Паяльная станция своими руками: с феном, контактная и бесконтактная

Создание паяльной станции своими руками – это распространенная практика в кругу опытных радиолюбителей, нежелающих переплачивать за некачественное оборудование.

Описание процесса ИК-пайки

Проблема при работе с компонентами в корпусах BGA заключается в необходимости нагреть и расплавить сразу большое количество шариков припоя.

При нагревании их, некоторое количества тепла за счет теплопроводности материалов отдается на монтажную плату. Того тепла, которое дает паяльная станция, становится недостаточно.

Увеличение времени нагрева или повышение температуры не лучшим образом сказывается на микросхеме. Она может перегреться и выйти из строя.

Решение напрашивается само собой – нужно предварительно разогреть монтажную плату снизу, не воздействуя теплом на микросхему. Разогревать можно как потоком воздуха, так и спокойным инфракрасным излучением.

В результате, когда температура материала платы поднимется, уменьшится теплоотвод с ножек контактов и понадобится меньшая температура и меньшее время воздействия для того, чтобы расплавить шарики припоя.

При использовании инфракрасной пайки для нижнего прогрева используют специальные устройства – термостолы. В этом состоит принцип работы инфракрасной паяльной станции.

Инфракрасная пайка заключает в себе множество преимуществ перед термовоздушной. Если при термовоздушной пайке возможно контролировать только скорость истечения воздуха из сопла и температуру нагревательного элемента, и совершенно невозможно управлять оттоком воздуха, то при инфракрасной пайке контролю поддается температура припоя на протяжении всего цикла работ.

Применение инфракрасной паяльной станции позволяет более точное воздействие на определенную область платы, что затруднительно при пайке горячим воздухом.

А при ремонтных работах задача как раз и состоит в том, чтобы заменить один или несколько компонентов схемы, совершенно не воздействуя на другие.

Принцип действия и варианты реализации

Принцип работы паяльной станции заключается в способности устройства регулировать температуру нагрева и поддерживать ее в установленных пределах на протяжении всего процесса.

Разумеется, реализация всех вышеперечисленных функций задача не из простых, поэтому изготовление полноценного аналога под силу опытным электрикам, имеющим должное оборудование и опыт сборки электронных схем, изготовления печатных плат.

Поэтому сначала мы разберем относительно простые варианты изготовления, регулировка температуры в которых осуществляется вручную. Но и таких паяльных станций вполне достаточно, чтобы выполнить качественную  пайку деталей, ориентируясь только по внешним признакам работы жала.

Зачем нужна паяльная станция

Функция паяльной станции — регулировка температуры при пайке. При перегреве выгорает припой, жало прогорает, надо счищать нагар. Настройкой можно продлить срок службы данного элемента. Но это второстепенный плюс, главная задача — создание нужного нагрева при работе с конкретными типоразмерами деталей. Нам нужно лишь расплавить определенное количество припоя, а как правило, для мелких деталей t° жала превышает эту потребность во много раз, возникает риск повреждения их от перегрева. С другой стороны, большой объем припоя «слабый» паяльник не расплавит. Описанные проблемы решить паяльная установка.

Паяльная станция своими руками 2

Заводские установки обычно всегда имеют термофен (бесконтактная пайка) для работы с чрезвычайно мелкими деталями на микросхемах — SMD, мелкими группами контактов, — которые выпаять даже самим тонким жалом сложно или невозможно. При самостоятельной сборке этот инструмент часто создают на отдельной базе.

Самодельная цифровая паяльная станция на ATMega8 своими руками

После того, как меня окончательно измучила моя паяльная станция 40 Вт неизвестного происхождения, я решился на создание паяльной станции своими руками профессионального уровня на АТМега8.

FHHIRT0ICICE9FV.LARGE.jpg

На рынке представлена недорогая продукция разных производителей (например, AIOU / YOUYUE и др.). Но у них, как правило, есть какой-то значительный дефект, либо спорный дизайн.

Предупреждаю: эта цифровая паяльная станция нужна, чтобы единственно паять, без лишних украшений типа AMOLED-дисплеев, сенсорных панелей, 50-ти режимов работы и интернет-управления.

Но все же у него будет несколько особенностей, которые вам пригодятся:

  • неактивный режим (поддерживает температуру 100-150°С, когда паяльник лежит на подставке.
  • таймер автоматического отключения, чтобы забывчивость не стала причиной пожара.
  • УАПП для отладки (только для данной сборки).
  • дополнительные разъемы на плате для подключения второго паяльника или фена.

Интерфейс достаточно прост: я сделал две кнопки, поворотный регулятор и ЖК-дисплей 16х2 (HD44780).

Принцип работы и общие характеристики

Прежде чем пытаться дома самостоятельно делать такое устройство, необходимо ознакомиться с его основными особенностями. Такое оборудование состоит из следующих частей:

  • Управляющий модуль. С его помощью осуществляется регулирование температуры нагрева. Состоит он из микроконтроллера, отвечающего за разогрев жала.
  • Паяльник. Это основной элемент конструкции, с помощью которого осуществляется пайка компонентов.
  • Подставка. Располагается неподалеку от управляющего модуля. Нужен для фиксации разогретого инструмента, когда он не используется.

Дополнительная информация! Некоторые модели оснащаются элементами для снятия статического напряжения.

Простая паяльная станция с диммером

Рассмотрим самый простой вариант аналоговой паяльной станции без фена, только с паяльником. С работой справится пользователь с минимальными навыками.

Что потребуется:

  • паяльники обычные с нихромовой нитью накаливания. Лучше взять с большой мощностью, например, на 60, 80 Вт, диапазон регулировки будет шире;
  • розетка (внутренняя), подойдет старая советская на 5 А;
  • диммер — устройство для регулировки напряжения, например, для настройки интенсивности света лампочек накаливания. Так как экономное диодное освещение распространенно, устройство может быть незатребованным среди бытового хлама, его можно и купить, стоит дешево. Диммер по своему типоразмеру, принципу монтажа похож на розетку, только сверху селектор регулировки;
  • корпус: ДВП, лобзик, шурупы, силиконовый клей. Можно взять старый корпус компьютерного БП, распаячную коробку;
  • шнур с вилкой к сети питания. Взять от сломанного любого прибора, приобрести разборную вилку и 2 или 3-жильный (с жилой заземления) провод.

Далее, иллюстрированные этапы сборки с объяснением.

Выпиливаем из ДСП и собираем корпус. Применяем силиконовый клей, шурупчики, снизу — болтики, эту часть делаем съемной.  Отверстия: спереди под розетку, а точнее, под ее крепежный винт и провода, узел зафиксируем на поверхности, сверху — большое, под балласт диммера.

сборка корпуса из ДСП

Внутри соединяем проводками диммер и розетку. Далее, присоединяем провод с вилкой для сети 220 В, выводим его из корпуса. При этом порядок проводков, полярность не имеет значения.

Устройство готово к работе, паяльник втыкаем в розетку базы, аппарат подключаем к сети. Установку можно использовать и так, но лучше сделать градуировку на диммере, чтобы четко определить, при каком положении будет перегрев или нужная температура.

Используем амперметр, нельзя его подключать параллельно — просто щупы к отверстиям подключенной розетки, — иначе он сгорит. Амперметр подсоединяется только последовательно нагрузке, то есть у нас паяльник должен быть включен в цепь. Поэтому берем еще одну разборную вилку с выведенными контактами, втыкаем ее в розетку станции.

При отключенной установке один вывод приматываем изолентой к зубчику вилки паяльника, второй — к одному из щупов амперметра. Подключаем станцию к сети. Ко второму зубчику вилки шнура паяльника касаемся другим щупом. Определяем величину тока, степень нагрева, делаем (ножом, надфилем, маркером и подобным) градуировку около селектора. Перед замерами на амперметре надо выставить параметр тока, соответствующий сети 220 В (переменный) и предельное его значение для имеющейся сети.

подключение станции к сети

схема

Для чего делать станцию самому

Причин, по которым представленные на рынке станции, не вызывают доверия, несколько: никогда нельзя знать наверняка, что вы приобрели хорошее изделие, до тех пор, пока оно не пройдет полный тест-драйв; пока вы не разберёте станцию, чтобы увидеть и оценить начинку и качество сборки; и, наконец, вы не можете пообщаться с другими владельцами этой же модели, чтобы поделиться впечатлениями и обсудить плюсы и минусы станции из-за того, что многие компании выпускают свою продукцию на рынок под новыми брендами каждые пару лет.

Пару лет назад я приобрел паяльную станцию через интернет, и, хотя работает она до сих пор хорошо, я устал работать с ней из-за дурацкого дизайна (короткий шнур питания, обдув не компрессорный и короткий неотсоединяемый шнур жала). Из-за недочетов в дизайне эту станцию даже на столе переставлять неудобно, корпус крутится вслед за жалом. Нутро было залито термоклеем, неделя ушла только на очистку компонентов и устранение мелких и крупных недостатков.

Крепление шнура подставки паяльника держалось на честном слове, изоляция постоянно сбивалась, а это и разрыв провода, и возможный пожар.

Принципиальная схема

Схема предельно простая. В основе всего микроконтроллер Atmega8. Сигнал с оптопары подается на операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (для калибровки) и затем на вход АЦП микроконтроллера. Для отображения температуры использован семисегментный индикатор с общим катодом, разряды которого включены через транзисторы. При вращении ручки энкодера BQ1 задается температура, а в остальное время отображается текущая температура. При включении задается начальное значение 280 градусов. Определяя разницу между текущей и требуемой температурой, пересчитав коэффициенты ПИД-составляющих, микроконтроллер при помощи ШИМ-модуляции разогревает паяльник.
Для питания логической части схемы использован простой линейный стабилизатор DA1 на 5В.

Принципиальная схема Simple Solder MK936

Принципиальная схема Simple Solder MK936

Обзор конструкций

Бесконтактные модели делают пайку потоком горячего воздуха

Есть несколько основных видов паяльных станций:

  • Контактные. Оснащаются острым жалом, который припаивает компоненты. К популярным моделям можно отнести Lukey Nano 702 и Baku BGA 936.
  • Бесконтактные термовоздушные. Они припаивают компоненты за счет подачи горячего воздуха. Среди доступных моделей можно выделить Element 878, KSGR STM 8586.
  • Инфракрасные. Оснащены ИК-излучателем, который отвечает за пайку элементов.

Из всех вышеперечисленных видов проще всего сделать контактные и бесконтактные устройства.

Какую выбрать?

Есть несколько базовых характеристик, влияющих на выбор станции. Среди них:

  • комплектация – то есть наличие дополнительных элементов, которые входят в набор вместе с самим паяльником (термопинцет, различные держатели и прочие детали);
  • мощность – считается, что большая часть паяльных работ проводится с помощью станций с мощностью 60-90 Вт;
  • вид нагревательного элемента – как уже говорилось выше, керамический сегодня наиболее востребован;
  • тип управления – более надежными справедливо считаются цифровые станции.

Если нужны конкретные бренды, то и среди профи, и среди радиолюбителей лидируют такие марки как Ersa, Zubr, Hakko, Lukey, Aoyue.

