaborando il segnale della termocoppia montata sul dissipatore, fa diseccitare il rele' in caso di sovratemperatura. Tipicamente si tratta di un amplificatore seguito da un comparatore a trigger di Schmitt.

I cavi per i segnali di alimentazione e comando sono contenuti nella guaina sterlingata nera, visibile meglio in questa foto assieme alla termocoppia (montata sulla piastra d'alluminio, in zona posteriore):

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Sempre osservando la medesima foto, si intravedono i condensatori di filtraggio (rossi).
Osserviamo ora la scheda principale:


Notiamo subito la disposizione piuttosto intuitiva dei componenti. La tensione di rete precedentemente raddrizzata viene livellata dai condensatori elettrolitici visibili nella foto precedente, e la tensione continua di circa 320V cosi' ottenuta viene inviata allo stadio finale (che qui e' montato dietro allo stampato, coperto dalle abbondanti alette di raffreddamento).
Il finale pare essere di tipo dual-forward, vista la presenza di un trasformatore d'isolamento ad avvolgimenti semplici (un solo avvolgimento primario ed uno secondario, diodi di ricircolo, nessuna presa centrale), ma non ho trovato ulteriori informazioni in merito. Poco importa, visto che il problema era da un'altra parte.
Infatti, dai 320V precedentemente ottenuti viene derivata immediatamente l'alimentazione per lo stadio di controllo. Osservando la parte alta della scheda si può' notare un regolatore in contenitore TO220 (nella fattispecie un LM7815), ed alcuni altri condensatori di livellamento, oltre che due grosse resistenze a filo, che hanno subito destato il mio sospetto.
La prima operazione che ho fatto dopo aver aperto, esaminato e ripulito la saldatrice e' stata la misura "a caldo" delle tensioni piu' importanti.

ATTENZIONE: La prova e' stata effettuata con saldatrice completamente aperta e funzionamento in tensione. Com'e' riportato sulla carcassa di ogni apparato elettronico, qualsiasi misura non andrebbe MAI eseguita in questo modo, ma rispettando le minime precauzioni ho deciso di arrischiarmi.
Va da se' che l'inesperienza, la fretta e la scarsa conoscenza dell'elettronica interna sono fattori che obbligano all'immediata richiusura dell'apparecchio e la consegna al riparatore più' fidato.

Ho iniziato la misura partendo dai condensatori di filtro, e verificando l'effettiva presenza dei 320V continui. Va detto che il ponte e i raddrizzatori sono sempre leggermente sovradimensionati, e raramente vanno incontro a guasti.
Ho quindi spostato l'attenzione sull'alimentazione del controllo, iniziando dal regolatore.
E' apparso subito evidente che il 7815 non erogava alcuna tensione fra il terminale centrale ed il terminale di uscita (identificabili facilmente dal datasheet). Nemmeno la tensione a monte del regolatore dava segni di vita. Evidentemente il problema era ancor prima, e difatti le due resistenze a filo hanno svelato l'arcano.
Ai capi della resistenza più' vicina al regolatore cadevano zero volt, mentre ai capi dell'altra ho misurato i famosi 320V!
A questo punto era abbastanza auspicabile che la resistenza fosse interrotta, e infatti la misurazione mi ha dato ragione.
Osservando attentamente la foto si notano i piedini già tagliati delle resistenze (il taglio e' necessario per ottenere una misura affidabile di una resistenza, non dimentichiamolo attenzione!). Una era ancora sana, l'altra, come previsto, interrotta.

La riparazione.
Ho subito cercato delle resistenze a filo identiche a quelle originali, ma oltre ad aver incontrato notevoli difficoltà a reperirle, non sono stato assolutamente soddisfatto dell'acquisto; basta dire che ho comprato quattro resistenze di ricambio presso un negoziante che ne era fortunatamente fornito, e una di esse (sicuramente non per colpa del povero negoziante!) era già' interrotta... Qualita' zero.
Ecco una foto della resistenza originaria, aperta per verificarne il guasto, e quella "nuova", interrotta:


La resistenza originale e' in alto, la sua completa compromissione non ha bisogno di parole.
La resistenza acquistata, in basso, presentava invece il filamento leggermente più lasco al centro, segno certo di una interruzione. Anche una misura chiarificatrice con il multimetro ha dato un risultato interessante: partendo da un'estremità e facendo scorrere uno dei due puntali verso l'altra, la resistenza misurata saliva linearmente, fino a circa 1,5 Kohm, per poi incontrare l'interruzione.

