Как сделать самодельную паяльную станцию
Паяльная станция сделанная своими руками
Паяльная станция своими руками — практичное изделие, позволяющее сэкономить на покупке заводской модели, создать прибор под индивидуальные потребности. Самые простые системы делают из старых паяльников и некоторых электрозапчастей. С расширенными возможностями паяльную станцию собирают из готовых модулей, плат, наборов для сборки — это всегда будет намного дешевле. Есть несколько модификаций изделия: только с паяльником, с феном, инфракрасного, индукционного типа.
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.
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.
Простая паяльная станция с диммером
Рассмотрим самый простой вариант аналоговой паяльной станции без фена, только с паяльником. С работой справится пользователь с минимальными навыками.
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.
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.
Станция для пайки с феном
Рассмотрим самый простой вариант, как сделать паяльный фен своими руками.
Внутрь стеклянной трубки помещаем нихромовую спираль накаливания. Все можно взять из нерабочего калорифера. Нить также — из любого нагревательного прибора с ТЭНом. Один конец спирали растягиваем, чтобы он выходил за край, второй остается внутри, концы выводятся и подсоединяются к питанию. Обязательно изолируем их кембриком (стеклотканью), изоляторы можно взять от старого паяльника. От него же берем кожух, вставляем туда собранный узел.
Далее, потребуется отрезок силиконовой, резиновой трубки, ее насаживаем на стеклянную часть. Конструкцию обматываем слоем тканевой изолентой (продается в хозмагазинах), чтобы можно было ее удобно держать. Остается взять обычный аквариумный компрессор. Если эта помпа без диммера, то данный элемент ставят отдельно, простым подсоединением к контактам последнего. Пользователь получит возможность регулировки нагрева.
Создан аналоговый прибор, управляемый вручную, электромеханически, но им можно паять такие же типоразмеры деталей как заводскими и цифровыми установками, например станцией модели 8858 для деталей в корпусе bga. Но более приближенным к такому изделию будет фен по схеме ниже:
Инфракрасная паяльная установка
Инфракрасная простейшая паяльная станция своими руками, выполнение которой будет под силу каждому, — с автомобильным прикуривателем:
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.
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.
Все микроконтроллеры наподобие Атмега «умные» и обеспечивают управление, а среди прочего следующее:
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.
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.
Особенность установки — инновационные жала HAKKO T12 которые чрезвычайно быстро разогреваются и не прогорают.
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.
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:
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.
БП можно создать и самостоятельно из следующего:
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.
Сборка пошагово на Arduino c ATmega
Паяльная станция на atmega8 не обязательно включает данную модель этого микроконтроллера, это могут быть его разные версии (ATmega328p, 168). Описываемая МК — это база для Arduino UNO — чрезвычайно популярного инструмента программирования электронной начинки паяльных станций, роботов, радиоуправляемых машинок, подобных самоделок, сигнализаций, световой индикации и пр.
Потребуется дисплей на протоколе (интерфейс) I²С и несколько шт. энкодеров:
Вкл./выкл. осуществляется энкодером, после выкл. в памяти МК хранится последнее значение t° паяльника и фена, оборотов кулера. После выкл. на дисплее первого отображается температура, вплоть до остывания до +50° С. Если деактивирован фен, то крыльчатка охлаждает его до +50° C в бесшумном режиме на оборотах в 10 %.
Следующий элемент — БП на 24 В и 2–3 А выходного тока и преобразователь. Их можно сделать самому, если есть опыт и желание паять микросхемы, подбирать элементы, но также можно купить недорого на том же Алиэкспресс. Это изделие именно для подобных сборок, без корпуса — сама основная функциональная начинка. Цена более чем приемлемая. То же относится и к преобразователю DC-DC на LM2596S — его подключаем к БП и настраиваем подстроечным резистором 5 В.
Корпус из металла может создавать помехи, желательно использовать пластиковые коробы. Для данной части можно применять распаячную коробку средних размеров.