Инфракрасная паяльная установка

Инфракрасная паяльная установка

Инфракрасная простейшая паяльная станция своими руками, выполнение которой будет под силу каждому, — с автомобильным прикуривателем:

  1. Разбираем устройство, оставляем только шпильку со спиралью — это основа, нагревательный элемент.
  2. Раскручиваем дешевый (можно купить за 100 руб. в магазинах мелочей для быта) или ненужный паяльник.
  3. Оставляем изоляторы (стеклоткань и кембрик), вставляем в них ножку с прикуривателем, ее можно зафиксировать размотанной нихромовой проволокой.
  4. Контакты шнура с вилкой к сети 220 В от паяльника присоединяем к шпильке с нагревательной головкой. Изолируем стеклотканью.
  5. Спираль можно приварить к кожуху паяльника, зафиксировать холодной сваркой или болтиками наподобие как фиксируется жало паяльника.
  6. Нагревается головка инфракрасной паяльной станции через 3–4 сек — держать ее в таком состоянии постоянно нецелесообразно, так элемент быстрее изнашивается. Поэтому в ручку паяльника встраиваем выключатель обычный, а лучше микро.

Инфракрасная паяльная установка 2

Описанная самодельная ИК установка имеет особенность: ею удобнее пользоваться, меняя само расстояние раскаленной головки до обрабатываемых элементов, а не выставлять температуру отдельным регулятором, хотя его тоже можно приделать (диммер).

Самодельная ардуино инфракрасная паяльная станция, термовоздушная паяльная станция основываться может на аналогичном способе создания паяльника, в схему просто добавляются программные инструменты, микроконтроллер, фен создается, основываясь на нагревательной головке от прикуривателя.

Самодельная ардуино инфракрасная паяльная станция

Паяльные станции на микроконтроллерах и микросхемах

Если говорить о готовых наборах и элементах, то самая популярная схема паяльной станции на микроконтроллере Atmega, программируемым аппаратно-программным средством Arduino.

схема платы

Преимущество самостоятельной сборки очевидное. Заводская паяльная станция собирается на тех же микросхемах, стоит она 5–15 тыс. руб. и выше. Отдельно микросхемы: стоимость самого Arduino — 1 $, Atmega 8 — 3 $. Начинка для блоков питания или готовые экземпляры также не особо дорогие. Не возникнет проблем и с покупкой регуляторов, разъемов и пр. ФЭН и паяльник можно докупить отдельно и это будет намного дешевле. Затраты сделанных самостоятельно установок в разы ниже, а по своим техническим параметрам приборы идентичны заводским.

схема платы 2

Все микроконтроллеры наподобие Атмега «умные» и обеспечивают управление, а среди прочего следующее:

  • регулировку и стабилизацию температуры жала — базовые функции;
  • переход в режим ожидания;
  • программируемое отключение.

микроконтроллер Atmega 328P

Есть сборки и на иных устройствах управления, например, на ATtinyl3, lm358. Однозначно, самодельная с феном цифровая паяльная станция на готовых программируемых микросхемах, а тем более на собранных самостоятельно, предполагает наличие опыта в электронике как минимум среднего уровня.

В роли корпуса для всех самоделок удобно использовать короб от компьютерного БП, а лучше пластмассовую распаячную коробку.

Шаг 4: День 2 – Делаем печатную плату

FNK6W02IA58X123.LARGE.jpg FP88VFKIA58X0KM.LARGE.jpg F9MIFBKIA58X125.LARGE.jpg FD1MZDGIA58X12J.LARGE.jpg FXLTY66IA58X127.LARGE.jpg

Вы можете использовать мой чертеж для печатной платы, или сделать свой, удовлетворяющий вашим требованиям и техническим характеристикам.

Прикладываю ZIP-архив со схемой и топологией печатной платы в Eagle (окончательный вариант) и PDF-файл с верхним и нижним слоями платы.

Примечание: моя плата сделана для ленивых, если вы хотите, можете сделать однослойную плату, можете просто припаять соединительные провода к 5В дорожке/дорожки питания или поиграть с вариантами подключений так, что для работы понадобится только нижний слой платы. Для легкого монтажа/демонтажа я сделал дизайн со сквозными контактами, но с компонентами с поверхностным монтажом и определенными знаниями вы сможете сделать схему раза в два меньше.
На последнем фото схема практически полностью собрана и готова к установке в корпус.

