Паять платы и электронные схемы обычным паяльником не очень удобно и не всегда возможно. В этом плане даже простая пыльная станция — ценный инструмент. Но стоимость готовых изделий довольно высока, и если работу проводить не часто, то окупится он не скоро.
Выход есть: сделать паяльную станцию своими руками сможет каждый, кто занимается программированием микроконтроллеров. Вначале надо разобраться в принципе работы устройства и ее основных элементах.
Варианты пайки
Причиной того, что современный рынок способен предложить широкий спектр паяльного оборудования является тот факт, что обыкновенный бытовой паяльник стал инструментом, который можно купить на каждом углу. А вот паяет он далеко не все современные приборы.
- При помощи паяльной станции, которую можно сделать своими руками, есть возможность производить ремонт любого электрического оборудования, в том числе такого сложного и высокоточного, как материнская плата компьютера.
- Прежде, чем приступить к конструкции и начать описывать самодельный цифровой паяльный механизм, рассмотрим, какой может быть станция и какие типы пайки существуют.
- Станции условно можно классифицировать таким образом:
- контактного типа;
- контактного типа без применения свинца;
- термовоздушного типа;
- комбинированно-термовоздушного типа;
- демонтажного типа;
- инфракрасные станции.
Самый простой вид – контактный. Его строение мало чем отличается от привычного паяльника, однако контактное оборудование лишено многих конструктивных недостатков, которые есть у паяльников.
Контактная пайка
Главной проблемой паяльника является чрезмерный нагрев радиокомпонентов, в частности транзисторов, диодов, тиристоров. Из-за высокой температуры, полупроводниковые элементы начинают менять свою вольтамперную характеристику и нарушать протекание электрического тока в цепи.
Именно поэтому становится невозможным регулировать температуру нагревательных элементов, иными словами традиционный паяльник рано или поздно перестает «слушать» — температура либо неограниченно растет, либо перестает расти вообще.
Таким образом, после достигнутых 400 °C, пайка может быть безопасной только из-за краткосрочного контакта «жало-припой».
Приступая к созданию контактной паяльной станции, или выбирая одну из моделей, которые уже предложены на рынке, следует понимать, что она должна содержать блок питания, включающий в свою конструкцию гальваническую развязку. Именно такой механизм «питание — нагреватель» гарантирует адекватную регулировку напряжения и температуры прогрева. Чаще всего наиболее рациональной температурой нагрева является 250-350 °C.
Бесконтактная пайка
Бесконтактными (термовоздушными) паяльными станциями являются такие установки, которые отлично подходят для ремонта мобильных телефонов, крупной и мелкой бытовой техники. Мощность таких установок крайне высока, они отлично справляются как с припоями, содержащими свинец, так и с бессвинцовыми.
Однако следует помнить, что применять такие устройства для микросхем BGA-типа нельзя. Термовоздушная, бесконтактная пайка представляет собой симбиоз строительного фена и паяльника, паять с помощью такого оборудования очень удобно и быстро.
Устройство фена
Паяльную станцию в виде фена принято использовать для того, чтобы расплавлять или размягчать пластмассовое изделие, тонкий металл или олово. Подавать воздух высокой температуры представляется возможным только после его проходе через сильно разогретую спираль. Для того чтобы создать паяльный фен самостоятельно, потребуется внимательно ознакомиться с его конструкцией.
Составляющие конструкции паяльного фена:
- нагреватель (специальный корпус-трубка);
- крыльчатый вентилятор либо насос, который подает поток воздуха;
- ручки, включателя, датчика температуры.
Иногда можно также использовать специальные насадки, позволяющие менять поток струи.
Схема управления
Рассмотрим принципиальную схему управления феном, которая питается от одного источника. Данный факт значительно упрощает эксплуатацию устройства.
Главным элементом данной схемы является стабилизатор параметрического типа, который собран на транзисторе VT1, стабилитронах D5, D6, D7 и сопротивлении R1. Данное устройство гарантирует стабильность напряжения паяльного фена, в то время когда напряжение источника может изменятся из-за регулировок воздушных потоков.
Для того чтобы изменить скорость вентилятора используется выключатель SA1, который имеет два положения – 8В и 12В.
Стабилитрон D8 и предохранитель FU1 осуществляют защиту от предельных напряжений. Когда напряжение поднимается до 15 Вольт, диод открывается и предохранитель перегорает.
Разберемся, почему в данной конструкции лучше всего использовать именно параметрический стабилизатор. При использовании переменного тока, пики напряжения способны достигать предельных значений. Это выведет из строя микросхему. Пример привести довольно просто. При напряжении в 30 Вольт (переменный ток) пик составит:
Окончательная сборка
Сборка самодельной паяльной станции осуществляется в несколько этапов. Вначале собирают нагревательный элемент. Он состоит из 5 спиралей и керамической изоляционной трубки. Керамическую трубку можно заимствовать из телевизора (линия задержки содержит как раз то, что нужно).
Затем наматывают спираль нагревательного элемента. Производить намотку будущей спирали лучше всего при помощи дрели.
Одной из самых сложных деталей конструкции является корпус нагревателя. Его принято собирать из стакана, трубы и шайбы.
Удивительно, но стакан с внешним диаметров 1,65 см. идеально подошел от старой литий-ионной батареи. Именно в такие корпусы заключают химическую начинку. Перед тем как разбирать батарею ноутбука, ее следует полностью разрядить. Для этого используют низкоомные мощные резисторы.
В качестве корпуса паяльного фена можно использовать бутылку от газировки объем 1 литр. Бутылка выбирался исходя из размеров вентилятора.
Инфракрасная станция для пайки
Ремонтируя сложные схемы и материнские платы (особенно в которых имеют место компоненты BGA), потребуется инфракрасная станция. Китайская продукция отличилась очень низким качеством, а хорошая инфракрасная установка стоит довольно дорого. Выход очевиден: нет ничего сложного в том, чтобы собрать паяльный инструмент своими руками.
При сборке такого паяльного устройства можно вложиться в бюджет до 10 тыс. рублей. Несмотря на низкую себестоимость, станция отлично себя показала при проведении ремонтных работ, связанных с монтированием микросхем.
Описание конструкции
Устройство состоит из следующих компонентов:
- контроллер управления;
- подогрев нижнего типа;
- нагрев верхнего типа.
Контроллер должен быть 2-канального типа.
Первый канал подключается к термопаре или терморезистору платинового типа. Второй следует просто подключать к паре. Оба канала обладают автоматическими и ручными режимами. Первый допускает поддержку температур до 255 градусов при помощи обратных связей с термопарой или терморезистором.
Ручной режим позволяет производить настройки в диапазонах 99%. Память контроллера содержит четырнадцать различных типов термопрофилей: семь профилей свинцового типа и семь профилей для пайки без свинца.
Для содержащего свинец припоя диапазон максимальных температурных профилей начинается с 190°, и далее через каждые 5 до 220°.
Для припоя без свинца максимальные температуры профилей начинаются с 225°, и далее через каждые 5 до 250°.
В тех случаях, когда верхний нагревательный элемент попросту не справляется и нагрев обеспечить не удается, контроллерный элемент становится в режим «пауза» и ожидает нужную температуру. Это позволяет приспособить микросхему для нагревателей настолько слабых, что они не способны следовать за термопрофилями.
Контроллеры также используются, как регуляторы температуры паяльной станции, например, если необходима сушка или запекание паяльных масок. Такие устройства отлично подходят для поддержки температуры.
Простейшая установка от прикуривателя
Прикуриватель, который управляется 12 вольтами автомобильного аккумулятора, способен создавать температуры, позволяющие паять BGA-контроллеры и различные SMD.
Множество конструкторов считают, что такая станция дает кольцо нагрева (так называемое «колечко»), которое будет повторять проекцию нагревателя. Однако тест на бумаге показал абсолютно равномерный нагрев, без колец. Это означает, что доработка прикуривателя имеет смысл.
При тесте было видно, что цвет бумаги равномерно окрашивает лист от центра в сторону краев. Чистый инфракрасный прогрев плюс конвекция без каких-либо поддувов – и прикуриватель превращается в отличное паяльное устройство.
Паяльные станции из прикуривателя, по сравнению с паяльными термофенами, тихие, не дают никаких струй и отдач, пайка происходит спокойно. Десяти вольт переменного тока, которые подаются от подходящего трансформатора, оказывается вполне достаточно для того, чтобы на расстоянии 1-1,5 см снять с материнской платы 100-разъемный процессор.
Второй контакт спирали необходимо выводить в трубку корпуса и фиксировать высокотемпературным герметиком. При конструкции потребуется пайка латунью. Ее можно выполнить при помощи бензиновой горелки, полосы латуни и буры. Дистанция, при которой осуществляется спаивание, достигает максимально 1,5 см. Данная конструкция зарекомендовала себя очень хорошо.
Если придумать ручку, корпус и держатель, а это довольно несложно, учитывая корпус прикуривателя, то данное устройство будет в разы лучше, чем обычный паяльник китайского производства.
Набор для сборки
Существуют специальные наборы для сборки паяльных станций. Один такой набор предлагает собрать цифровую станцию на базе контроллера Atmega 328P.
Список деталей:
- контроллер Atmega328p;
- LCD с размерами 16х2;
- ОУ: LM358;
- оптическая развязка: MOC3063;
- мосфеты IRFZ44N ( 2 шт.);
- симистор: BT138;
- стабилизатор;
- потенциометры 10кОм;
- подстроечные резисторы 10кОм.
В комплект также входят два светодиода, резонатор 16 Мгц, SMD резисторы и конденсатор емкостью 1 мкф. Неполный будет паяльный работ без переключателей, гнезда GX16 5 и 8 пин, импульсного блока питания на 24 Вольта.
Схема и печатная плата
Таким образом, при знании законов радиофизики изготовление паяльной станции своими руками не составит особого труда. Более того, при подборе качественных компонентов можно добиться отличных результатов.
Паяльный фен, контактная станция и другие самодельные приборы будут служить очень долго и, в отличие от китайских аналогов, будут работать в том температурном режиме, который нужен.
Как пользоваться паяльной станцией
Приобретение первой паяльной станции — важный шаг, но далеко не последний, ведь предстоит большая работа по освоению данного оборудования.
Конечно, каждый мечтает поскорее очистить стол от ненужных вещей для паяльника, а потом засесть над устройством и сразу стать радиолюбителем.
Но в реальности всё бывает не так просто и скоро, поскольку данный тип оборудования отличается от обычного паяльника, так что требуется привыкнуть к нему и освоить правила использования.
Разновидности паяльных станций
Сначала надо определиться, какой тип паяльной станции у вас имеется, поскольку каждый вид отличается конкретными принципами действия. Обычная станция имеет контактный паяльник. Если же вместо него установлен особый термофен, перед вами термовоздушная станция.
Также выпускают смешанное оборудование, где есть и паяльник для контактной работы, и маленький фен. Инфракрасные станции не рекомендуются для использования новичкам, в первую очередь, из-за высокой стоимости (иногда цена уравнена к бюджету на целый автомобиль).
Без тщательного изучения технических нюансов можно с уверенностью сказать, что все из указанных паяльных станций схожи меж собой, поскольку в основе лежит блок управления. В нем размещена управляющая электроника и трансформатор. В дешевых моделях — аналоговые элементы управления, а в дорогих — качественные цифровые компоненты. Теперь стоит остановиться на каждой категории станций подробнее.
- Контактная модель комплектуется разборными пальяниками со съемными нагревательными элементами. Часто в таких устройствах можно заменить жало для конкретного вида пайки. Многие контактные станции выпускают для опытных пользователей, так что всегда можно подобрать для оборудования отдельные аксессуары, помогающие в некоторых сложных и нестандартных видах работ.
- Паяльная станция с термофеном в блоке управления может содержать вентилятор или компрессор. Также последний элемент могут размещать прямо в фене. Припой при работе с феном нагревается за счет горячих воздушных масс, так что можно равномерно прогревать не один контакт, а всю деталь. С помощью термофена можно отпаивать и многовыводные компоненты.
- Смешанные станции от некоторых производителей могут иметь оловоотсос, но цена на оборудование при этом будет в несколько раз выше.
- Инфракрасные устройства вместо фена или контактного паяльника обладают нагревательным элементом инфракрасного типа. Стоят они дороже всех остальных паяльных станций, но и помогают даже в работе со сложными элементами.
Базовые правила при работе с паяльной станцией
В целом, использование такого оборудования не выглядит сложнее, чем работа обычным паяльником. Наоборот, станция обеспечивает удобство и комфорт пайки. Можно выявить некоторые соответствия между конкретными видами устройств и видами проводимых работ:
- Контактная станция позволяет осуществлять навесной монтаж и работать с маленькими SMD-деталями. В оборудовании можно менять жало для точности процедуры и аккуратно регулировать температуру нагрева этой насадки.
- Термовоздушная паяльная станция тоже подойдет для навесного монтажа, но основной ее профиль работы — SMD-монтаж. Отдельные выводы компонента при этом нет нужды прогревать: деталь сразу вся нагревается, и элемент без проблем удаляется.
- Смешанное оборудование — это отличное решение для комплексных работ. С феном и паяльником можно приобретать станции для ремонтных центров и сервисов технического обслуживания.
- Инфракрасная станция нужна для сложных ремонтных работ. Обычно речь идет о восстановлении дорогостоящих устройств. К примеру, с таким оборудованием можно выпаять чип с материнской платы, при этом не нанося никакого вреда ни элементу, ни самой поверхности.
Существуют также элементарные правила работы в процессе пайки. Например, нельзя выставлять наибольшую температуру нагрева без особой необходимости. Если такое сделать в контактной паяльной станции, жало перегреется и придёт в негодность, как и нагревательный элемент.
У термофена в результате перегрева также повредятся нагревательные детали.
Мастера советуют также использовать качественный флюс. Это актуально при работе с любым видом станции, потому что флюс низкого качества медленно разрушает дорогое жало и вредит здоровью работника. Не нужно экономить на флюсе, и лучше использовать его всегда чуть больше, чем требуется в данный момент. То же самое касается и припоя: с ним лучше не жадничать.
Без острой необходимости также не стоит устанавливать максимальную мощность на термофене. Дело в том, что сильный воздушный поток способен сдуть с платы важные элементы, особенно если они маленькие по размеру и легкие по весу.
Некоторые из радиолюбителей занимаются самостоятельной модификацией своих устройств. Однако если это ваша первая паяльная станция и вы еще плохо разбираетесь в ее технической начинке и в приборах вообще, лучше воздержаться от подобных процедур, чтобы не навредить оборудованию.
Выводы
Самый главный вывод, который можно сделать после изучения паяльной станции, — работа с таким оборудованием приятная, удобная и понятная. Устройство обеспечивает безопасность и комфорт пайки, если соблюдать минимальные правила осторожной работы. Помните всегда о том, что максимальная температура нагрева негативно сказывается на состоянии элементов и сокращает их эксплутационный срок.
Экстремальный режим работы паяльной станции никак не влияет на расширение ее функционала, а только лишь перегружает оборудование.
Самодельная паяльная станция с феном
Каждый, кто пробовал заниматься ремонтом электроники, пришел к осознанию того, что одного лишь паяльника будет мало. Некоторые SMD элементы просто невозможно выпаять без помощи термовоздушного фена.
Именно поэтому со временем приобретается паяльная станция, которая включает в себя и то и другое. Большинство дешевых вариантов редко соответствуют индивидуальным предпочтением. Поэтому термовоздушная паяльная станция своими руками не является чем-то недостижимым.
В статье будут рассмотрены различные варианты паяльных станций, а также процесс самостоятельной сборки.
Что такое паяльная станция
Если говорить просто, то простая паяльная станция состоит из нескольких основных блоков:
- блок питания;
- блок управления;
- индикаторы;
- манипуляторы.
Блок питания может быть импульсным или трансформаторным. Первый имеет меньшие габариты и способен выдавать большую мощность. Трансформаторный блок питания имеет характерный звук при работе и для большой мощности требует больших габаритов.
В некоторых случаях трансформаторный блок показывает себя более надежным, но это напрямую влияет на вес и габариты паяльной станции.
Блок управления паяльной станцией состоит из платы, на которой находятся микроконтроллеры, переменные резисторы и другие элементы, которые отвечают за обратную связь, а также за формирование выходного сигнала для манипуляторов.
В качестве манипуляторов на паяльной станции могут использоваться:
- паяльник;
- фен;
- инфракрасная головка.
На лицевой панели станции располагаются индикаторы. Они выводят показания датчиков температуры, которые находятся в манипуляторах. В большинстве случаев требуется дополнительная калибровка для достижения правильных показаний.
Разновидности станций
Все паяльные станции можно разделить на две большие группы:
- термовоздушные;
- инфракрасные.
Каждая из них заточена под свои задачи. В большинстве случаев при проведении профессиональных ремонтах требуется обе разновидности паяльных станций. Первая представляет собой небольшой блок, который имеет один или два манипулятора. Термовоздушная паяльная станция может включать в себя только фен или фен с паяльником.
Есть паяльные станции, которые имеют в качестве манипулятора только паяльник. Обычно это те разновидности, которые называются индукционными. В обычных термовоздушных станциях нагрев паяльника происходит за счет керамического или схожего элемента, на который подается напряжение. Этот элемент передает температуру на жало.
В индукционных паяльных станциях нагрев происходит за счет действия электромагнитного поля. Энергия сразу передается на жало.
Благодаря такому подходу удалось снизить инертность паяльной станции, повысить время отклика, а также повысить мощность при меньших габаритах. В тех изделиях, где содержатся теплоемкие элементы невозможно обойтись без индукционной стации, т. к.
она способна в короткие сроки разогреть большие участки олова. В некоторых случаях даже термовоздушным феном этого сложно добиться.
Индукционки стоят в несколько раз дороже обычных станций, но их эффективность гарантирует удовольствие и высокую точность при работе.
