Индукционная паяльная станция своими руками

Содержание
  1. Индукционная паяльная станция
  2. Что такое индукционная пайка
  3. Преимущества индукционных паяльников
  4. Устройство и принцип работы
  5. Принцип управления нагревом
  6. Выбор подходящей модели
  7. Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками
  8. Выполнение измерений с применением индукционной паяльной станции
  9. Дополнительная комплектация
  10. Самодельная индукционная паяльная станция
  11. Что это такое
  12. Плюсы и минусы
  13. Конструкция
  14. Как работает
  15. Индукционная паяльная станция своими руками
  16. Область использования
  17. Как применять
  18. Индукционные паяльные станции: принцип работы, обзор, как выбрать
  19. Принцип работы
  20. Краткий обзор
  21. Выбор
  22. Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?
  23. Паяльная станция своими руками: схема инфракрасной самодельной станции с феном
  24. Виды паяльных станций
  25. Паяльная станция своими руками
  26. Схема
  27. Процесс
  28. Настройка
  29. Рекомендации по работе
  30. Заключение
  31. Принцип работы индукционного паяльника
  32. Регулировка нагрева
  33. Сборка своими руками
  34. Особенности приборов

Индукционная паяльная станция

Индукционная паяльная станция своими руками

Индукционная паяльная станция – новейшее оборудование, широко распространенное как среди профессиональных мастеров и специалистов-электронщиков, так и среди радиолюбителей различных уровней.

Обладающая высокой скоростью нагрева, долговечностью и безопасностью она используется для различного рода монтажных и демонтажных паечных работ на микросхемах, при установке мелких и чувствительных к перегреву smd радиодеталей.

Устройство для паечных работ с индукционным нагревом

Что такое индукционная пайка

Индукционная пайка – вид паечных работ, выполняемых при помощи оборудования, имеющего индукционный нагревательный элемент. Благодаря быстрому контролируемому разогреву, данный вид пайки используется при монтаже любых радиодеталей.

Преимущества индукционных паяльников

Термовоздушная паяльная станция

Основными преимуществами подобного паяльного оборудования перед аналогами с керамическими нагревательными элементами являются:

  • Высокая скорость нагрева – жало прибора разогревается до рабочей температуры менее, чем за 30 секунд;
  • Надежность и долговечность – паяльное оборудование данного вида обладает высокой надежностью, при грамотном использовании имеет срок службы более 10 лет;
  • Тонкость регулировки нагрева жала – наличие большого количества регулировок позволяет настраивать температуру нагрева жала с максимальной точностью, что особо важно при работе с дорогостоящими и чувствительными к воздействию высоких температур smd радиодеталями;
  • Безопасность – в отличие от аналогов, такие устройства менее подвержены поломкам и пробоям питающего кабеля на корпус устройства;
  • Удобство – паяльники таких приборов имеют удобную форму и небольшие размеры, благодаря чему хорошо подходят для пайки мелких деталей в труднодоступных местах.

Также такие устройства для пайки имеют очень высокий КПД, так как в качестве нагревательного элемента выступает ферромагнитный слой жала, паяльник практически не теряет тепла и полностью использует его для различных паечных работ.

Устройство и принцип работы

Инфракрасная паяльная станция

Индукционная паяльная станция состоит из следующих элементов:

  • Электронный блок с понижающим трансформатором и генератором;
  • Паяльник с нагревателем-индуктором, соединенный с блоком при помощи длинного гибкого кабеля и специального разъема.

Рабочим органом такого оборудования является паяльник с установленным внутри него индуктором – катушкой из медной проволоки, намотанной вокруг гнезда, в которое вставляется хвостовик сменной насадки с ферромагнитным напылением.

Устройство нагревательного элемента индукционной станции для пайки

Процесс нагрева жала индуктором происходит следующим образом:

  1. Генератор подает по питающему кабелю на катушку индуктора высокочастотный ток с напряжением 36 Вольт;
  2. Ток, проходящий через витки индуктора, порождает переменное магнитное поле, силовые линии которого пересекают находящийся внутри индуктора хвостовик жала с ферромагнитным напылением на поверхности;
  3. Магнитное поле при взаимодействии с ферромагнитным напылением на хвостовике жала приводит к его перемагничиванию и образованию вихревых токов. Данный процесс сопровождается выделением большого количества тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, следом и всего жала до высокой температуры.

Регулировка тока (его частоты, следовательно, и температуры жала) производится при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке.