Схема и платы
В нашем примере схема и печатная плата контроллера ATMEGA 168, которую мы взяли из популярного примера в сети, доработана (представлена ниже). Отличия от оригинала: подключение дисплея, заменены переменные резисторы и кнопки вкл./выкл. на энкодеры, а также убран стабилизатор на 12 В (фен у нас на 24 В) и на 5 В (заменен на DC-DC преобразователь).
Плата создана стандартным способом — ЛУТом (сплав розе в лимонной кислоте). Симистор на компактном радиаторе. Силовые мосфеты без него, так как нагрев там слабый, переменные резисторы многооборотные. Микроконтроллер подключен классически.
Ниже оригинальная схема, там же список элементов, которые используем и в нашем примере, учитывая сделанные модификации:
Прошивку микроконтроллера делали через Arduino UNO:
Финишный этап: собираем все в единый модуль, настраиваем t° паяльника и фена, для определения значений можно использовать термопару мультиметра. Контрастность дисплея выставляем переменным резистором на переходнике его платы.
Индукционные паяльные станции
Индукционные паяльные станции — это инновация и среди всех типов приборов в этой отрасли, они самый мощные и качественные. Используется нагрев вихревыми токами, электромагнитными полями. Основа: инвертор и индукционная катушка (витки медной проволоки), которые под действием высокочастотного тока (выше, чем 50 Гц в сети 220 В) осуществляют нагрев размещенного в ней объекта.
ИК паяльная станция создает нагрев дистанционный, бесконтактный — не обязательно, чтобы жало напрямую соприкасалось с витками. Подобный принцип в микроволновках. Небольшие приборы за 5–10 сек. способны раскалить до красного толстый металлический стержень. Такие устройства используются в металлургии, на бытовом уровне подобные узлы имеют ВИН-котлы, микроволновки.
В данном случае источником переменного тока является специальный ВЧ преобразователь, инвертор. Рассмотрим вкратце его работу на примере такового узла в сварочном аппарате:
Этапы сборки
Процесс как собирается индукционная паяльная станция из паяльника своими руками:
Станция состоит из 3 элементов. Ниже опишем подробно.
Мощность источник питания около 80 Вт (нам хватило бы и 50 Вт). Блок питания может быть любым, важно, чтобы он обеспечивал постоянное напряжение 18–20 В и 2–3 А.
Далее, импульсный стабилизатор, используем готовую плату XL4015 для того, чтобы менять напряжение генератора, а следовательно, температуру нагрева жала. Можно взять и другие такие элементы, например, с ШИМ управлением, но эти схемы нуждаются в определенной настройке.
Плата стабилизатора рассчитана на 5 А в реальности она выдает меньше и для нас этого достаточно, так как требуется максимум 2 А (стабилизатор не будет перегреваться).
Схема генератора основывается на 2 полевых ключах типа IRFZ44, можно использовать и другие с током от 20 А. Нагрузка для ключей — импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого — 1 неполный виток толстой медной жилы, концы подсоединены к индуктору
Схема работает по принципу пуш-пул: первичная обмотка трансформатора вместе с конденсатором образует параллельный колебательный контур. Основная рабочая частота схемы зависит от резонансной частоты последнего. Зная ее, лего можно рассчитать первичную обмотку трансформатора для конкретного сердечника: есть программы для расчета импульсных трансформаторов (там надо выбрать тип генератора пушш-пулл). Второе преимущество применения разделительного трансформатора — параметры индуктора не будут влиять на работу схемы в целом, так как в отличие от некоторых оригинальных схем тут индуктор не задействован в схеме L-C контура
Паяльник и жало с индукционной катушкой (обмоткой)
Создаем паяльник, для чего разбираем стандартное изделие. Жало изолируем термстойким скотчем, наматываем медную проволоку сечением диаметром 0.6 мм, количество витков 15. По этому параметру пользователь может модифицировать конструкцию как угодно: брать голое жало или в кожухе, обычное — в виде толстого медного стержня или такое, как в нашем примере. Фактически наш паяльник — это ручка (можно взять туже рукоятку от б/у прибора, любую толстую деревяшку и прочее) с металлическим стержнем с индукционной обмоткой концы которой крепятся к базе с БП и инвертором (ВЧ преобразователю).