Инфракрасные паяльные станции являются отдельным подразделением. По внешнему виду они практически непохожи на два предыдущих вида. Они состоят из двух основных модулей:
- головы или верхнего подогрева;
- нижнего подогрева.
Нагрев в них происходит за счет инфракрасных элементов. Благодаря нижнему подогреву плата нагревается равномерно, что позволяет избежать деформации при извлечении или запайке определенных элементов. Чаще всего инфракрасные станции применяются для замены чипов с BGA пайкой.
Они представляют собой микросхемы-кристаллы, которые фиксируются на плате с помощью специальных шариков припоя. Некоторые виды таких чипов возможно заменить обычной термовоздушной станцией, но качество будет страдать.
Стоимость хорошей инфракрасной станции начинается от одной тысячи долларов.
Обратите внимание! Есть отдельный подвид инфракрасных станций, в которых инфракрасный элемент помещен в манипулятор, который напоминает фен. Такие изделия не получили широкого распространения и применяются редко.
Самостоятельная сборка
Два из перечисленных вида станций для пайки можно собрать самостоятельно. В большинстве случаев используются готовые модули, которые есть в продаже. При желании можно разработать собственную схему и собрать ее, но часто в этом нет необходимости, т. к. дешевле купить готовые компоненты.
Термовоздушная
Самая простая термовоздушная паяльная станция может быть собрана из обычного паяльника. Ниже будет приведена инструкция в фотографиях, как это можно сделать. Для всего процесса сборки потребуются такие компоненты:
- паяльник с деревянной рукояткой;
- аквариумный компрессор;
- шуруповерт;
- сверло;
- медицинская капельница;
- фольга;
- часть антенны;
- многожильный провод.
Процесс начинается с того, что необходимо разобрать паяльник. Откручивается винт и высвобождается жало.
Следующим шагом снимается рукоятка, которая понадобится позже. Откручиваются провода, которые соединяют питающий кабель с нагревательным элементом.
Провод вытаскивается из рукоятки и сбоку сверлится небольшое отверстие.
Через проделанное отверстие вставляется провод питания. Чтобы это было легче сделать, можно привязать его к куску проволоки и протянуть ей.
Теперь понадобится заготовленная ранее капельница. Ту часть, на которой располагается резинка, необходимо разрезать пополам, как показано на фото.
После этого оставшаяся часть с трубочкой вставляется в рукоятку, куда раньше приходил провод питания.
Соединение получается довольно надежным и герметичным. Далее к проводу питания, который был продет в просверленное отверстие, подключается нагревательный элемент, изъятый ранее.
Провода важно хорошо изолировать, чтобы не получить удар током. Нагревательный элемент устанавливается на свое место. После этого кусочком фольги обматываются отверстия в нагревательном элементе, которые предназначены для охлаждения, как показано на фото.
- Чтобы фольга держалась на своем месте, ее необходимо зафиксировать медной проволокой, обмотав ее вокруг фольги.
Сопло, которое обеспечит направленный поток воздуха, делается из кусочка трубочки от антенны. Она просто вставляется на место жала, как показано на фото ниже.
Отверстие, через которое проходит провод питания, необходимо хорош герметизировать. Подойдет обычный герметик для этих целей. Далее производится подключение аквариумного компрессора ко второй части трубки от капельницы.
- Можно считать, что термовоздушный фен готов, температура, которую он развивает при работе достигает примерно 300 градусов.
Такого результата будет вполне достаточно для работы с мелкими компонентами на платах. Мощность такого фена можно повысить, если сделать намотку нихромовой нити на нагревательный элемент, а также поставить компрессор с большей производительность. В паре с феном можно использовать обычный паяльник. Такие изделия всегда можно взять с собой.
Процесс сборки изделия с более сложным строением описан в видео ниже.
Инфракрасная
Инфракрасную станцию также вполне реально изготовить самостоятельно. Для этой цели понадобится:
- паяльник;
- блок питания от ПК;
- автомобильный прикуриватель.
Блок питания можно использовать старый. Понадобится только одна рабочая линия с напряжением в 12 вольт. Особой мощности не требуется. От паяльника понадобится только деревянная ручка.
Ее можно использовать и от любого другого прибора или изготовить самостоятельно. Первым делом необходимо разобрать прикуриватель, чтобы добраться до нагревательного элемента, который находится внутри.
На фото показано, как он выглядит.
Следующая задача заключается в том, чтобы закрепить ручку от прикуривателя на рукоятке от паяльника. Для этого можно воспользоваться клеем. Далее необходимо просверлить отверстие в ручке от прикуривателя, чтобы через отверстие можно было подвести питающие провода. Когда провода подведены, можно собрать модуль прикуривателя с керамической проставкой, как показано на фото ниже.
