5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Паяльная станция своими руками

От точности соблюдения условий пайки напрямую зависит качество шовного соединения, поэтому данные работы чаще всего выполняются при помощи специального оборудования — паяльной станции, значительно упрощающей процесс пайки.

Выпускаемые на сегодняшний день паяльные станции могут включать в себя несколько важных компонентов, представленных:

  • контрольно-управляющим модулем в виде специального прибора, контролирующего параметры и режимы работы оборудования;
  • паяльником, используемым при пайке с припоем в условиях низкого температурного режима;
  • термопинцетом, облегчающим монтаж и демонтаж, а также ремонт микроэлементов и SMD-компонентов;
  • феном для локального прогрева или групповой пайки;
  • мощным тепловым источником для нагрева платы в групповой пайке;
  • узконаправленным тепловым излучателем для локального нагрева платы в групповой пайке;
  • пневматическими агрегатами в виде вакуумного пинцета и специального оловоотсоса;
  • вспомогательной арматурой и принадлежностями в виде подставки, держателя, рамки и стойки, антистатических браслетов и специального коврика.

В минимальную комплектацию станции входит паяльник с контрольно-управляющим модулем и пружинным держателем. Основным отличием паяльной установки от бытового паяльника является возможность регулирования и поддержания заданного температурного режима, повышение безопасности эксплуатации благодаря наличию в конструкции держателя. Самые современные модели имеют антистатическое исполнение.

Маленькая паяльная станция своими руками v2

Некоторое время назад я собрал маленькую паяльную станцию, о которой хотел рассказать. Это дополнительная упрощенная паяльная станция к основной, и конечно не может ее полноценно заменить.

Основные функции:

1. Паяльник. В коде заданы несколько температурных режимов (100, 250 и 350 градусов), между которыми осуществляется переключение кнопкой Solder. Плавная регулировка мне тут не нужна, паяю я в основном на 250 градусах. Мне лично это очень удобно. Для точного поддержания температуры используется PID регулятор.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 3_Solder:

2. Фен. Также заданы несколько температурных режимов (переключение кнопкой Heat), PID регулятор, выключение вентилятора только после остывания фена до заданной температуры 70 градусов.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 2_Air:

  1. Паяльник применил от своей старой станции Lukey 936A, но с замененным нагревательным элементом на китайскую копию Hakko A1321.
  2. Кнопка отключения отключает сразу все что было включено.
  3. Можно одновременно включать и паяльник и фен.
  4. На разъеме фена присутствует напряжение 220В, будьте осторожны.
  5. Нельзя отключать паяльную станцию от сети 220В пока не остынет фен.
  6. При отключенном кабеле паяльника или фена, на дисплее будут максимальные значения напряжения с ОУ, пересчитанные в градусы (не ноль). Поясню: если например просто подключить кабель холодного паяльника должен показывать комнатную температуру, при отключении покажет например 426. Какой в этом плюс: если случайно оборвется провод термопары или терморезистора, на выходе ОУ будет максимальное значение и контроллер просто перестанет подавать напряжение на нагреватель, так как будет думать что наш паяльник раскален и его нужно охладить.
  7. Защиты от КЗ нет, поэтому рекомендую установить предохранители.
  8. Стабилизатор на 5В для питания Arduino используйте любой доступный с учетом напряжения питания вашего БП и нагрева в случае линейного стабилизатор. Так как у меня напряжение 20В установил 7805.
  9. Паяльник прекрасно работает и при 30В питания, как в моей основной паяльной станции. Но при использовании повышенного напряжения учитывайте все элементы: стабилизатор 5В и то что напряжение вентилятора 24В.
Читать еще:  Резинка для волос своими руками мастер класс

Основные узлы и состав:

1. Основная плата:

— Arduino Pro mini,
— сенсорные кнопки,
— дисплей от телефона Nokia 1202.

2. Плата усилителей:

— усилитель терморезистора паяльника,
— полевой транзистор нагрева паяльника,
— усилитель термопары фена,
— полевой транзистор включения вентилятора фена.

3. Плата симисторного модуля

— оптосимистор MOC3063,
— симистор со снабберной цепочкой.

— блок питания от ноутбука 19В 3.5А,
— выключатель,
— стабилизатор для питания Arduino.

А теперь подробнее по узлам.

1. Основная плата


Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться. Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

На верхней стороне находятся площадки сенсорных кнопок, наклеена лицевая панель, припаивается дисплей. Площадки сенсорных кнопок и дисплей подключены к нижней стороне через перемычки тонким проводом. Типоразмер резисторов и конденсатора 0603.

Лицевую панель, по размерам из 3Д модели, я сначала нарисовал в программе FrontDesigner-3.0_rus, в файлах проекта лежит исходник.

Распечатал, вырезал по контуру, а также окно для дисплея.

Далее заламинировал самоклеящейся пленкой для ламинирования и приклеил к плате. Дисплей за также приклеен к этой пленке. За счет выреза в плате дисплей получился вровень с основной платой.

На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

2. Плата усилителей

Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

  1. Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
  2. Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.
Читать еще:  Ажурная вазочка с цветами из бумаги

Схема фена состоит из неинвертирующего усилителя и полевого транзистора.

  1. Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
  2. Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

Типоразмер резисторов и конденсаторов 0603, за исключением резистора 56 Ом — 1206.
Настройка не требуется.

Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов. Рекомендую использовать например MCP6001. Но нужно обратить внимание что в зависимости от букв в конце отличается распиновка:

3. Плата симисторного модуля

Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

4. Блок питания

Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

5. Корпус

Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

Технология изготовления паяльной станции из подручных средств

Человек, который владеет элементарными знаниями в области электротехники, сможет собрать паяльную станцию своими руками. Для этого необходимо следовать простым инструкциям, приведенным ниже.

Общие требования к самодельному оборудованию

К самодельному агрегату с феном предъявляются конкретные требования. Он должен обеспечить создание потока воздуха, нагретого до 850°С. Мощность нагревательного элемента не должна превышать 2,6 кВт.

При выборе комплектующих к станции необходимо отдавать предпочтение тем, что имеются в наличии или отличаются невысокой стоимостью. Поэтому целесообразно изготавливать ручной или стационарный агрегат с феном. Последний работает таким образом, что излучатель тепловой энергии находится неподвижно, при этом сама деталь движется. Данный принцип работы создает определенные трудности при осуществлении пайки.

Чтобы повысить эффективность производимых работ, желательно использовать ручной агрегат. Он имеет небольшие размеры и вес, что облегчает эксплуатацию.

Особенности создания нагревателя

Специалисты рекомендуют самостоятельно изготовить нагреватель их нихромовой проволоки. Она должна иметь диаметр в пределах 0,4-0,8 мм. Необходимо понимать, что большой размер проволоки придаст ей огромный запас прочности, но утруднит достижение оптимальной температуры. Поэтому нецелесообразно применять для этого слишком крупную нить.

Внешний диаметр сформированной нагревательной спирали должен составлять 4-8 мм. Для фиксации созданной детали используют специальное основание, которое устойчиво к воздействию высоких температур. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение керамике. Такое основание можно изъять из обычного бытового фена.

Технология формирования нагнетателя горячего воздуха

Чтобы созданная самодельная станция работала эффективно, необходимо оснастить ее вентилятором небольших размеров. Его можно изъять со старого фена или другого ненужного бытового прибора. Вентилятор должен обеспечивать воздушным потоком в 20 л/мин.

Читать еще:  Диагностика состояния двигателя за 5 минут без приборов

Допускается применение воздушного компрессора, который обычно ставят на аквариумы. Чтобы агрегат работал более эффективно, его дополняют ресивером. Для этой цели можно взять обычную пластиковую бутылку.

Формирование корпуса станции с феном

Для создания корпуса паяльной станции необходимо использовать термостойкие материалы. Это можно сделать несколькими способами, используя такие варианты:

  • керамика. По обеспечению безопасности отличное, но очень дорогое решение;
  • частичная теплоизоляция канала, по которому передвигается нагретый до высоких температур воздух;
  • старый корпус от любого бытового прибора. Должен быть объемным и не подвергаться разрушению от высокой температуры.

Сборка и обеспечение работоспособности оборудования

Чтобы созданная паяльная станция работала эффективно, в ее конструкцию добавляют включатель и устройство для регулировки основных рабочих параметров. Последний агрегат должен задавать оптимальную температуру воздуха и скорость его перемещения. Чтобы добиться данной цели, в состав оборудования включают реостаты. С их помощью можно осуществить плавную регулировку мощности.

Создание станции необходимо начинать с формирования спирали. Ее наматывают на качественный изолятор и сверху накрывают стекловолокном. Концы спирали в результате должны выходить наружу. Полученную деталь укладывают в корпус с готовой теплоизоляцией. Спираль в последующем соединяют с силовым проводом, к которому подключен выключатель. С тыльной стороны корпуса монтируют нагнетатель воздуха.

Выбор устройства зависит от множества факторов, которые необходимо учитывать. Какая паяльная станция лучше? Перед покупкой следует тщательно взвесить цели применения устройства и особое внимание обратить на следующие критерии:

  • Нагревательный элемент, его вид и тип. Они представлены нихромовыми и керамическими вариантами. Первый вариант является более бюджетным, однако не подлежит длительному и регулярному использованию. Если вам нужно что-то смастерить дома — смело покупайте. Но для производственных целей лучше остановить свой выбор на керамике. Но такой элемент имеет свои минусы. В частности, он не переносит неравномерное нагревание и может даже треснуть. Однако наличие термостабилизации в устройстве станции будет способствовать его долговечности и прочности.
  • Интервал регулировки температуры. Тут уже вопрос напрямую зависит от целей использования паяльника, но в любом случае, чем шире будет температурный диапазон, тем лучше и функциональнее устройство.
  • Время нагревания. Также немаловажный момент, обеспечивающий удобство в работе. Опять же, чем время меньше — тем лучше.
  • Мощность прибора. Один из самых важных критериев, обеспечивающий качественную работу. Для того, чтобы подобрать аппарат с нужной мощностью, необходимо заранее знать, для чего он впоследствии будет применяться. Особенно внимательно следует выбирать мощность при необходимости работы с электроникой и чувствительными приборами, такими как смартфоны, ноутбуки и т.д. В таком случае вполне достаточно 40-70 Ватт, но лучше все-таки оставлять некоторый запас.
  • Напряжение. Если вы планируете работать только с чувствительными схемами, я советую выбирать низковольтные варианты, которые не смогут повредить плату.
  • Примечание. Тип устройства повлияет на виды работ. Бесконтактная пайка используется для демонтажа деталей и помогает выполнять работу в труднодоступных местах, однако при работе с мелкими деталями не всегда является удобной.

Если вы выбираете между аналоговыми и цифровыми аппаратами, лучше выбирать цифровые, поскольку они обеспечивают лучший температурный контроль. При заказе того или иного устройства обратите внимание на дополнительные жала. Если их нет, стоит также купить их в запас.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector