science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe koude warmte werkt

Dit is de originele Cold Heat-tool die we voor dit artikel uit elkaar hebben gehaald. Een nieuw pro-model is blauw en gebruikt liever vijf AA-batterijen dan vier.

Een Cold Heat-soldeerbout is een hulpmiddel dat de soldeerregels lijkt te overtreden. Net als bij andere soldeerbouten, het smelt soldeer -- een legering die zacht wordt bij een lage temperatuur en uithardt bij afkoeling. Hoewel soldeer (uitgesproken als "soder") vaak wordt gebruikt om elektronische componenten aan te sluiten, je kunt het ook gebruiken om sieraden en glas in lood te maken. Met het juiste type soldeer, je kunt zelfs metalen containers repareren, zoals potten en pannen, of bevestig stukken pijp aan elkaar.

Maar terwijl de meeste soldeerbouten op een stopcontact worden aangesloten, de Cold Heat-tool maakt gebruik van batterijen. Traditionele strijkijzers worden erg heet en hebben veel tijd nodig om weer af te koelen, maar de Cold Heat-tool kan opwarmen, smelt wat soldeer en koel bijna onmiddellijk af. In een tv-demonstratie iemand gebruikt het gereedschap en plaatst dan de punt op een opgeblazen ballon - de ballon knalt niet.

Aan iedereen die een vinger heeft gebrand, een tafel heeft beschadigd of een draagtas heeft gesmolten met een traditionele soldeerbout, de Cold Heat-tool kan behoorlijk verbazingwekkend lijken. Het is lichtgewicht en draagbaar, en het kan de hoeveelheid tijd verminderen die nodig is om kleine elektronicareparaties uit te voeren. Daarbovenop, de Cold Heat-tool heeft geen kans op ernstig letsel of materiële schade. Maar recensenten -- professionals en gemiddelde gebruikers -- houden van de tool of haten het, en sommige mensen vragen zich af of het echt "nieuw" is.

We wilden precies weten hoe een Cold Heat tool werkt, dus hebben we er een uit elkaar gehaald. In dit artikel, je zult de geheimen van Cold Heat leren, evenals wat er gebeurde toen we de onze probeerden te gebruiken.

Soldeeradvies

Solderen is een fundamentele vaardigheid voor iedereen die met elektronica werkt. Het is een basisvaardigheid, maar het onder de knie krijgen - het smelten van het soldeer zonder schakelingen of andere componenten te beschadigen en de juiste hoeveelheid soldeer op de juiste locatie te krijgen - kan lastig zijn. NASA's Radio Jove-project heeft een reeks instructievideo's over soldeertechniek.

Inhoud
  1. Verbindingen en strijkijzers:Solderen 101
  2. Weerstand en solderen
  3. Koude Warmte Circuits
  4. De koude warmtetip

Verbindingen en strijkijzers:Solderen 101

Een traditionele soldeerbout

Een van de beste manieren om te begrijpen hoe een Cold Heat-tool werkt, is door te onderzoeken hoe het verschilt van een traditionele soldeerbout. Elektrische soldeerbouten hebben meestal een weerstand verwarmingseenheid: , vergelijkbaar met wat je zou vinden in een föhn of een broodrooster. Elektrische stroom gaat door de verwarmingseenheid, en elektrisch weerstand zorgt ervoor dat het apparaat heet wordt.

Het duurt even voordat de verwarmingseenheid het bit warm genoeg heeft gemaakt om te gebruiken. Het kan ook even duren voordat het bit weer is afgekoeld. Dit komt deels door de aard van warmte zelf. Warmte is in wezen een verandering in energie binnen een object. De verwarmingseenheid verwarmt het bit door er energie in te voeren. In het proces, de moleculen van het bit beginnen steeds sneller te bewegen. Terwijl het bit afkoelt, het geeft warmte af aan de lucht eromheen, en zijn moleculen vertragen weer.

De hoeveelheid tijd die nodig is om het bit af te koelen, is ook gerelateerd aan de emissiviteit . Emissiviteit is een maat voor hoe efficiënt een stof warmte kan overbrengen naar zijn omgeving. De materialen die worden gebruikt in soldeerbouten, zoals koper, chroom en nikkel, hebben een relatief lage emissiviteit. Met andere woorden, ze zijn niet erg efficiënt in het afgeven van warmte in de lucht om hen heen en koelen zichzelf daarbij af.

Een Cold Heat tool is anders. In plaats van hem aan te sluiten, wachten tot het opwarmt en wachten tot het weer afkoelt, je zet hem gewoon aan, raak het soldeer aan en ga. Voor een toevallige waarnemer, dit is het ongelooflijke aan Cold Heat.

Maar tools die hetzelfde doen, bestaan ​​​​al een tijdje. Ze heten weerstand soldeergereedschappen , en je kunt zelfs plannen krijgen om je eigen online te maken. Een weerstandstool gebruikt twee sondes die op staven kunnen lijken, tang of pincet. Deze sondes laten een stroom door het soldeer lopen. De sondes en het soldeer worden zeer snel warm vanwege hun weerstand tegen de stroom die er doorheen gaat. Het verwijderen van het soldeer verbreekt het circuit, en de tips koelen snel af.