Закрепить всю конструкцию на рукоятке можно с помощью дополнительной металлической пластины. Когда все готов провода подключаются к блоку питания на вывод в 12 вольт. Готовый вариант мини-станции показан ниже на фото.
Станция получается компактной, поэтому ее легко транспортировать и можно запитать от любого источника, который способен выдать 12 вольт постоянного тока.
Это может быть даже аккумулятор, поэтому станция получилась полностью автономной.
Если собрать небольшой блок из литий-ионных аккумуляторов 18650 с преобразователем на 12 вольт и установить контроллер зарядки, то цены такой станции не будет.
Нагрев мини-станции происходит практически моментально, а максимальная температура может превышать 400 градусов. Выпайке поддаются небольшие элементы, например, конденсаторы и транзисторы, как видно на фото ниже.
Расстояние до платы при пайке должно быть не меньше 10 мм. Кроме миниатюрных SMD элементов, станция с легкостью справляется и с микросхемами в корпусах SOEC. На фото ниже видно прямое тому доказательство.
Также без особых сложностей можно выпаять и более крупные компоненты. Станцию можно немного доработать, чтобы получился удобный вариант для работы. Одним из модулей, который легко использовать дополнительно является диммер, как видно на фото ниже.
Его предназначением является возможность регулировка мощности паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать не блок питания от ПК, а блок питания для светодиодной ленты, как видно на фото ниже.
Его легко приобрести в любом магазине электротоваров. Общая мощность станции составляет примерно 50 Вт, сила тока, которая потребуется для ее работы достигает 6 ампер. Это стоит учитывать при выборе блока питания.
Минусом такой паяльной стации можно считать отсутствие контакта с элементом, который подвергается пайке. Из-за этого нет возможности убрать излишек припоя, а также невозможно поправить деталь, если она была спозициоинрована со смещением, а припой еще не остыл.
Желательно предусмотреть отдельную кнопку включения на рукоятке, которая предотвратит перегревание прикуривателя. Во время работы такой станцией, необходимо держать манипулятор под углом в 90 градусов к элементу, который паяется.
Это даст возможность воздействовать на него всей областью нагревателя равномерно.
Дополнительно для успешной пайки мелких элементов понадобится набор пинцетов. Их губки обязательно должны быть острыми, чтобы было легче захватывать миниатюрные компоненты. Кроме того, не обойтись без устройства, которое называется «третья рука».
Есть множество его вариаций, но основное предназначение везде одинаковое. Оно заключается в удержании припаиваемых проводов или целых микросхем. Чтобы было легче рассмотреть мелкие компоненты, необходимо хорошее увеличительное стекло или микроскоп.
Неотъемлемой частью инструментария мастера является хорошее освещение. Желательно, если оно будет основано на светодиодах, которые не имеют мерцания при работе. Во время пайки с использованием станции не обойтись без флюса. Это специальный раствор, который улучшает адгезию и очищает металл для пайки.
Вариант инфракрасной паяльной станции с нижним подогревом также можно собрать самостоятельно. Об этом есть видео ниже.
Резюме
Как видно, собрать собственную паяльную станцию не так сложно, как может показаться. При этом затраты на такую паяльную станцию будут минимальными, а использовать ее можно везде.
Если речь идет о профессиональном уровне проведения ремонтных работ, тогда есть смысл подумать о приобретении качественной заводской паяльной стации, которая имеет различные режимы работы и настройки. При обучении нет смысла в покупке дорогой паяльной станции, можно начать с дешевых вариантов паяльных станций.
Если обучение будет проходить успешно и за это время не будет потеряно желание к работе, тогда можно задуматься о приобретении профессиональной паяльной станции.
Как сделать самодельную паяльную станцию в домашних условиях: схема
Паяльник, необходимый в каждой ремонтной мастерской и в быту, отходит на второй план. Это связано с тем, что бытовая техника, гаджеты и прочие устройства содержат электронные платы сложной комплектации. Монтаж и демонтаж радиодеталей носят непростой характер и требуют особых условий нагрева. Для этого существует специальный комплект оборудования – паяльная станция.
Паяльная станция Мегеон 00361
Что такое паяльная станция
Такое устройство называют ещё паяльной установкой. Это набор инструментов и приспособлений, включающий в себя основные элементы:
- паяльник;
- сменное жало;
- подставка;
- термический фен;
- удалитель олова;
- блок регулировки.