Принцип управления нагревом

Паяльная станция на Ардуино

В индукционных паяльных станциях применяются 2 способа контроля температуры, до которой нагревается жало паяльника:

  • При помощи термодатчика, встроенного в жало, – размещенная в жале термопара подает сигналы в электронный блок, который на основе полученных данных и установленных регулировок осуществляет нагрев жала прибора до определённой температуры;
  • При помощи сменных наконечников (картриджей) – в комплекте с большинством современных моделей подобных приборов для пайки идет несколько сменных насадок, имеющих ферромагнитное покрытие, утрачивающее свои магнитные свойства при определенной температуре.

На заметку. Технология использования сменных насадок картриджей с ферромагнитным напылением, обеспечивающим нагрев жала до определенной температуры, является разработкой компании «Metcal» и носит название «Умный нагрев», или «Smart heat».

Сменные насадки (картриджи) с ферромагнитным напылением

Первый способ встречается в недорогих полупрофессиональных моделях. Основные его преимущества – относительная дешевизна и простота регулировки. Второе техническое решение применяют в более дорогостоящих, качественных и надежных моделях профессиональных станций для паечных работ.

Выбор подходящей модели

Основными критериями выбора подобного оборудования для пайки являются следующие:

  • Мощность – наиболее удобны и практичны модели паяльных станций с регулируемой мощностью в диапазоне от 5 до 60 Вт;
  • Частота тока в индукторе – для радиолюбителей и полупрофессионалов достаточно устройства с частотой тока от 400 до 700 КГц. Профессионалы и мастера применяют модели, имеющие значения данной характеристики до 13,5 МГц;
  • Тип управления нагревом – большая часть современного оборудования данного типа выпускается с регулировкой температуры нагрева жала по технологии «Smart heat»;
  • Количество независимых каналов – для того чтобы иметь возможность подключать, помимо паяльника, термопинцет, устройство должно быть оснащено 2 независимыми каналами;
  • Размеры и вес – для удобной работы и переноски устройство должно иметь небольшие размеры и вес не более 1 кг;
  • Также при выборе учитывают возможность послегарантийного ремонта устройства, наличие дополнительных комплектующих, делающих процесс пайки более удобным.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками

Большое разнообразие моделей подобного оборудования делает его самостоятельное изготовление практически нецелесообразным и затратным, проще купить простой китайский прибор, который при небольшой стоимости будет иметь достаточно длительный срок службы и хорошее качество пайки.

Поэтому сделать индукционный паяльник своими руками можно исключительно из научного интереса, изучив внутреннее строение подобного устройство и происходящие в нем физические явления более детально и наглядно.

Выполнение измерений с применением индукционной паяльной станции

Контроль температуры пайки при помощи термопары и мультиметра

При пайке различных мелких радиодеталей, согласно требованиям различных нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов, технике безопасности, температура жала при его прикосновении к рабочей поверхности должна быть не выше 2700С. При работе с описываемым паяльным оборудованием данный показатель устанавливают при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке устройства. Проверяют правильность такой настройки, прикасаясь к жалу прибора кончиком термопары, подключенной к мультиметру.

Дополнительная комплектация

В некоторых моделях данного паяльного оборудования в расширенную комплектацию входят следующие инструменты и приспособления:

  • Термопинцет;
  • Держатель для паяльника;
  • Набор сменных насадок для различных температур.

Также в некоторых дорогих паяльных станциях на электронном блоке имеется небольшой дисплей, отображающий температуру жала прибора.

Таким образом, паяльная станция с нагревателем-индуктором – оборудование, обладающее большим количеством преимуществ. Это делает ее востребованной и популярной среди как специалистов, так и простых радиолюбителей.

Самодельная индукционная паяльная станция

Индукционная паяльная станция своими руками

При работе с радиоаппаратурой в домашних и промышленных условиях часто требуется произвести пайку различных элементов. Для этой цели существуют различные виды паяльников. Они различаются габаритами, мощностью и принципом действия, что в совокупности определяет их специализацию и область применения. Одна из разновидностей данного прибора — индукционный паяльник.

Что это такое

Индукционный паяльник — прибор для пайки, не имеющий в своей конструкции нагревательного элемента. Нагрев жала происходит под действием возникающих внутри корпуса вихревых электрических полей. Данный принцип действия увеличивает эффективность применения прибора в разы.

Индукционный паяльник

Плюсы и минусы

Основными преимуществами данного типа приборов по сравнению с аналогичным оборудованием с керамическими нагревательными элементами являются:

  • Высокая скорость нагрева. Рабочая часть агрегата нагревается до необходимой температуры менее чем за 30 секунд.
  • Надежность и долговечность. Этот класс оборудования при правильном использовании имеет срок службы более 10 лет.
  • Возможность отрегулировать тонкости нагрева. Паяльник имеет большое количество регулировок, позволяет устанавливать температуру нагрева наконечника с высокой точностью.
  • Высокотемпературные компоненты SMD-радио. Они особенно важны для чувствительной настройки режима работы.
  • Безопасность. В отличие от аналогичных паяльников такие устройства менее подвержены отказам и не повреждают шнур питания, подключенный к корпусу устройства.
  • Удобство. Паяльник имеет удобную форму и небольшой размер, что делает его идеальным для пайки мелких деталей, особенно там, где их трудно достать.
  • Более того, такое паяльное устройство имеет очень высокую эффективность, поскольку ферромагнитный слой наконечника используется в качестве нагревательного элемента. Прибор фактически не теряет тепло.
  • Дизайн паяльника

К недостаткам данного вида приборов для пайки относят:

  • Необходимо отдельно докупать сменные насадки вслучае, если требуется изменить режим пайки.
  • Стоимость относительно других паяльников достаточно высока.

Конструкция

Станция индукционной пайки состоит из следующих компонентов:

  • электронный блок с понижающим трансформатором и генератором
  • датчиком нагрева, который подключается к устройству с помощью длинного гибкого кабеля и специального разъема.
  • Рабочим органом такого устройства является жало, в котором медная проволока намотана вокруг гнезда, куда вставлен ​​хвостовик.

Вам это будет интересно  Прибор для выявления скрытой проводкиУстройство прибора

Как работает

Основным отличием индукционного паяльника от обычного паяльника является нагревательный элемент или его нет вообще. Инструмент нагревается за счет наличия вихревых токов под воздействием переменного магнитного поля.

Индукционный паяльник имеет катушку, в которую вставлен стержень устройства.

Процесс нагрева индуктора заключается в следующем:

  1. Генератор подает высокочастотный ток в 36 В на катушку индуктивности через линию питания.
  2. Ток, протекающий через индуктор, превращается в переменное магнитное поле, силовая линия которого пересекает ось наконечника, расположенного внутри индуктора.
  3. Магнитное поле, которое взаимодействует с ферромагнитным распылением на наконечнике, заставляет его намагниченность поворачиваться и образовывать вихревое электрическое поле. Этот процесс сопровождается большим выделением тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, после чего вся поверхность находится при высокой температуре.
  4. Регулировка тока (от частоты которого зависит температура наконечника) осуществляется с помощью регулировочного датчика на электронном блоке. В индукционной паяльной станции используются два метода для контроля температуры нагрева паяльника: с помощью датчика температуры, встроенного в наконечник паяльника и сменные картриджи. Пи первом способе термопара в головке паяльника отправляет сигнал электронному блоку, а электронный блок в соответствии с полученными данными производи регулировку температуры. Для второго способа регулировки необходимо иметь дополнительные сменные наконечники.

Важно! Не у всех моделей в комплекте идут сменные наконечники. Поэтому следует заранее позаботиться о том, чтобы их докупить при необходимости.

Принцип действия

Индукционная паяльная станция своими руками

Изготовление индукционного паяльника своими руками — дело не особенно сложное и затратное. Но оно имеет несколько недостатков. Во-первых, мощность и эффективность данного устройства будут невелики.

Во-вторых, прибор не будет иметь большого количества дополнительных функций и регулировок, как это могло быть с заводским вариантом.

Поэтому наиболее приемлемым вариантом является покупка дешевого китайского аналога.

Стержень из меди

Если же все-таки имеется желание сделать паяльник самому, то нужно выполнять действия по данному алгоритму:

  • подобрать подходящую трубку, которая будет выполнять функции корпуса.
  • встроить в нее трубку из металла меньшего диаметра. На нее будет наматываться импровизированная катушка.

Вам это будет интересно  Как использовать мультиметр DT-182Стержень и корпус

  • медной проволокой диаметром около 1 мм сделать примерно 12 витков.

Важно: Витки не должны соприкасаться.

  • стержень и катушку покрывают слоем изоляции.
  • в трубку встраивают медный прут, который будет выполнять функции жала.
  • для питания применяют любой трансформатор, понижающий напряжение.

Вариант самодельного паяльника

Область использования

Благодаря своей эффективности и малым размерам данный вид устройств имеет широкую область применения:

  • Подходят для пайки мелких радиолюбительских схем.
  • Используются профессионалами для монтажных работ.
  • Применяются в промышленных условиях.

Выбор паяльника для определенных целей

Как применять

При пайке различных небольших радиокомпонентов, согласно требованиям нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов температура на кончике рабочей поверхности не должна превышать 2700С.

При использовании новых моделей устройства этот параметр можно установить с помощью регулятора регулировки на электронном блоке устройства. Правильность данной настройки проверяется касанием наконечника устройства наконечником термопары, подключенной к мультиметру.

Основными критериями выбора такого сварочного оборудования являются:

  • мощность — наиболее удобна и практична модель паяльной станции, мощность которой может регулироваться от 5 до 60 Вт.
  • частота тока в индукторе — для радиолюбителей и полупрофессионалов тока с частотой от 400 до 700 кГц будет достаточно. Модели, используемые профессионалами и рабочими, имеют частоту до 13,5 МГц.
  • типы управления нагревом — большинство современных устройств могут использовать интеллектуальную технологию нагрева для регулировки температуры нагрева наконечника.
  • количество независимых каналов — для возможности подключения к паяльнику горячего пинцета Устройство также должно быть оснащено 2 независимыми каналами.
  • размер и вес — для удобства эксплуатации и переноски устройство должно иметь небольшой размер и вес (не более 1 кг)
  • также при выборе необходимо учитывать срок гарантии, возможность ремонта и наличие дополнительных компонентов, которые делают процесс пайки более удобным.

Индукционный паяльник — эффективное средство для пайки. Изготавливать такое устройство своими руками не совсем целесообразно. Намного проще купить дешевый китайский аналог, который прослужит дольше и будет иметь большое количество настроек и дополнительных функций.

Индукционные паяльные станции: принцип работы, обзор, как выбрать

Индукционная паяльная станция своими руками

Контактный метод нагрева жала, используемый в классических схемах паяльных станций, несовершенен. Это проявляется в виде низкого КПД, большой потребляемой мощности, локального перегрева жала в зоне контакта и т.д.

Паяльная индукционная станция лишена таких недостатков. Давайте рассмотрим принцип работы такого устройства, ознакомимся с несколькими популярными моделями и узнаем, как выбрать прибор, исходя из области его применения.

Принцип работы

Начнем с конструктивных особенностей индукционного нагревательного элемента (см. рисунок 1), это позволит лучше понять его принцип действия.

Нагревательный элемент индукционного прибора

Указанные обозначения:

  • А – экранирующая оболочка;
  • В – провода, подающие напряжение к индуктору;
  • С – ручка паяльника;
  • D – жало;
  • Е – индукционная катушка;
  • F – ферромагнитный слой.

Теперь поверхностно расскажем о принципе действия, не погружаясь в теоретические основы электромагнитной индукции.

При поступлении в индукционную катушку высокочастотного напряжения происходит формирование переменного магнитного поля.

Поскольку скин-слой жала выполнен из ферромагнитного материала, то начинается процесс его перемагничивания, который сопровождается образованием вихревых токов. Это приводит к значительному выделению тепловой энергии.

Преимущества индукционного метода очевидны: поскольку в качестве нагревательного элемента выступает жало паяльника, его нагрев происходит равномерно. Следовательно, отсутствуют потери от температурной инерции, и полностью исключен локальный перегрев, вызывающий окисление и выгорание жала. В результате, увеличивается его срок эксплуатации и повышается КПД устройства.

Краткий обзор

Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).

Внешний вид станции QUICK 203Н

Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.

: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н

Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.

Характеристики:

  • Заявленная производителем мощность – 90Вт.
  • Рабочая температура от 200С° до 420С°.
  • На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц.
  • Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°.
  • Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.

Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.

Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.

Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat® (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.

Характеристики:

  • Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически).
  • Индуктор работает на частоте 470кГц.
  • Потребляемая мощность – 90Вт.
  • Напряжение питания от 90 до 240В.

Особенности:

  • Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания.
  • Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников.
  • Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно.
  • Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.

Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня — MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.

Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов

Характеристики:

  • Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически).
  • Частота работы индуктора – 13,56МГц.
  • Потребляемая мощность – 125Вт.
  • Напряжение питания от 90 до 240В.

Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.

Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.

Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.

Выбор

Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.

Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.

Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы — термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?

Данный вопрос имеет, скорее, теоретическую подоплеку, чем практическое применение. Безусловно, можно сделать самодельный блок управления под готовый индукционный паяльник. Но стоимость такого проекта будет незначительно отличаться от серийного изделия, произведенного в Китае.

Значительно полезней модифицировать готовое устройство с целью его усовершенствования.