База почти не нагревается, но можно для большей надежности на транзисторы БП и генератора установить небольшие радиаторы или один общий, но ключи тогда должны изолироваться. В данном случае тут именно принцип индукционного нагрева, так как в сети часто ошибочно таковым называют метод, используемый в паяльниках на трансформаторах.
Видео по теме
Делаем паяльную станцию своими руками
Как начинающие радиомастера, так и те, кто изрядно поднаторел в этом деле, при пайке радиоэлектронных элементов сталкиваются с некоторыми трудностями. Купленный в магазине недорогой паяльник может «порадовать» перегревом, из-за которого на жале образовывается нагар, что ведет к неполноценному контакту с оловом на плате, также перегревается плата и отслаиваются дорожки. В этой статье напишем, как сделать самодельную паяльную станцию с феном своими руками, предоставив схемы сборки, видео и фотографии.
Изготовление контактного паяльника
Данный вариант может считаться наиболее простым и дешевым. Эта конструкция регулирует на паяльнике напряжение, изменяя температуру нагрева жала. Опытным путем определяется производительность нагревателя и положение регулятора.
Процесс пайки можно настроить в соответствии с вашими потребностями и под определенный момент производства. Регулятором напряжения может выступать диммер для люстры. Единственный минус этой идеи – малый диапазон возможных температур на выходе. То есть для пайки лучше бы сделать диапазон напряжений – 200-220 В, а не 0-max. Скорее всего, понадобится доработать схему, добавить к основному резистору резистор «тонкой настройки».
Схема сборки в домашних условиях
Выпрямительный мост в этой схеме позволит поднять напряжение со 220 В на входе до 310 В на выходе. Данный вариант актуален для домашних мастеров, в доме которых низкое электрическое напряжение, что не позволяет паяльнику нагреваться до рабочей температуры. При отсутствии диммера его можно сделать самостоятельно.
Воздушный паяльник
Иногда при пайке нужно заменить SMD элементы, и паяльник с жалом для этого слишком велик. С этой целью применяется воздушное устройство, чей принцип работы аналогичен принципу работы обычного фена: поток воздуха подается принудительно через разогретый элемент к месту пайки, бесконтактно и равномерно разогревая припой.
Воздушный паяльник можно сделать из рабочего старого прибора – вместо жала вставить трубку от антенны, соответствующую старому жалу по размеру. Сделать паяльник так герметичным. Принудительную подачу воздуха обеспечивает аквариумный компрессор, через трубки для капельниц.
Для регулировки температуры воздушного потока можно использовать регулятор напряжения. Наилучший вариант при отсутствии лишнего рабочего паяльника – взять нерабочий инструмент, перемотать под напряжение 8-12 В. Данный способ предпочтителен с точки зрения электрической безопасности. Нихромом для нагревателя здесь может выступать кусок провода, спирали от электроплитки 0,8 мм, который намотан без нахлестов около 30 витков вместо старой. Мощность трансформатора должна быть не меньше 150 Вт.
Более затратным методом регулирования температуры на жале паяльника является поддержание температуры на жале. С этой целью дополнительно устанавливается термопара. Совмещение описанных самоделок позволит сделать универсальную паяльную станцию. Устройство будет иметь регулятор напряжения, с помощью которого регулируется вход на трансформаторе, что изменяет мощность нагревателя.
Когда нужно выпаять большую микросхему, и ее для этого нужно хорошенько и равномерно прогреть, рекомендуется работать самодельным термическим феном с регулятором температуры. Еще можно изготовить инфракрасную паяльную станцию, для чего нужны:
Нихром подключен к понижающему трансформатору. Контроль температуры на поверхности деталей осуществляется терморегулятором.