По сравнению с ценой на традиционный инструмент для пайки, такая установка стоит в десятки раз дороже. Перед обычным паяльником станция обладает рядом преимуществ:
- возможность подключать более одного паяльника;
- осуществление точной регулировки с плавной подачей напряжения, по сигналу электронного блока управления;
- защита от воздействия на обрабатываемые элементы статического электричества;
- защита от перегрузки;
- смена насадок на рабочую часть паяльников;
- освобождение поверхностей от излишков припоя.
Кроме того, она предохраняет оператора от поражения электрическим током, по причине подачи питания на паяльники пониженного напряжения. При профессиональной работе или мелком единичном ремонте электронной аппаратуры это устройство повышает качество спаянных соединений.
Для чего нужна станция
Паяльная станция на Ардуино
Современное радиотехническое и электронное оборудование включает в свой состав печатные платы, которые выполнены по технологии двухстороннего монтажа элементов.
Провести качественную замену детали без перегрева контактной площадки и самой детали очень сложно. Статическое электричество может выводить из строя некоторые элементы.
Выпаять микросхему с числом выводов от 4-х и более обычным паяльником просто невозможно.
Электронная регулировка температуры жала, отсос припоя и применение специальных насадок, входящих в комплект станции, позволяют провести эту работу. При снятии паяльника с подставки на него подаётся выставленное напряжение, и он готов к работе.
Если происходит активный отбор температуры с рабочей поверхности, блок увеличивает подачу напряжения для дополнительного нагрева. Это возможно, потому что в паяльник встроен температурный датчик, передающий информацию на блок управления. В тот момент, когда паяльник лежит на подставке, он находится в режиме ожидания с минимальным подогревом. За счёт этого продляется срок эксплуатации жала.
Паяльная станция позволяет контролировать температурный режим монтажных или демонтажных работ. Использование двухканальных аппаратов даёт возможность выставлять температурный режим для каждого паяльника индивидуально.
Характеристики и принцип работы
Индукционная паяльная станция
Рассмотреть характеристики паяльных станций можно, разделив способы пайки на две группы: свинцовая и бессвинцовая.
Устройства, относящиеся к первой группе, имеют в своей структуре модуль, который даёт возможность устанавливать необходимый температурный уровень жала.
Такие модели изготовлены как аппараты, использующие для своей работы электричество, так и как станции на основе переменного магнитного поля (индукционного типа).
Высокий уровень теплоотдачи и автоматический подбор мощности для отдельных элементов – основные преимущества индукционных станций.
Для выполнения бесконтактной пайки используется второй тип паяльных установок. Это станции, основанные на инфракрасном и термовоздушном воздействии на участок пайки.
Обобщая характеристики аппаратов, выделяют следующие параметры:
- материал нагревательного элемента: нихромовый или керамический;
- скорость нагрева;
- диапазон регулировки температуры;
- мощность установки;
- напряжение питания.
Также к основным конструктивным особенностям относятся форма, габариты и вес.
Основные виды станций
Паяльная станция — принцип работы и разновидности
По виду воздействия на объект спаечных работ паяльные станции подразделяются на:
- контактные;
- термовоздушные;
- инфракрасные.
Выбор той или иной установки обусловлен типом оборудования, на котором приходится выполнять спаечные работы. Значение имеет и чувствительность элементов электронных схем, на которые будет осуществляться воздействие.
Контактные станции
Этот тип устройств имеет в качестве рабочего инструмента традиционный паяльник (один или два). В качестве рабочего органа – коническое металлическое жало с керамическим нагревателем и температурным сенсором. Сменные жала тоже могут входить в комплект. Разница в таких установках – в зависимости от типа припоя: содержится в нём свинец или нет.
Контактная паяльная установка
Термовоздушные устройства
С использованием горячего воздуха и его точечной подачи на труднодоступные участки электронных плат работают термовоздушные станции. Они популярны в мастерских по ремонту мобильных устройств и бытовой электроники.
Термовоздушная паяльная станция HandsKit 852
Инфракрасные приборы
Инфракрасное воздействие, излучаемое кварцевыми или керамическими компонентами схемы, используют для работы с компьютерным оборудованием. С его помощью выполняется монтаж деталей на материнские платы или демонтаж.
Инфракрасная паяльная станция BGA
Паяльная станция своими руками
Подобрав необходимые составляющие, можно сделать устройство самостоятельно. На начальном этапе определяются со схемой управления и типом воздействия: контактный, бесконтактный или комбинированный.
Схема
При выборе схемного решения определяются, какой будет станция: аналоговой или цифровой. В первых схемах используется принцип «OFF/ON». При достижении заданной температуры после включения подача напряжения прекращается. После остывания рабочего элемента нагрев жала возобновляется. Решение осуществляется с помощью реле или электронного ключа.
В цифровом варианте управление осуществляет микроконтроллер, в программе которого реализован ПИД – регулятор (устройство с обратной связью в управляющей цепи).
При таком же способе управления, как у аналогового варианта, здесь меняется подводимая мощность. Она всегда рядом с номинальным значением. Если температура жала чуть ниже выставленного значения, то мощность нагрева небольшая.
Регулятор не торопится её повышать. Как только разность резко увеличивается, то ПИД повышает мощность нагрева.
Необходимые инструменты и материалы
Паяльная станция своими руками собирается по схеме, состоящей из двух блоков:
- платы усилителя мощности;
- блока питания устройства.
Для самодельных паяльных станций ещё понадобятся:
- корпус устройства – подойдёт от старой автомагнитолы;
- дисплей (вольтметр цифровой);
- паяльник;
- печатные платы.
За образец берут одну из рабочих моделей подходящей конструкции.
Усилители мощности
Они же – устройства управления станцией. Схему выполняют на микросхеме lm358. Это операционный сдвоенный усилитель. У него одно плечо работает как компаратор, а второе – как усилитель термопары.
Усилитель на микросхеме lm358
Микросхема собирается на печатной плате. Её можно изготовить самостоятельно из фольгированного текстолита.
Схема станции на базе lm358
Блоки питания
Питание станции осуществляется напряжением 24 В, на базе микросхемы IR2153 или другой с подходящими параметрами.
Блок питания, выполненный на IR2153
При желании, можно обойтись внешним источником питания 24 В, выдающего ток до 4 А.
Устройство, собранное на этом операционном усилителе, работает следующим образом. Сначала паяльник не нагрет. Инвертирующий вход компаратора не имеет напряжения, на выходе у него – питающий плюс, который открывает транзистор.
Спираль нагревается и приводит к увеличению значения напряжения на термопаре. На выходе напряжение станет равно нулю тогда, когда напряжения на входах компаратора сравняются. Транзистор закроется, паяльник начнёт остывать.
Датчик отметит снижение нагрева, и цикл снова повторится.
Для контроля температуры устанавливается электронный вольтметр. Он калибруется подстроечным сопротивлением при помощи термопары в мультиметре.
Arduino
Это программируемый контроллер на языковой версии С++, имеющий дополнительные методы обработки входящей и исходящей информации. К его разъёмам подключаются различные устройства.
В нашем случае – датчик температуры. Ардуино считывает его показания и, обработав, управляет устройством. Микроконтроллер подключается к компьютеру.
На ардуино устанавливается ПО, которое выполняет регулировку температуры и мощности.
Настройка
Собранная схема особой настройки не требует, главное – не перепутать полюса питания и правильно подключить термопару.
Для контроля температуры устанавливается электронный вольтметр. Он калибруется подстроечным сопротивлением при помощи термопары из комплекта тестового мультиметра.
Если мультиметра нет, то выключается нагретый паяльник, остывает до комнатной температуры. Регулировкой резистора выставляют температуру комнаты, ориентируясь по термометру или данным сотового телефона.
Дальше вновь нагревается паяльник и выключается ещё раз с проверкой выставленного значения.
Важно! При припаивании к плате вольтметра на два вывода (1 и 2) припаивают питание, на 3 – это измерительный вывод.
Рекомендации по сборке
При сборке схемы все транзисторы большой мощности устанавливаются на радиаторы, как и микросхемы. Для этого используются изолирующие шайбы. Высокую теплоотдачу между радиатором и деталью обеспечивает термопаста. При пайке недопустимо перегревать посадочные места на плате, чтобы не отслоились дорожки. Установленная в корпус плата не должна касаться металлических стенок.
Техника безопасности и правила использования
При работе с паяльной станцией нужно следить, чтобы горячее жало не соприкасалось с горючими материалами и проводами. Рукояти паяльников и изоляция проводов не должны иметь повреждений. Существует опасность поражения током. Рабочее место оборудовано принудительной вентиляцией.
Внимание! Нельзя оставлять включенным паяльник без присмотра. Запрещено класть горячий прибор не на специальную подставку и проверять нагрев жала рукой.
Ремонт и эксплуатация
Ремонт собранной собственными руками паяльной станции сводится к замене неисправных элементов. Наиболее часто выходит из строя сенсор на паяльнике. Эксплуатация в правильно выбранном диапазоне рабочих температур продляет срок работы жала и качество спаечных работ.
Паяльные установки, собранные собственноручно, работают не хуже заводских моделей. Минимум затрат, немного труда, и установка прослужит долго. Правильно выбранные элементы схемы упрощают сборку и запуск станции.
Загрузка...