Паяльная станция своими руками: схема инфракрасной самодельной станции с феном

Индукционная паяльная станция своими руками

Многие радиолюбители не могут подобрать подходящий инструмент для ежедневной пайки различных микросхем и компонентов. Паяльная станция своими руками для таких умельцев – это один из лучших вариантов решения всех проблем.

Больше не нужно выбирать из множества несовершенных фабричных устройств, достаточно найти подходящие комплектующие, потратить немного времени и сделать идеальное устройство, удовлетворяющее все требования, своими руками.

Виды паяльных станций

Современный рынок предлагает радиолюбителям огромное количество всевозможных видов аппаратуры для пайки с разной комплектацией.

В большинстве случаев станции для пайки делятся на:

  1. Контактные станции.
  2. Цифровые и аналоговые устройства.
  3. Индукционные аппараты.
  4. Бесконтактные устройства.
  5. Демонтажные станции.

Первый вариант станций представляет собой паяльник, подключенный к блоку регулировки температуры.

Электрическая схема паяльной станции.

Контактные паяльные устройства делятся на:

  • устройства для работы со свинцовосодержащими припоями;
  • устройства для работы с безсвинцовыми припоями.

Устройства для пайки, позволяющие плавить безсвинцовый припой, обладают мощными нагревательными элементами. Такой выбор паяльников обусловлен высокой температурой плавления припоя без свинца. Безусловно, благодаря наличию регулятора температуры, подобные аппараты применимы для работы со свинцовосодержащим припоем.

Аналоговые аппараты для пайки регулируют температуру жала при помощи термодатчика. Как только наконечник перегревается, питание отключается. При остывании сердечника питание вновь подается на паяльник и начинается нагрев.

Цифровые устройства управляют температурой паяльника при помощи специализированного ПИД регулятора, который в свою очередь подчиняется своеобразной программе, заложенной в микроконтроллер.

[box type=”info”]Отличительной особенностью индукционных устройств является нагрев сердечника паяльника при помощи импульсной катушки. В процессе работы происходят колебания высоких частот, образующие в ферромагнетиковом покрытии аппаратуры вихревые токи.[/box]

Остановка нагрева происходит из-за достижения ферромагнетиком точки Кюри, после которой меняются свойства металла и прекращается эффект от воздействия высоких частот.

Бесконтактные аппараты для пайки делятся на:

  • инфракрасные;
  • термовоздушные;
  • комбинированные.

Самодельная инфракрасная паяльная станция состоит из нагревательного элемента в виде кварцевого или керамического излучателя.

Инфракрасные паяльные станции, по сравнению с термовоздушными, обладают следующими ощутимыми преимуществами:

  • отсутствие необходимости в поиске насадок на паяльный фен;
  • хорошо подходят для работы со всеми видами микросхем;
  • отсутствие термической деформации печатных плат из-за равномерного прогрева;
  • радиодетали не сдуваются воздухом с платы;
  • равномерный прогрев места пропая.

Важно отметить, что инфракрасные устройства для пайки являются профессиональным оборудованием и редко используются простыми радиолюбителями.

Зависимость температуры от времени пайки.

В большинстве случаев инфракрасные аппараты состоят из:

  • верхнего керамического или кварцевого нагревателя;
  • нижнего нагревателя;
  • стола для поддержки печатных плат;
  • микроконтроллера, управляющего станцией;
  • термопар для контроля текущих температур.

Термовоздушные станции для пайки используются для монтажа радиодеталей. В большинстве случает термовоздушными станциями удобно паять компоненты, находящиеся в SMD корпусах. Такие детали имеют миниатюрные размеры и хорошо паяются по средствам подачи на них горячего воздуха из термофена.

Комбинированные устройства, как правило, сочетают в себе несколько видов паяльного оборудования, например, термофен и паяльник.

Демонтажные станции комплектуются компрессором, работающим на втягивание воздуха. Такое оборудование оптимально подходит для снятия излишков припоя или демонтажа ненужных компонентов на печатной плате.

Все мало-мальски приличные станции для пайки компонентов в разных корпусах, имеют в наличие такое дополнительное оборудование:

  • лампы подсветки;
  • дымоуловители или вытяжки;
  • пистолеты для демонтажа и всасывания излишков припоя;
  • вакуумные пинцеты;
  • инфракрасные излучатели для прогрева всей печатной платы;
  • термофен для прогрева определенного участка;
  • термопинцет.

Паяльная станция своими руками

Наиболее функциональная и удобная станция – это инфракрасная.

