Паяльная станция своими руками
Содержание
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
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
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
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.
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.