Il problema della sigla.
Osservando attentamente l'immagine, si nota una palese incongruenza fra le sigle delle resistenze. Osserviamole da vicino:


La resistenza originale riportava la sigla 3K3 J, vale a dire 3,3 Kohm 5%, potenza 9W.
Quella nuova riporta semplicemente la sigla 3R3 K. Ora, fino a prova contraria, 3R3 identifica una resistenza da 3,3 Ohm, e non 3,3 Kohm.
A detta del negoziante, la "K" identificherebbe la moltiplicazione per 1000, ma noi tutti sappiamo bene che la lettera dopo la sigla identifica la tolleranza. Come identificare altrimenti questo parametro?
Guardiamo anche il codice standard (preso a prestito da un altro sito):


Notiamo che la "K" identifica una tolleranza del 10%, mentre la "J", presente sulle resistenze originarie, indica il 5%.
Non solo le resistenze nuove hanno una sigla ambigua ed una su quattro e' difettosa, ma hanno anche una tolleranza più elevata!
A mio avviso si tratta di un grossolano difetto di produzione.
Rimane comunque aperta la questione sulla sigla, invito i lettori a fornirmi la loro opinione!

Ad ogni modo, considerata la ridotta criticità del componente in questa specifica applicazione, e considerata la difficoltà incontrata nel reperirlo, ho deciso di terminare ugualmente la riparazione.

Ho proceduto quindi con la pulizia della zona di saldatura, con flussante solido e treccia dissaldante. La saldatura delle nuove resistenze ha richiesto non poco tempo, vista la necessita' di riscaldare l'ampia pista di massa sulla quale insisteva uno dei reofori.
Il riscaldamento preventivo (effettuato semplicemente tenendo il saldatore da 50W per una ventina di secondi sullo stampato, spostandolo di tanto in tanto) si e' reso necessario per garantire una saldatura affidabile. In caso contrario avremmo ottenuto la più classica saldatura "fredda", e l'aderenza dello stagno sarebbe stata decisamente molto precaria.
Ne ho approfittato per dare una ripassata anche alle saldature dei condensatori.

Montaggio e collaudo.
Ecco una foto dettagliata della zona dopo la riparazione:


Ho ritenuto opportuno rimarchiare le resistenze, in caso di riparazioni future. Non avendo nulla di meglio, ho utilizzato un pennarello indelebile a punta fine, sperando che non scolorisca. Sarebbe piuttosto triste se, in un futuro lontano, un riparatore dovesse effettuare la mia stessa operazione, e sostituisse le resistenze bruciate con resistenze da 3,3 Ohm...

Vale la pena dare un'occhiata anche al lato "pesante" del circuito:


Affascinante, vero? Devo dire che la qualità generale dell'assemblaggio e' decisamente sopra la media, e la precisione delle forature e degli allineamenti e' molto elevata.
L'occhio attento nota parecchi accorgimenti importanti nel circuito stampato, come ad esempio il piano di massa e l'imbullonatura delle blindosbarre affiancata alla rivettatura, allo scopo di garantire un contatto elettrico ottimale.

Eccezionalmente, ho ritenuto opportuno non ripulire la saldatura con il solvente, in quanto il flussante solido che utilizzo abitualmente e' di ottima qualità, e lascia comunque un velo protettivo sulla saldatura stessa. Se lavoro con circuiti di segnale mi preoccupo sempre di eliminare ogni traccia di flussante, lavorando accuratamente con pennello e diluente, ma in questo caso ho desistito anche per via della vernice protettiva depositata sul circuito stampato.
Ho notato infatti che e' pratica abituale del produttori ricoprire il circuito stampato di vernice trasparente dopo aver ultimato le saldature. In tal modo e' garantita una protezione aggiuntiva, che per condizioni di lavoro critiche come quelle di una saldatrice e' molto importante.

Ed ecco infine una foto dell'elettronica ripristinata nel proprio mobile:


Tutte le immagini sono visibili a piena risoluzione su PICASA.