Перед тем, как сделать инфракрасную паяльную станцию своими руками, следует приобрести следующие элементы:

  • галогеновый обогреватель на четырех инфракрасных лампах мощностью 2КВт;
  • верхний инфракрасный нагреватель для паяльной станции в виде керамической инфракрасной головки на 450 Вт;
  • алюминиевые уголки для создания каркаса конструкции;
  • шланг для душа;
  • проволока из стали;
  • нога от любой настольной лампы;
  • программируемый микрокомпьютер, например, Ардуино;
  • несколько твердотельных реле;
  • две термопары для контроля текущей температуры;
  • блок питания на 5 вольт;
  • небольшой экран;
  • зуммер на 5 вольт;
  • крепежные элементы;
  • при необходимости, паяльный фен.
[box type=”fact”]В качестве верхнего нагревателя можно использовать кварцевые или керамические нагреватели.[/box]Изготовление паяльной станции своими руками.

Преимущества керамических излучателей представлены:

  • невидимым спектром излучения, не повреждающим глаза радиолюбителя;
  • более длительным временем безотказной работы;
  • большой распространенностью.

В свою очередь, кварцевые ИК подогреватели обладают следующими плюсами:

  • большая однородность температуры в зоне подогрева;
  • меньшая стоимость.

Этапы сборки ИК паяльной станции представлены ниже:

  1. Монтаж элементов нижнего нагревателя для работы с bga элементами.
    Наиболее простым методом добычи четырех галогеновых ламп служит демонтаж их из старенького обогревателя. После того, как вопрос с лампами решен, следует придумать вид корпуса.
  2. Сборка конструкции паяльного стола и продумывание системы удержания плат на нижнем нагревателе.
    Установка системы крепления печатных плат заключается в отрезке шести кусков алюминиевого профиля и прикреплении их к корпусу при помощи гаек из перфорированной ленты. Получившаяся система крепления позволяет перемещать печатную плату и подстраивать ее под нужды радиолюбителя.
  3. Монтаж элементов верхнего нагревателя и паяльного фена.
    Керамический нагреватель на 450 – 500 Вт можно приобрести в китайском интернет магазине. Для монтажа верхнего подогрева необходимо взять лист металла и согнуть его по размерам нагревателя. После этого верхний нагреватель самодельной ик вместе с феном следует разместить на ножке от старой настолько лампы и подключить к блоку питания.
  4. Программирование и подключение микрокомпьютера.
    Наиболее ответственный этап создания собственного инфракрасного устройства для пайки, включающий: создание корпуса для микроконтроллера с продумыванием места под остальные компоненты и кнопки. В корпусе вместе с контроллером должны быть следующие элементы: два твердотельных реле, дисплей, блок питания, кнопки и соединительные клеммы.

Большинство радиолюбителей предпочитают использовать старые системные блоки в качестве основы корпуса и алюминиевые уголки для крепления всех основных элементов нижнего нагревателя. При подключении ламп рекомендуется использовать штатную проводку разобранного галогенового обогревателя.

По завершению процесса сборки станции следует переходить к непосредственной настройке микроконтроллера. Радиолюбителям, сделавшим самому инфракрасную паяльную станцию, зачастую приходилось использовать микрокомпьютер Ардуино ATmega2560.

Программное обеспечение, написанное специально для устройств, основанных на данном типе контроллера, можно найти в интернете.

Схема

Принципиальная схема инфракрасного паяльника.

Типовая схема паяльной станции включает:

  • блок усилителей термопар;
  • микроконтроллер с экраном;
  • клавиатуру;
  • звуковой сигнализатор, например, компьютерный спикер;
  • элементы питания и поддержки паяльного фена;
  • чертежи элементов детектора нуля;
  • элементы силовой части;
  • блок питания всей аппаратуры.

В большинстве случаев, схема станции представлена следующими микрокомпонентами:

  • опторазвязка;
  • мосфет;
  • симистор;
  • несколько стабилизаторов;
  • потенциометр;
  • подстроечный резистор;
  • резистор;
  • светодиоды;
  • резонатор;
  • несколько резонаторов в СМД корпусах;
  • конденсаторы;
  • переключатели.
[box type=”info”]Точные маркировки деталей разнятся в зависимости от потребностей и предполагаемых рабочих режимов.[/box]

Процесс

Процесс сборки инфракрасной паяльной станции во многом зависит от предпочтений мастера.