Особенности изготовления станции на Arduino

Устройства, работающие на процессоре Arduino, считаются одними из наиболее качественных и эффективных. Главной их особенностью является то, что они быстро программируются. Через программатор на любой самоделке удастся задать алгоритмы работы.

При создании паяльников на основе процессора Arduino используется новейшая система подключения Flex Link. С ее помощью удастся без проблем собрать паяльную станцию с феном своими руками.

Сборка комплекта на жалах Hakko

Простая паяльная станция, а точнее комплекты для ее сборки на специальных жалах Hakko, популярные на торговой площадке Алиэкспресс. На сайтах продавцов также есть инструкция и схема соединений. Пользователю останется только найти корпус и соединить детали.

Простая паяльная станция

Простая паяльная станция 2

Особенность установки — инновационные жала HAKKO T12 которые чрезвычайно быстро разогреваются и не прогорают.

паяльная установка

Потребуется выключатель, разъем для питающего шнура тип AS-Евровилка. Эти элементы могут быть в комплекте или же их можно заказать вместе с основными частями. На лицевую сторону выносятся разъемы для паяльника, пульт управление температурой и иными параметрами.

На плате дорожка («test») для управления настройками не соединенная, для доступа к регулировке ее контакты надо спаять.

плата

В настройках есть возможность выставлять шаг регулировки t°, делать ее программную калибровку. Такая функция доступная прямо в процессе работы паяльника — реж. Р10, Р11. Как это сделать: нажать на энкодер, удерживать его пару сек., перейдем в Р10, затем кратковременным нажимом меняем шаг (сотни, десятки, единицы). Поворачивая ручку, меняем значение, потом снова жмем и пару сек. держим селектор энкодера — настройка сохраняется и совершается переход в Р11 и так далее. А двухсекундное нажатие возвращает в рабочий режим.

Если зажать включатель энкодера и подавать питание к контроллеру, то попадем в более объемное меню:

меню

паяльная установка 2

Блок питания надо докупить отдельно, хватит на 24 В, в зависимости от значения, на которое рассчитан паяльник. Можно обойтись и внешним БП 24 В, выдающим до 4 А.

блок питания

БП можно создать и самостоятельно из следующего:

  • понижающий советский трансформатор;
  • готовая сборка с диодным мостом KBPC5019;
  • сетевые фильтры, они же электролитические конденсаторы для сглаживания пульсаций;
  • три параллельно соединенных полевых транзистора IRF730;
  • микросхема LM317;
  • радиатор охлаждения, вентилятор, подключенный через свой диодный мост.

паяльная станция с самодельным блоком питания

Напряжение в нашем случае подается на управляющую плату (24.4 В). Опишем, как работает схема. На трансформатор идет напряжение от сети (220 В, 50 Гц), понижается им до 28 В. Выпрямляется диодным мостом, фильтруется конденсаторами, значение возрастает до 35 В. Далее, подается на плату регулировки из полевых транзисторов на основе микросхемы lm317. Подстраиваем подстроечным резистором, получаем 24.4 В постоянного напряжение, которое и запитывает установку.

Как пользоваться паяльником

Проведение демонтажа радиодеталей таким устройством не представляет трудностей. Время выхода устройства на рабочий режим составляет 30 секунд. Время демонтажа микросхемы с 200 ножками — от 15 до 30 секунд. В качестве нижнего подогрева лучше всего использовать утюг. Применение ИК-паяльника в комплексе с утюгом позволяет сильно ускорить выпаивание деталей и смягчает его. В процессе работы устройство требуется держать на расстоянии 15 мм от прикуривателя.

При осуществлении работ не следует жалеть канифоли. Большое ее количество облегчает выпайку компонентов радиоплат и ускоряет ее. Канифоль начинает кипеть при 250°C. Во время работы не следует допускать чрезмерного ее испарения и кипения.

При ремонте деликатных микросхем необходимо накрывать корпус. Не рекомендуется оставлять устройство включенным, т.к. оно работает на пределе возможностей.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Бесконтактный паяльник

Если острой потребности в использовании инфракрасной паяльной станции нет, то для пайки может быть с успехом применен инфракрасный паяльник. Внешне он похож на обычный с той разницей, что вместо жала имеет нагревательный элемент.

Применение и устройство

Инфракрасный паяльник используется в условиях, когда контакт с выводами компонентов недопустим. Удобно им пользоваться и для пайки радиодеталей, так как часто у обычного паяльника на жале образуется нагар, и соединения получаются некачественными. Нагар приходится счищать, а на эти действия уходит порой довольно много времени.

В условиях домашней мастерской можно сделать простейший самодельный инфракрасный паяльник из прикуривателя автомобиля. Нагревательный элемент этого устройства отлично подойдет для изготовления инструмента.

Так как для нормальной работы прикуривателя нужен постоянный ток напряжением 12 Вольт, соответствующий бортовой электросети автомобиля, понадобится электропреобразователь, чтобы можно было использовать бытовую сеть переменного тока. Для этих целей можно с успехом применить блок питания для корпусов компьютеров.

Изготовление

Чтобы собрать инфракрасный паяльник, необходимо извлечь нагревательный элемент из корпуса прикуривателя. Далее к его контактам необходимо присоединить питающие провода. К центральному контакту, соответствующему «плюсу» автомобильной сети, можно подвести любой медный провод в изоляции.

К «рубашке» элемента, контактирующей в автомобиле с массой, необходимо подвести медный одножильный провод сечением не менее 2,5 кв. мм. К этому проводу уже можно припаять другой гибкий медный проводник.

Соединение необходимо изолировать на расстоянии примерно 2-3 см от нагревательного элемента, одев на соединение термоусадочную трубку. ПВХ изоляционную ленту использовать не стоит, так как она может расплавиться.

Для корпуса инфракрасного паяльного инструмента необходимо использовать любой стержень из тугоплавкого материала. Можно даже использовать неисправный паяльник, закрепив нагревательный элемент прикуривателя на жало.

Для этой цели используют стальные затягивающиеся хомуты. При этом необходимо следить, чтобы два питающих провода не соприкасались друг с другом неизолированными отрезками. Устройство соединяется с блоком питания гибким кабелем или электрошнуром достаточной длины.

Очевидно, что использование такого паяльника возможно только при пайке неответственных соединений, так как контролировать характеристики в процессе работ крайне затруднительно.

Шаг 6: Дни 4-13 – Микропрограммное обеспечение

FVXZOAKICWGBA3U.LARGE.jpg

Пока я пользуюсь сырым и непроверенным микропрограммным обеспечением, поэтому я решил отложить его публикацию, пока не напишу самодиагностирующую отладочную подпрограмму. Я бы не хотел, чтобы ваш дом или мастерская пострадали от пожара, поэтому дождитесь окончательной публикации.

Я планирую добавить ПИД-регулирование и несколько дополнительных режимов с фиксированной выходной мощностью. Если вы не хотите ждать пока я выложу программу и решили написать свою, поищите хорошие источники информации на следующие темы:

1-65x65.jpg

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Правила пользования и техника безопасности

Прежде чем воспользоваться паяльной станцией, необходимо ознакомиться с основными правилами безопасности:

  • во время работы надо следить за температурой нагрева, чтобы паяльник не перегревался;
  • менять насадки надо только после того, как устройство полностью остынет;
  • нельзя допускать, чтобы на паяльное жало попадала жидкость.

Важно! Рабочее место должно хорошо проветриваться, чтобы в помещении не скапливались испарения.

Видео работы

Мы сняли краткое видео-обзор

…. и подробное видео, на котором показан процесс сборки:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...