Общие характеристики и принцип работы
В схему паяльной станции с феном входит блок и манипулятор-термофен, где нагревается воздух. Устройства используются для ремонта сотовых телефонов и бытовой техники. Способы формирования потока воздуха такие:
Главным образом компрессорные станции отличаются от турбинных тем, что последние могут сформировать больший воздушный поток, но недостаточно проталкивают воздух через узкие отверстия. Компрессорные же станции более эффективны, когда воздух должен пройти через узкие насадки, используемые для пайки в труднодоступных местах.
Принцип работы станции: поток воздуха проходит через спиралевидный или керамический нагреватель в трубке термического фена, нагревается до требуемой температуры и через специальные насадки выходит на обрабатываемую деталь. Термофен способен обеспечить температуру воздуха 100-800°C. В современных станциях температура, мощность и направление воздушного потока легко регулируются.
В сравнении с прочими станциями (в частности, инфракрасными), недостатки термовоздушных станций следующие:
Преимуществом же является то, что турбовоздушные станции гораздо дешевле других.
Рекомендации по сборке
В домашних условиях проще и дешевле сделать станцию с феном на вентиляторе, где роль нагревателя играет спираль. Керамический нагреватель стоит дорого, а в случае резких изменений температуры может потрескаться. Компрессор сложно сконструировать самостоятельно, и его нельзя присоединить к фену, поэтому от главного блока придется проводить трубу для воздуха, что добавляет неудобств.
Нагнетателем послужит малогабаритный вентилятор (подойдет кулер от блока питания компьютера) возле ручки термического фена. К нему присоединяется трубка, в которой воздух нагревается и выходит на паяемый элемент. На торце кулера вырезается отверстие, через которое в трубку с нагревателем попадает воздух. С одной стороны кулер плотно закрывается, чтобы воздух во время работы шел лишь в трубку, а не выходил наружу. Нагнетатель монтируется в задней части фена.
Нагреватель собрать гораздо труднее. Нихромовая проволока спиралью накручивается на основание. Витки соприкасаться друг с другом не должны. Длина спирали рассчитывается из расчета того, что ее сопротивление должно равняться 70-90 Ом. Основанием может служить основание с низкой теплопроводностью и большой стойкостью к высоким температурам.
При конструировании фена много разных деталей могут быть взяты из старых домашних фенов. В каждом, даже простом и дешевом, устройстве есть слюдяные пластины, из которых для спирали собирается крестообразное основание. Также используются основания старых паяльников либо галогенных ламп для прожекторов. Основание на 5-7 см должно быть не занятым спиралью. От спирали по основанию отводятся концы. Затем эта часть плотно обматывается жаропрочной тканью.
Далее, из фарфора, керамики и подобных материалов делается трубка. Диаметр рассчитывается так, чтобы между ее внутренними стенками и спиралью оставался маленький зазор. Сверху на сопло наклеиваются термоизоляционные материалы:
Изоляция обеспечит больший КПД фена и позволит спокойно брать его руками.
Нагревательный элемент и трубка-сопло по отдельности соединяются с нагнетателем таким образом, чтобы воздух шел в сопло, а нагреватель находился внутри сопла посередине. Место скрепления сопла и нагнетателя изолируется во избежание пропускания воздуха.
В корпусе блока размещаются два реостата, один из которых регулирует мощность потока воздуха, а другой – мощность нагревательного элемента. Лучше, если выключатель для нагревателя и нагнетателя будет общим. Завершающее действие – устройство выхода для розетки.
Техника безопасности и правила использования
Паяльная станция-фен – довольно удобное приспособление, которое можно собрать самостоятельно. Несмотря на имеющиеся недостатки, это вполне пригодное устройство для ремонта бытовой техники.