Типовой вариант устройства на микроконтроллере Ардуино, устраивающий большинство радиолюбителей, собирается в такой последовательности:

  • подбор необходимых элементов;
  • подготовка радиодеталей и нагревателей к проведения монтажных работ;
  • сборка корпуса паяльной станции;
  • установка нижних предварительных нагревателей для равномерного разогрева массивных печатных плат;
  • установка платы управления комбайном для пайки и ее фиксация при помощи заранее подготовленных крепежных элементов;
  • монтаж верхнего нагревателя и паяльного термофена;
  • установка креплений для термопар;
  • программирование микроконтроллера под определенные условия паяльных работ;
  • проверка всех элементов, включая галогеновые лампы нижнего нагревателя, инфракрасный излучатель и паяльный фен.

Устройство паяльной станции.

После полной сборки инфракрасной станции для проведения паяльных работ следует проверить все элементы на работоспособность.

Отдельное внимание нужно уделить проверке корректности работы термопар, поскольку в данной системе отсутствует их компенсация.

Это означает, что при перемене температуры воздуха в помещении термопара начнет измерять температуру с существенной погрешностью.

Проверка головки керамического нагревателя также важна. В случае, если инфракрасный излучатель перегревается, необходимо обеспечить обдув воздухом или охлаждение при помощи дополнительного радиатора.

Настройка

Настройка режимов работы ИК паяльной станции в основном заключается в:

  • установке допустимых режимов работы паяльных фенов;
  • проверке режимов работы нижнего нагревательного элемента;
  • выставлении рабочих температур верхнего кварцевого излучателя;
  • установке специальных кнопок для быстрого изменения параметров нагрева;
  • программировании микроконтроллера.

Особенности устройства паяльной станции.

По мере выполнения паяльных работ может потребоваться изменение температур и режимов.

Такие действия можно произвести при помощи кнопок, связанных с микрокомпьютером:

  • кнопка + должна быть настроена на повышение температуры покупного или самодельного кварцевого излучателя с шагом в 5 – 10 градусов;
  • кнопки – должна понижать температуру также с небольшим шагом.

Основные настройки микрокомпьютера представлены:

  • регулировкой значений P, I и D;
  • подстройкой профилей, в которых прописан шаг изменения тех или иных параметров;
  • настройкой критических температур, при которых станция отключается.
[box type=”fact”]Некоторые конструкторы верхний нагреватель делают из фена. Такой подход подойдет лишь для пайки небольших элементов в SMD корпусах.[/box]

Рекомендации по работе

Самодельные ИК паяльные станции отлично подойдут для небольшого ремонта дома или в частных мастерских. Благодаря относительной простоте конструкции и широкому функционалу инфракрасные станции пользуются невероятным спросом.

Электрическая схема паяльника.

Основными рекомендациями при сборке станций и работе на них являются:

  1. Грамотная настройка параметров микроконтроллера.
    В случае, если в компьютер внесены неверные параметры, паяльная установка может некачественно пропаивать компоненты и повреждать маску печатных плат.
  2. Надевание средств защиты при выполнении паяльных работ.
    Кварцевый излучатель, в отличие от керамического, при работе порождает излучение на видимой для глаза длине волны. Поэтому, если в устройстве используется кварцевый инфракрасный излучатель рекомендуется надевать специальные защитные очки, защищающие оператора от повреждения зрения.
  3. Электрическая принципиальная схема станции должна содержать только надежные элементы.
    Кроме этого, все конденсаторы и резисторы, используемые при сборке, должны иметь быть выбраны с небольшим запасом.
  4. Контроллер для ИК паяльной станции можно выбрать из популярных моделей Ардуино.
    При желании, контроллер можно изготовить и из неизвестного микрокомпьютера, однако, в этом случае мастеру придется самостоятельно разработать программное обеспечение для работы паяльной станции.
  5. При сборке станции следует предусмотреть разъем для подключения паяльника.
    Иногда, компоненты платы удобнее точечно выпаивать при помощи обычного паяльника или устройства с термофеном вместо жала. Подобное решение можно реализовать, путем проектирования дополнительной термопары для контроля температуры паяльника.
  6. Для пайки с использованием активных флюсов и припоев с высоким содержанием свинца следует обеспечить циркуляцию воздуха.
    Хорошая вытяжка или вентилятор значительно облегчат дыхание оператора и позволяет ему не дышать испарениями вредных металлов.

Заключение

ИК паяльные станции – это одни из лучших установок для пайки всевозможных элементов в самых разных корпусных исполнениях. Сделать паяльную станцию на инфракрасных подогревающих элементах можно даже в домашних условиях.

Как правило, домашние мастера для нижних нагревателей предпочитают использовать мощные галогеновые лампы. Основные распиновки разъемов, параметры микросхем, модели микроконтроллера, инструкции о том, как из бытового фена сделать паяльный и другая информация доступна в интернете.