De Cold Heat-tool ziet er misschien uit als magie - sommige prominente verklaringen voor hoe het werkt, bevatten zelfs magie - maar elektrische weerstand zou alle eer moeten krijgen. Het gereedschap gebruikt dezelfde principes als een weerstandssoldeergereedschap, maar in een aanzienlijk goedkoper pakket. We zullen dit hierna in meer detail bekijken.

Kralen en verbindingen

Gehard soldeer en de verbinding die het maakt, worden samen a gewricht . Glas-in-loodkunstenaars noemen het vaak een kraal .

Weerstand en solderen

De draden van de Cold Heat tool

Weerstand staat centraal bij traditionele soldeerbouten en bij het Cold Heat-ijzer. Elektriciteit beweegt zich makkelijker door stoffen met veel vrije elektronen, zoals koper, dan door stoffen met minder vrije elektronen, zoals koolstof. Met andere woorden, stoffen zoals koolstof hebben een grotere weerstand. Het verplaatsen van stroom door stoffen met een hoge weerstand kan leiden tot: warmte en soms licht. Dit is hetzelfde principe dat gloeilampen laat werken - een gloeilamp heeft een resistieve gloeidraad die heet en helder wordt als er stroom doorheen stroomt.

Het hart van een Cold Heat-tool is een gebroken stroomkring die reist van een paar AA-batterijen naar een tip die twee helften heeft. De punt kan eruitzien als één massief stuk, maar een donkere isolatiemateriaal houdt de twee helften elektrisch geïsoleerd van elkaar.

Een koude warmte-tip. De donkere strook in het midden is een isolator. Merk op dat de ene helft van de punt is gebroken.

Wanneer u de tool Koude warmte inschakelt, de schakelaar sluit een circuit dat ook een klein lampje bevat. Dit lampje laat u weten dat het gereedschap is ingeschakeld. Maar een parallelschakeling -- degene die naar de tip leidt -- is nog steeds kapot. Dit circuit blijft onderbroken totdat je iets geleidends plaatst, zoals soldeer, in contact met beide helften van de tip. Het soldeer maakt het circuit compleet, ook toestaan ​​dat stroom door een tweede licht gaat.

Door de elektrische weerstand, zowel het soldeer als de punt warmen zeer snel op, en het soldeer smelt. Een droge huid geleidt niet genoeg elektriciteit om het circuit effectief te voltooien, zodat de punt koel blijft als je hem aanraakt.

In de volgende twee paragrafen zullen we het circuit en de tip in meer detail bekijken.

Lood en Soldeer

De meeste soldeersoorten zijn: legeringen van tin en lood. Aangezien lood bepaalde gezondheidsrisico's met zich meebrengt, veel bedrijven en organisaties hebben loodvrij soldeer onderzocht en ontwikkeld. Het National Institute for Standards and Technology heeft hier een database met loodvrije soldeereigenschappen samengesteld.

Koude Warmte Circuits

De Cold Heat-tool heeft een kleine printplaat naast de batterij contacten.

We hebben vastgesteld dat de Cold Heat-tool vrij eenvoudige circuits heeft. Het circuit met de aan / uit-schakelaar bevat ook een klein lampje. Een parallelschakeling blijft onderbroken totdat beide helften van de punt in contact komen met een geleidend materiaal. Een klein lampje op dit circuit licht op als het voltooid is, ook.

De Cold Heat-tool heeft ook enkele elektronische componenten die verder gaan dan de basisbedrading. Aan het uiteinde tegenover de punt bevindt zich een kleine printplaat. Deze printplaat heeft twee diodes, verschillende weerstanden en een 14-pins geïntegreerde schakeling. Wanneer beide helften van de punt in contact komen met soldeer, de chip leidt de stroom van de batterijen door die tak van het circuit.

De keerzijde van de printplaat

Dus, wanneer u de tool Koude warmte inschakelt, stroom vloeit van de negatieve pool van de batterijen door een draad die naar een klein lampje leidt. Vanaf daar, het stroomt naar de printplaat en vervolgens naar de positieve accupool. Zolang het soldeer niet in contact komt met beide helften van de punt van het gereedschap, dat is het einde van het proces. Zodra u soldeer aanbrengt, de chip leidt veel stroom door het gedeelte van het circuit dat de tip bevat. De elektriciteit beweegt:

  1. Van de printplaat tot de helft van de tip
  2. Door die helft van de fooi
  3. Door het soldeer
  4. Door de andere helft van de tip
  5. Terug naar de printplaat
  6. Van de printplaat naar de positieve accupool, onderweg nog een klein licht passerend
Metalen contacten verbinden de bedrading met de helften van de punt.

De punt is net zo belangrijk voor de mogelijkheden van het gereedschap als het circuit. We zullen de tip onderzoeken, inclusief waar het van gemaakt is, De volgende.

De koude warmtetip

Soldeer:gebrand. Tip:kapot.

Het originele marketingmateriaal voor de Cold Heat-tool beschreef de punt als een gepatenteerd composietmateriaal dat bekend staat als Athalite. We vermoeden dat het is gemaakt van grafiet (een vorm van koolstof) of een stof die voornamelijk uit grafiet bestaat. Dit is waarom:

  • Het lijkt fysiek op grafiet.
  • Koolstof heeft 2, 500 tot 7, 500 keer de weerstand van koper, zodat het snel kan opwarmen bij blootstelling aan elektrische stroom.
  • Sommige weerstandssoldeersystemen gebruiken grafiet voor dikkere sondes.
  • Het bedrijf heeft geweigerd het materiaal te identificeren, maar het heeft gezegd dat het natuurlijk is en wordt gebruikt in hoogovens en de locomotiefindustrie [Bron:Seattle Post-Intelligencer]. Steenkool, dat is meestal koolstof, past bij die beschrijving.
  • De patenten van de Cold Heat tool beschrijven de punt als grafiet. De patenten identificeren ook de isolator tussen de helften van de punt als mica.

Als de punt echt is gemaakt van een gepatenteerde verbinding, een ander bedrijf heeft het patent erop. Hyperion-innovaties, maker van de Cold Heat-tool en eigenaar van de patenten die het beschrijven, heeft geen apart patent voor een samengesteld materiaal. In aanvulling, de enige patenten die Grigore Axinte vermelden -- uitvinder van de Cold Heat-soldeerbout -- zoals de uitvinder gereedschappen beschrijft, geen verbindingen.

Helaas, grafiet kan broos zijn. Een van de meest voorkomende klachten in productrecensies en berichten op prikborden is dat de Cold Heat-tip breekt tijdens normaal gebruik. Helaas, het gebruik van de aanbevolen lichte druk op de punt was niet voldoende om een ​​circuit te voltooien toen we het gereedschap probeerden te gebruiken. Net nadat we met succes een circuit hadden voltooid en wat soldeer hadden gesmolten, onze tip brak.

Onze kapotte Cold Heat-tip.

We hebben gehoord dat sommige mensen dol zijn op hun Cold Heat-gereedschap. We vermoeden dat ze de gave hebben om precies de juiste hoeveelheid druk onder de juiste hoek te gebruiken, het voltooien van een circuit zonder kortsluiting van elektrische componenten die worden gesoldeerd of het breken van de punt.

Voor nog veel meer informatie over solderen, elektronica en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe elektriciteit werkt
  • Hoe haardrogers werken
  • Hoe broodroosters werken
  • Hoe gloeilampen werken
  • hoe draden, Zekeringen en connectoren werken

Meer geweldige links

  • Weerstand Solderen:
  • Pratende elektronica:solderen
  • Basis soldeergids
  • Georgia State University Hyperfysica:elektriciteit en magnetisme

bronnen

  • ColdHeat.com http://www.coldheat.com/
  • Koken, John. "Koude hitte komt met een hete nieuwe manier om te solderen." Seattle Post-Intelligente, 16 december 2003. http://seattlepi.nwsource.com/business/152624_coldheat16.html
  • Krakau, Gerrit. "Koude warmte soldeerbout loopt warm en koud." MSNBC, 8 oktober 2004. http://www.msnbc.msn.com/id/6151688/
  • Maan, J. "Koude hitte. Of was het een banaan?" IGN, 13 februari 2005. http://gear.ign.com/articles/590/590411p1.html
  • Weerstandssolderen http://www.geocities.com/budb3/arts/meth/sldrrst.html
  • Svensson, Pieter. "Koude warmte soldeerbout." Wereldbol en post, 30 november 2004. http://www.globetechnology.com/servlet/story/ RTGAM.20041130.gtcoldheatnov30/BNStory/TechReviews/
  • United States Patent &Trademark Office:octrooiaanvragen 20050247692, 20040149713 en 20020047001, patenten 6797924 en 6646228
  • "Slechtste soldeerbout ooit." Nieuwe technologie, inc, November 2005. http://newtechinc.blogspot.com/2005/11/ coldheat-worst-soldering-iron-ever.html

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. De Krebs-cyclus gemakkelijk gemaakt
  2. Definitie van celoppervlakte-eiwitten
  3. Hoe de delen van de menselijke schedel te leren
  4. Voors en tegens van Cloning Plants & Animals
  5. Wat zijn de effecten van isolatie in de geest?
  6. Waarom is de studie van de histologie belangrijk in uw algehele begrip van anatomie en fysiologie?
  7. Hoe wordt recombinant DNA gemaakt?
  8. Centrosoom: definitie, structuur en functie (met diagram)
  9. Welk bewijs is aanwezig Prokaryoten bestonden vóór eukaryoten?

Wetenschap