Принцип работы индукционного паяльника

Индукционная паяльная станция своими руками

Жало обычного резистивного паяльника нагревается за счет электрического тока, который протекает через нихромовую спираль, намотанную на капсулу стержня. Недостатки этого процесса: низкий КПД, локальный прогрев, и как результат, большое потребление электроэнергии.

Керамические паяльники более совершенные, но они боятся резких перепадов температур. Совсем по другому принципу работает индукционная паяльная станция. Разогрев жала происходит быстро, а регулировка нагрева максимально простая.

Регулировка нагрева

Сердечник индукционного паяльника делают из меди (не магнитный материал), а заднюю его часть покрывают ферромагнитным материалом (сплав железа и никеля). Передняя часть служит жалом, сам сердечник называют картриджем.

Регулировка нагрева медного жала происходит следующим образом:

  • при подаче переменного напряжения, а значит и поля, в покрытии генерируются токи Фуко, которые разогревают материал;
  • тепло передается меди;
  • как только температура покрытия достигает точки Кюри, магнитные свойства исчезают и разогрев прекращается;
  • в процессе работы индукционным паяльником медное жало отдает тепло детали и остывает, остывает также ферромагнитное покрытие;
  • как только покрытие остывает, возвращаются магнитные свойства, и мгновенно возобновляется нагрев.

Можно сказать, что происходит автоматическое регулирование температуры, причем с высокой точностью.

Максимальный нагрев индукционного паяльника зависит от свойств магнитного сплава и сердечника. Такое управление называется умным теплом (smart heat).

Менять температуру для конкретных условий пайки можно, установив температурный датчик, который подключается к блоку управления станцией, либо же меняя картриджи (сердечник с наконечником) которые вставляют в ручку индукционного паяльника.

Первый вариант дешевле второго, поэтому им сегодня пользуются не только профессионалы. Зато второй способ точнее и надежнее.

Сборка своими руками

Вопрос, можно ли сделать индукционный паяльник своими руками, в основном носит теоретическую подоплеку. С практической стороны это неоправданно даже с чисто ценовой позиции.

Просто любая китайская паяльная станция будет стоить столько же, сколько сделанная своими руками. И разговор о самодельной конструкции в основном будет касаться именно блока управления. Для чего придется приобретать индукционный паяльник.

Что касается непосредственно изготовления самого инструмента, то его можно сделать из подручных материалов. Правда, такой индукционный паяльник будет маломощным.

Потребуется резистор на 5-10 Ом, медная проволока и ферритовая бусинка для изготовления катушки, а также провода для подачи электрического тока.

В первую очередь мультиметром проверяют сопротивление резистора. После чего с одной его стороны снимают крышку. Теперь потребуется стальная проволока.

К примеру, для этого можно использовать скрепку. Ее разворачивают, и один конец залуживают. Вторым концом оборачивают резистор в месте удаленной крышки.

Далее необходим кусочек текстолита, который с двух сторон также облуживается. Его размер подбирается так, чтобы он входил свободно в будущий корпус катушки. Теперь текстолитовую пластину припаивают к проволоке из скрепки и проводу от резистора.

Далее собирают катушку – на бусинку накручивают медную проволоку, к концам которой присоединяют проводки с вилкой. Луженая текстолитовая пластинка вставляется в подготовленную катушку. Во всех соединениях проводится пайка.

Остается только обмотать вокруг катушки изоленту, вставить в открытый резистор толстую медную проволоку, а саму катушку в подготовленный корпус. К примеру, это может быть алюминиевая трубка.

Обратите внимание, что медная проволока должна войти в резистор с натягом, чтобы жало индукционного паяльника не шевелилось в своем корпусе.

И последнее – обмотка всего корпуса прибора изоляционной лентой. Вот такая простая схема сборки самодельного индукционного паяльника. Им, конечно, большие заготовки паять нельзя, а вот для небольшой микросхемы он подойдет в самый раз.

Особенности приборов

Среди особенностей индукционных паяльников надо отметить тонкий сменный картридж, от которого во многом зависит температура нагрева жала.

Он представляет собой тонкую трубку, которая в сочетании с легким корпусом прибора дает возможность долгое время просиживать за процессом пайки.

Рука не устает, а значит, не меняется точность подвода жала и припоя, нет подтеков излишков материала, увеличивается скорость проводимых операций. Отсутствует сложная электронная схема, степень нагрева регулируется автоматически.

По всем показателям индукционный паяльник более совершенен, чем традиционные паяльные приборы. Хотя он еще не достаточно широко распространен, такую конструкцию можно отнести к технике нового поколения.

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: