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;
- 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.
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.
Добрый день, Уважаемые Читатели! Сегодня речь пойдет о сборке паяльной станции. Итак, поехали!
А началось всё с того, что я наткнулся на вот этот трансформатор:
Он на 26 Вольт, 50 Ватт.
Как только я его увидел, мне в голову сразу пришла блестящая мысль: собрать паяльную станцию на основе этого трансформатора. На Али я нашёл вот этот . По параметрам он идеально подходит – рабочее напряжение 24 вольта, а потребляемый ток 2 ампера. Я его заказал, через месяц он пришел в ударостойкой упаковке. На картинке жало немного пригорело, ибо уже подключал паяльник к трансформатору. Разъем я приобрёл на рынке, сразу с коннектором для четырёх проводов.
Но подключать паяльник напрямую к трансформатору слишком просто, неинтересно, да и жало так быстро испортится. Поэтому я сразу начал думать над блоком управления температуры паяльника.
Вначале я продумал алгоритм: микросхема будет сравнивать значение с переменного резистора со значением на терморезисторе, и, исходя из этого, будет либо всё время подавать ток (нагрев паяльника), либо подавать его «пачками» (удержание температуры), либо не подавать и вовсе (когда паяльник не используется). Для этих целей отлично подойдёт микросхема lm358 – два операционных усилителя в одном корпусе.
Схема регулятора паяльной станции
Что ж, перейдем непосредственно к самой схеме:
Список деталей:
- DD1 – lm358;
- DD2 – TL431;
- VS1 – BT131-600;
- VS2 – BT136-600E;
- VD1 – 1N4007;
- R1, R2, R9, R10, R13 – 100 Ом;
- R3,R6,R8 – 10 кОм;
- R4 – 5,1 кОм;
- R5 – 500 кОм (подстроечный, многооборотный);
- R7 – 510 Ом;
- R11 – 4,7 кОм;
- R12 – 51 кОм;
- R14 – 240 кОм;
- R15 – 33 кОм;
- R16 – 2 кОм (подстроечный);
- R17 – 1 кОм;
- R18 – 100 кОм (переменный);
- C1, C2 – 1000uF 25v;
- C3 – 47uF 50v;
- C4 – 0,22uF;
- HL1 – зелёный светодиод;
- F1, SA1 – 1A 250v.
Изготовление паяльной станции
На входе схемы стоит однополупериодный выпрямитель (VD1) и гасящий ток резистор.
Далее на DD2,R2,R3,R4,C2 собран блок стабилизации напряжения. Этот блок понижает напряжение с 26 до 12 вольт, нужных для питания микросхемы.
Затем идёт сам блок управления на микросхеме DD1.
И заключающий блок – это силовая часть. С выхода микросхемы через индикаторный светодиод сигнал поступает на симистор VS1, который управляет более мощным VS2.
Также нам понадобится несколько проводов с коннекторами. Это не обязательно (провода можно и напрямую паять), но для Фен-Шуя в самый раз.
Для печатной платы нам понадобится текстолит размерами 6х3 см.
Переносим рисунок на плату лазерно-утюжным методом. Для этого распечатываем вот этот файл, вырезаем. Если что-то не перенеслось, дорисовываем лаком.
(cкачиваний: 288)
Далее бросаем плату в раствор перекиси водорода и лимонной кислоты (соотношение 3:1) + щепотку поваренной соли (она – катализатор химической реакции).
Когда лишняя медь растворится, достаём плату, промываем проточной водой
Затем снимаем тонер и лак ацетоном, сверлим отверстия
И всё! Печатная плата готова!
Осталось залудить дорожки и правильно впаять компоненты. Впаивайте, ориентируясь на эту картинку:
Следующие места надо соединить перемычками:
Так, плату мы собрали. Теперь надо бы всё это поместить в корпус. Основанием послужит квадрат из фанеры размером 12.6х12.6 см.
Трансформатор будет посередине, закреплённый шурупами на небольших деревянных брусках, плата будет «жить» рядом, прикрученная к основанию через уголок болтом.
Эта схема может питаться и от 12V, что делает её универсальной. Для этого надо исключить из общей схемы DD2,R2,R3,R4 и C2. Также терморезистор на схеме следует заменить постоянным резистором номиналом 100 Ом.
На этом моя статья подходит к концу. Всем удачи в повторении!
P.S. Если паяльник не запустится, проверьте каждое соединение на плате!
Современные детали для изготовления электронных приборов крайне чувствительны к перегреву, поэтому для их пайки многие самодельщики задумываются, как сделать паяльную станцию своими руками. Можно приобрести готовую станцию для пайки, но цена подобного изделия высокая. Это побуждает приступить к изготовлению небольшой установки самостоятельно.
Конструкции, предлагаемые мастерами, различаются по сложности исполнения. Некоторые специалисты предлагают настолько сложные конструкции, что повторить их работу сумеет только весьма искусный мастер. Для большинства пользователей нужны недорогие по комплектующим деталям и простые в исполнении конструкции.
Назначение
Чтобы создать современный гаджет или иное изделие, в основе которого используются микросхемы, нужно выполнить качественные швы в ограниченном пространстве. Пайка некоторых деталей производится при значительном усилении, даже под микроскопом. Только наличие паяльной станции дает возможность добиваться удовлетворительных характеристик в работе.
Покупные станции обязательно включают в состав несколько основных компонентов:
- Контрольно-управляющий модуль. Он помогает пользователю ориентироваться на режимы работы: сила тока, напряжение, температура жала, расход воздуха и ряд иных показателей.
- Паяльник, способный расплавлять определенный тип припоя. Перегрев гораздо выше заданных значений вызывает образование шлака, который не позволяет добиваться приемлемого качества.
- Пинцет с внутренним нагревателем способен помочь в монтаже и демонтаже микроэлементов и SMD-компонентов.
- Фен с терморегулятором для прогрева локального пространства и пайки групп контактов (микросхем) окажет помощь в сложном пространстве.
- Инфракрасный тепловой источник для прогрева большой площади на платах, а также групповой монтаж.
- Направленный тепловой излучатель для точечного нагрева пространства поможет выполнить миниатюрную работу.
- Приспособления для отсоса припоя после выпайки деталей.
- Вспомогательная арматура, держатели, специальные приспособления для пространственного соединения деталей. Антистатические устройства для мастера, а также коврики для размещения деталей и комплектующих.
Кроме перечисленного, станции комплектуются стойками для размещения инструмента с пружинными держателями. В зависимости от сложности и комплектации меняется цена на установку.
Цель и задачи применения
Паяльные станции используются в радиотехнике и сопутствующих направлениях производства и творчества. Пользователи применяют инструмент для выполнения разных видов работ.
- Пирография – выполнение рисунков с помощью тепловых приспособлений. Нагревая отдельные участки заготовок, добиваются изменения положения термопластичных элементов. Создаются композиции из пластиков одного цвета или многоцветные композиции.
- Сваривать пластики, при изготовлении корпусов, шкатулок или иных плоских и пространственных изделий.
- Выполнение монтажа, ремонта и иные целевые работы. Некоторые виды работ возможны только при использовании фенов, плавящих частицы пластика, не перегревая его.
- Для сборки электронных устройств и приборов.
- Пайки и монтажа электронных схем в электронике.
- Лужение и подготовка для сложного монтажа массивных деталей и узлов, соединяемых при расплавлении припоя.
- Для сварки в ограниченном пространстве.
- Пайкой SMD-компонентов, их монтажа и демонтажа на платах.
- Для усадки термоусадочной изоляции по завершении работ.
Обзор конструкций паяльных станций
Станции для пайки различаются по назначению, а также комплектации оборудования, входящего в их состав. Их классифицируют по основным параметрам.
Контактные станции
Подобные паяльные станции оборудуются паяльниками, которые взаимодействуют с расплавленными припоями. В их составе имеются сами паяльники со сменными жалами, а также блоки управления, поддерживающие заданный температурный режим.
Наиболее продвинутые конструкции автоматически включаются только в момент изменения положения паяльника в пространстве. Если его помещают на стойку, то питание отключается, нагрев прекращается.
Термовоздушные установки
Нагревать можно не только жало. Нагревается и поток воздуха, который используется для прогрева пространства. Они оснащены вентилятором (некоторые даже можно считать компрессорными) и нагревателем.
Подобный инструмент способен производить групповой монтаж и демонтаж. Сразу несколько контактов микросхемы припаиваются по всем точкам на плате. Аналогично при необходимости замены производится и демонтаж детали.
Наличие подобных инструментов позволяет эффективно использовать пространство при изготовлении компактных установок.
Инфракрасные приборы
У инструмента с кварцевым и керамическим нагревателями пайка выполняется бесконтактным способом. Сам инструмент используется только для нагревания области пайки. Жало не касается деталей и припоя.
ИК-излучатель расположен на удалении от зоны пайки. Он только прогревает ограниченную площадь в заданном месте.
Общие характеристики
Современная паяльная станция сочетает в своем составе несколько типов оборудования. Главное отличие от бытовых паяльников – это разогрев до заданных параметров. При необходимости легко изменить обрабатываемые пространства и величину нагрева.
Промышленные паяльные станции изготавливаются не только универсальными. Некоторые имеют узкое направление использования:
- для монтажа на удаленном расположении деталей;
- для демонтажа элементов;
- комбинированные устройства;
- ремонтные установки.
Наиболее развитые конструкции оснащены цифровыми регуляторами.
Аналоговые установки
Аналоговые паяльные станции оснащаются приборами с обратной связью. Их работа регулируется задаваемыми температурными интервалами. При получении сигнала, что достигнут предельный режим, происходит автоматическое отключение прибора.
Некоторые пользователи считают, что подобные устройства помогают выполнять быстрый и качественный монтаж электронных схем и установок.
Изготовление самодельной паяльной станции
Для самодельной паяльной станции необходимо приобрести:
- Розетку для подключения паяльника.
- Диммер – устройство для регулирования мощности подключаемых электрических приборов.
- Набор проводов и метизов для монтажа.
- Ламинированный ДВП для изготовления корпуса паяльной станции.
Остается разобраться, как сделать несложное устройство, которое поможет в дальнейшей работе. Кажется, что проще некуда.
Пошаговое изготовление установки
Чтобы изготовить простую паяльную станцию, нужны обычные паяльники. Мощность первого составляет 100 Вт, второй имеет нагреватель на 40 Вт.
Простое включение без промежуточного блока показывает, что на жале паяльника образуется нагар. Он происходит из-за перегрева жала в процессе нагревания. Нужно устройство, которое ограничит температуру нагрева. Для монтажа деталей на плате достаточно только расплавить припой. Застывая, он надежно соединит детали.
Приобретены основные комплектующие изделия: розетка для внутреннего монтажа; диммер, рассчитанный на 100 Вт.
У диммера имеются монтажные отверстия. Одно предназначено для соединения к общей сети, другое используется для подключения к инструменту.
Из ламинированного ДВП выпиливаются детали для изготовления корпуса. С помощью клеевого пистолета будет произведена сборка корпуса в единую пространственную конструкцию.
Прорезаны необходимые отверстия и производится спайка деталей. Прибор обретает нужный вид.
Нижняя крышка будет отъемной. Устанавливаются специальные клеммы, для винтов.
Остается установить детали внутрь корпуса паяльной станции.
После установки диммера выполняется монтаж розетки.
Устройство собрано. Нужно выполнить тестирование. Для удобства работы требуется градуировка.
Включение при установке диммера на максимальную мощность показывает, что перегрев не устранен. Нужно снижать силу тока, подаваемую на паяльник.
Чтобы градуировать паяльную станцию подключение выполняется через амперметр. Его соединяют последовательно нагрузке. Остается только контролировать значение силы тока, отмечая их на диммере.
Подводя контакт прибора в вилке паяльника, проверяют величину протекающего тока. Наблюдают за нагревом жала.
Для каждого измеренного значения наносят отметки на неподвижном диске диммера. В дальнейшем достаточно будет устанавливать разные режимы, чтобы контролировать работоспособность паяльника.
Градуируется весь неподвижный диск.
Для любого положения поворотного движка нанесены риски. Им соответствует определенная сила тока, а также и мощность, передаваемая на паяльник.
С помощью припоя определенной марки уточняются температурные значения. Каждой мощности соответствует своя температура разогрева жала.
Паяльная станция работает отлично. Припой на жале не выгорает. Он только расплавился.
Изготовлено работоспособное устройство.
Видео: паяльная станция своими руками.
Изготовление паяльной станции с феном
Для выполнения более сложных работ требуется более сложная паяльная станция. В ее комплекте будет не только паяльник для тонкого и глубокого монтажа. Для работы с группами контактов нужен фен. Он тоже будет создан в качестве дополнительного инструмента.
Пошаговое изготовление станции
Вот такой вид будет иметь блок управления. Цифровой индикатор покажет температуру разогрева жала и воздушного потока. Общий выключать, ручки управления помогут установить нужный режим.
Предусматривается использование паяльника на 24 В. Он приобретается в интернет-магазине. Нужно приспособить его для установки в паяльной станции. Для управления питанием в паяльнике используется шариковый включатель. При определенном положении шарики включают контакт, в другом положении питание отключается.
Выполняется установка включателя в корпус паяльника. Меняя положение шарикового контакта, проверяют его работоспособность. Теперь в определенном положении паяльника он выключится сам.
Подключается блок питания. Теперь контролируется нагрев по показаниям индикатора. С паяльником на 24 В основные работы завершены.
Электрический фен также рассчитан на 24 В. В комплекте к нему имеется схема подключения к блоку питания.
Паяльная станция выполняется по прилагаемым электрическим схемам. Параметры используемых деталей показаны на фото.
По приложенным схемам спаяна плата для управления режимами работы фена. Поворачивая один регулятор, добиваются изменения скорости вращения крыльчаток вентилятора. Другим регулятором меняется величина напряжения на нагревателе.
Передняя панель. Ее только вырезали из текстолита. Остается нанести недостающую информацию.
Внутри корпуса от дисковода выполнен монтаж основных элементов паяльной станции.
На пленке выполнена печать. Сама пленка с информацией крепится на двухстороннем скотче. Теперь передняя панель получает товарный внешний вид.
Производится тестирование рабочих режимов паяльника.
Включается фен. У него в комплекте имеется несколько наконечников. Они различаются по размерам.
Подставив руку, монтажник проверяет нагрев воздушного потока.
На дополнительной стойке будут размещаться инструменты паяльной станции. Зеленая ручка у обычного паяльника на 220 В.
Тестирование паяльника. Выполняется пайка SMD-компонента.
SMD-компонент припаян грамотно. Тонкий монтаж выполняется с помощью тонкого жала
Жало паяльника меняется довольно легко.
Более мощное жало помогает паять толстые провода.
Фен может прогреть площадку достаточно большого размера. Возможен групповой монтаж и демонтаж деталей.
Микросхема через 10 секунд отпаяна.
Тестирование паяльной станции завершено. Она готова к работе.
Паяльная станция помогает мастеру организовать выполнение сложных задач.
Инфракрасная паяльная станция - это устройство для пайки микросхем в корпусе BGA. Если прочитанное ничего вам не говорит, вряд-ли вам стоит заходить под кат. Там ардуины, графики, программирование, амперметры, саморезы и синяя изолента.
Предыстория первая.
Моя профессиональная деятельность некоторым образом связана с электроникой. Поэтому родственники и знакомые постоянно норовят притащить мне какую-нибудь не совсем исправную электронную штуку со словами «ну посмотри, может тут какой проводок отпаялся».
В тот раз такой штукой оказался 17" ноутбук eMachines G630. При нажатии на кнопку питания зажигался индикатор, шумел вентилятор, но дисплей был безжизненным, не было звуковых сигналов и активности жесткого диска. Вскрытие показало, что ноутбук построен на платформе AMD, а северный мост имеет маркировку 216-0752001. Беглое гугление показало, что у чипа весьма плохая репутация в части надежности, зато проблемы с ним легко диагностируются. Нужно лишь его прогреть. Выставил на паяльном фене 400 градусов и подул на чип секунд 20. Ноутбук запустился и показал картинку.
Диагноз поставлен. Казалось бы, дело за малым - перепаять чип. Вот тут меня ожидало первое откровение. После обзвона сервис-центров выяснилось, что минимальная сумма, за которую в Минске можно поменять чип - 80 долларов. 40 долларов за чип и 40 долларов за работу. Для ноутбука общей стоимостью хорошо если 150 долларов это было весьма не бюджетно. Дружественный сервис по знакомству предложил перепаять чип по себестоимости - за 20 долларов. Итоговый ценник снизился до 60 долларов. Верхняя граница психологически приемлемой цены. Чип был благополучно перепаян, ноутбук собран, отдан и я о нем благополучно забыл.
Предыстория вторая.
Через несколько месяцев после окончания первой предыстории мне позвонил родственник со словами «Ты же любишь разную электронику. Забери ноутбук на запчасти. Бесплатно. Или просто выкину в мусор. Сказали, вроде материнская плата. Отвал чипа. Ремонтировать экономически нецелесообразно». Так я стал обладателем ноутбука Lenovo G555 без жесткого диска, но со всем остальным, включая блок питания. Включение показало те же симптомы, что и в первой предыстории: кулер крутится, лампочки горят, больше признаков жизни нет. Вскрытие показало старого знакомого 216-0752001 со следами манипуляций.
После прогрева чипа ноутбук запустился как ни в чем не бывало, как и в первом случае.
Размышления.
Так я оказался владельцем ноутбука с неисправным северным мостом. Разобрать его на запчасти или попытаться починить? Если второе, то снова паять его на стороне, пусть даже за 60 долларов, а не за 80? Или купить собственную инфракрасную паяльную станцию? А может собрать своими руками? Хватит ли у меня сил и знаний?
После некоторых размышлений было решено попытаться починить, причем починить самостоятельно. Даже если попытка не увенчается успехом, разобрать его на запчасти это никак не помешает. А инфракрасная станция будет полезным подспорьем во многих работах, требующих предварительного подогрева.
Техническое задание.
Изучив цены на готовые промышленные инфракрасные станции (от $1000 до плюс бесконечности), перелопатив кучу топиков на профильных форумах и роликов на Youtube, окончательно сформировал техническое задание:
1. Буду изготавливать собственную паяльную станцию.
2. Бюджет конструкции - не более 80 долларов (две перепайки в сервис-центре без материалов).
Дополнительно в оффлайне были куплены:
Линейные галогенные лампы R7S J254 1500W - 9 шт.
Линейные галогенные лампы R7S J118 500W- 3 шт.
Патроны R7S - 12 шт.
Из хлама в гараже на свет божий были извлечены:
Док-станция от какого-то допотопного лэптопа Compaq - 1 шт.
Штатив от советского фотоувеличителя - 1 шт.
В домашнем складе были найдены силовые и сигнальные провода, Arduino Nano, клемники WAGO.
Нижний нагреватель.
Вооружаемся болгаркой и отрезаем от док-станции все лишнее.
К листу металла прикрепляем патроны.
Соединяем патроны по три штуки последовательно, получившиеся три цепочки в параллель. Устанавливаем лампы, прячем в корпус.
Поиск материала для отражателя занял продолжительное время. Использовать фольгу не хотелось из-за подозрения в ее недолговечности. Использовать более толстый листовой металл не получалось из-за сложностей с его обработкой. Опрос знакомых сотрудников промышленных предприятий и обход пунктов скупки цветмета результатов не дал.
В конце концов удалось найти листовой алюминий чуть толще фольги, идеально подходящий для меня.
Теперь я точно знаю, где такие листы искать - у полиграфистов. Они их крепят к барабанам в своих машинах, то ли для переноса краски, то ли еще для чего-то. Если кто в курсе, расскажите в комментариях.
Нижний нагреватель с установленным отражателем и решеткой. Вместо решетки правильнее использовать , но стоит он совершенно не бюджетно, как и все с наклейкой «Professional».
Светит красивым оранжевым светом. Глаза при этом не выжигает, смотреть на свет можно совершенно спокойно.
Потребляет порядка 2.3 кВт.
Верхний нагреватель
Идея конструкции та же самая. Патроны привернуты саморезами к крышке от компьютерного блока питания. К ней же прикреплен согнутый из алюминиевого листа отражатель. Три пятисотваттные галогенки соединены последовательно.
Тоже светит оранжевым.
Потребляет порядка 250 ватт.
Схема управления
Инфракрасная станция - суть автомат с двумя датчиками (термопара платы и термопара чипа) и двумя исполнительными механизмами (реле нижнего нагревателя и реле верхнего нагревателя).
Было решено, вся логика регулирования мощности нагрева будет реализована на ПК. Arduino будет только мостом между станцией и ПК. Получил с ПК параметры ШИМ-регулирования нагревателей - выставил их - отдал температуру термопар в ПК, и так по кругу.
Arduino ожидает на последовательном порту сообщения типа SETxxx*yyy*, где xxx - мощность верхнего нагревателя в процентах, yyy - мощность нижнего нагревателя в процентах. Если полученное сообщение соответствует шаблону, выставляются ШИМ-коэффициенты для нагревателей и возвращается сообщение OKaaabbbcccddd, где aaa и bbb - установленная мощность верхнего и нижнего нагревателей, ccc и ddd - температура, полученная с верхней и нижней термопары.
«Настоящий» аппаратный ШИМ микроконтроллера с частотой дискретизации несколько килогерц в нашем случае неприменим, так как твердотельное реле не может отключиться в произвольный момент времени, а только при прохождении переменного напряжения через 0. Было решено реализовать собственный алгоритм ШИМ с частотой порядка 5 герц. Лампы при этом полностью гаснуть не успевают, хоть и заметно мерцают. При этом минимальным коэффициентом заполнения, при котором еще есть шансы захватить один период сетевого напряжения, оказывается 10%, чего вполне достаточно.
При написании скетча была поставлена задача отказаться от задания задержек фунцией delay(), так как есть подозрение, что в момент задержек возможна потеря данных с последовательного порта. Алгоритм получился следующий: в бесконечном цикле проверяется наличие данных из последовательного порта и значение счетчиков времени программного ШИМ. Если есть данные из последовательного порта, обрабатываем их, если счетчик времени достиг значений переключения ШИМ, проводим действия по включению-выключению нагревателей.
#include
Приложение для компьютера.
Написано на языке Object Pascal в среде Delphi. Отображает состояние нагревателей, рисует график температуры и имеет встроенный примитивный язык моделирования, больше по философии напоминающий какой-нибудь Verilog, нежели к примеру Pascal. «Программа» состоит из набора пар «условие - действие». К примеру «при достижении нижней термопарой температуры 120 градусов установить мощность нижнего нагревателя 10%, а верхнего - 80%». Таким набором условий реализуется требуемый термопрофиль - скорость нагрева, температура удержания и т. п.
В приложении раз в секунду тикает таймер. По тику таймера функция отправляет в контроллер текущие установки мощности, назад получает текущие значения температур, отрисовывает их в окне параметров и на графике, вызывает процедуру проверки логических состояний, после чего засыпает до следующего тика.
Сборка и пробный запуск.
Схему управления собрал на макетке. Не эстетично, зато дешево, быстро и практично.
Окончательно собранное и готовое к запуску устройство.
Прогон на тестовой плате выявил следующие наблюдения:
1. Мощь нижнего нагревателя невероятна. График температуры тонкой ноутбучной платы свечой взлетает вверх. Даже при 10% мощности плата уверенно греется до требуемых 140-160 градусов.
2. С мощностью верхнего нагревателя похуже. Догреть чип даже до температуры «низ+50 градусов» получается только на 100% мощности. То ли придется впоследствии переделывать, то ли пускай остается как защита от соблазна недогревать низ.
Покупка чипа на Aliexpress.
В продаже есть два вида мостов 216-0752001. Одни заявлены как новые и стоят от 20 долларов за штуку. Другие указаны как «бывшие в употреблении» и стоят 5-10 долларов за штуку.
Среди ремонтников много мнений относительно б/у чипов. От категорически отрицательных («бугага, приходи ко мне, у меня как раз под столом горка бэушных мостов насобиралась после перепайки, я тебе их недорого продам») до осторожно нейтральных («сажаю иногда, вроде нормально работают, возвраты если и бывают, то не намного чаще новых»).
Поскольку ремонт у меня ультрабюждетный, то было решено сажать чип бывший в употреблении. А чтобы перестраховаться на случай дрогнувшей руки или неисправного экземпляра, был найден лот «2 штуки за 14 долларов».
Демонтаж чипа
Устанавливаем плату на нижний подогрев, крепим одну термопару к чипу, вторую к плате подальше от чипа. Для уменьшения теплопотерь накрываем плату фольгой, за исключением окошка под чип. Ставим верхний нагреватель над чипом. Так как чип уже пересаживался, загружаем самостоятельно придуманный профиль для свинцового припоя (нагрев платы до 150 градусов, догрев чипа до 190 градусов).
Все готово для старта.
После достижения платой температуры 150 градусов автоматически включился верхний нагреватель. Внизу под платой видна разогретая нить накаливания нижней галогенки.
В районе 190 градусов чип «поплыл». Поскольку вакуумный пинцет в бюджет не уместился, цепляем его тонкой отверткой и переворачиваем.
График температур в процессе демонтажа:
На графике хорошо виден момент включения верхнего нагревателя, качество стабилизации температуры платы (желтая крупно волнистая линия) и температуры чипа (красная мелкая рябь). Красный длинный «зубец» вниз - падение термопары с чипа после его переворота.
Запаивание нового чипа
Ввиду ответственности процесса было не до фотосъемки и изготовления скриншотов. В принципе все то же самое: проходимся по пятакам паяльником, мажем флюсом, устанавливаем чип, устанавливаем термопары, отрабатываем профиль пайки, легким пошатыванием убеждаемся, что чип «поплыл».
Чип после установки:
Видно, что сел более-менее ровно, цвет не поменялся, текстолит не погнуло. Прогноз на жизнь - благоприятный.
Затаив дыхание включаем:
Да! Материнская плата запустилась. Я перепаял первый в жизни BGA. К тому же с первого раза успешно.
Ориентировочно смета затрат:
Лампа J254: $1.5*9=$13.5
Лампа J118: $1.5*3=$4.5
Патрон r7s: $1.0*12=$12.0
Термопара: $1.5*2=$3.0
MAX6675: $2.5*2=5.0
Реле: $4*2=$8.0
Чипы: $7*2=$14.0
Итого: $60 минус оставшийся запасной чип.
Ноутбук был собран, в него добавлен найденный в столе жесткий диск на 40 гигабайт, установлена операционная система. Для предотвращения в будущем подобных инцидентов с помощью k10stat напряжение питания ядра процессора понижено до 0.9В. Теперь при самом жестком использовании температура процессора не поднимается выше 55 градусов.
Ноутбук был установлен в столовой в качестве фильмотеки для самого младшего члена семьи, который отказывается принимать пищу без любимых мультиков.
Паяльные станции при работе с электроприборами просто незаменимы. Основным элементом устройства принято считать катушку индуктивности. Дополнительно у некоторых станций установлены специальные регуляторы, которые позволяют производить переключение мощности прибора. К основным параметрам следует относить пороговое напряжение, а также максимальную температуру электроинструмента.
В зависимости от области работы насадки у устройств могут меняться. На сегодняшний день наиболее распространенными принято считать контактные и бесконтактные модификации. Собрать их в домашних условиях можно, однако следует более подробно ознакомиться с устройством станции.
Схема простой станции
Паяльная станция (схема показана ниже) включает в себя катушку индуктивности с высоким порогом проходимости. Регуляторы, как правило, устанавливаются линейного типа, однако можно встретить и цифровые аналоги. Модуляторы для станций применяются в основном одноканальные. Для изменения предельной частоты электроинструмента используются конденсаторы. Для подключения кабелей питания и заземления устанавливаются специальные разъемы. Если говорить про контактные модели, то в устройствах дополнительно есть импульсные блоки. В свою очередь, бесконтактная паяльная станция часто включает в себя адаптеры разных видов.
Устройство с феном
Собирается паяльная станция с феном довольно просто. Наиболее часто данные электроинструменты используются для разогрева поверхности. Для пайки пластиковых труб они подходят идеально. В первую очередь для сборки устройства необходимо подобрать микросхему, которая предназначена для управления прибором. Наиболее часто в данной ситуации используются обычные аналоги с маркировкой РР20. Приобрести такие микросхемы можно в магазине.
Паяльная станция с феном работает на конденсаторах фазового типа, а по емкости они довольно сильно отличаются. Далее для сборки необходимо рядом с микросхемой установить катушку индуктивности. Отрицательное сопротивление она обязана выдерживать на уровне максимум 2 Ом. Все это позволит справляться с резкими скачками напряжения. Разъемы необходимо подбирать исходя из имеющихся кабелей питания, а также заземления. Насадку лучше всего снять с поломанной станции.
Инфракрасная (ИК) модификация
Инфракрасная паяльная станция по структуре является довольно сложной. Катушки индуктивности в данном случае подходят только варикапные. Найти их в наше время не составит большого труда. Модуляторы для модели лучше всего использовать двухполосные. Рассчитаны они на три режима. Все это, в конечном счете, позволит менять мощность устройства. Помимо прочего, важно позаботиться о поиске индикатора. За счет него появится возможность следить за тем, как работает ИК паяльная станция. Разъем на электросеть целесообразнее устанавливать возле катушки индуктивности.
Термовоздушные станции
Чтобы заработала термовоздушная паяльная станция, катушка индуктивности потребуется с хорошей проводимостью. Параметр номинальной частоты обязан быть на уровне 44 Гц. Дополнительно следует подобрать качественный регулятор для изменения мощности электроинструмента. В качестве насадки обычно используются контакты. Для стабильности исходящей волны резисторы, как правило, устанавливаются ортогонального типа.
Параметр ширины пропускания у них в среднем достигает 55 мк. Чтобы хорошо работа паяльная станция, модулятор на нее подбирается, исходя из типа катушки индуктивности. Если планируется делать электроинструмент средней мощности, то модулятор, как правило, используется саморегулирующий. Обкладка для него применяется довольно редко. Однако для сохранения линейности многие специалисты советуют использовать специальные операционные блоки. Таким образом, разогрев контакта происходит довольно быстро. Температуру за счет данного элемента удастся повысить максимально до 200 градусов.
Благодаря этому работать со стальными поверхностями станет очень удобно. Разъем для заземления целесообразнее подбирать мультисистемный. В данном случае параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 44 Ом. Использовать трехжильные кабеля для подачи электроэнергии специалисты не рекомендует. В этом плане лучше доверится четырехжильным типам.
Аналоговые модификации
Аналоговая паяльная станция отзывы имеет хорошие, а по внешнему виду является очень простой. Однако при сборке таких устройств необходимо быть очень внимательным. В первую очередь следует рассчитать пороговое напряжение в системе. Если работать с обычными катушками индуктивности, то они позволяют довольно успешно справляться с электромагнитными колебаниями. Конденсаторы для аналоговых станций целесообразнее подбирать сеточного типа. В свою очередь, резисторы часто советуют припаивать только коаксиальные.
Бесконтактные модели
На сегодняшний день бесконтактная самодельная паяльная станция является востребованной. Подходит она больше всего для пайки различных пластиковых поверхностей. Однако и с металлическими деталями она справляется довольно успешно. Точность работы в данном случае зависит от предельной частоты электроинструмента, а также диаметра насадки. Разъемы для данных устройств обычно используются трехэлектродные.
В свою очередь, бесконденсаторные выходы можно встретить в наше время очень редко. Регуляторы у станций устанавливаются обычно с емкостным варикапом. С низкочастотными помехами они справляются весьма просто. Однако следует учитывать, что катушку важно крепить только на пластиковой пластине. Таким образом, ток не будет пробивать через нижнюю часть устройства.
Контактные модели
Паяльная станция данного типа способна работать только при помощи высокочастотных катушек индуктивности. Дополнительно для смены фазы в устройствах используются адаптеры. В данном случае пороговое напряжение электроинструмента может достигать 50 В. Чтобы решить проблему с искажениями, специалисты советуют устанавливать бесконденсаторные выходы. В свою очередь, резисторы для платы станции подбираются исключительно ортогонального типа. Все это позволит стабильно поддерживать обратное напряжение на выходе на уровне 30 В.
Расход электроэнергии у таких устройств в среднем составляет 2 Вт. Модуляторы применяются исключительно магнитные. Параметр проводимости тока у них в среднем равняется 44 мк. Степень искажение электроинструмента, в конечном счете, будет зависеть от скорости генерации тока. Разъемы для станции зачастую подбираются на дополнительной плате расширения. Кабель питания устройства припаивается только возле адаптера. Корпус для указанного прибора можно вполне изготовить самостоятельно.
Как сделать станцию для без свинцовой пайки?
На сегодняшний день многие модели производятся с катушками индуктивности, у которых тетроды устанавливаются ременного типа. Все это говорит о том, что конденсаторы для электроинструмента следует подбирать емкостные. Точность работы в данном случае зависит от насадки.
Если использовать четырехжильный кабель, то параметр предельной частоты прибора в среднем сможет находиться на уровне 66 Гц. Решить проблему с высоким сопротивлением в цепи можно за счет импульсных резисторов. Проводимость у них в среднем равняется 33 мк. Кенотроны для станций применяются довольно редко. Однако процесс смены фазы они способны значительно увеличить. Минус в данном случае заключается в чрезмерной нагрузке на конденсаторы.
Комбинированные модификации
Паяльная станция комбинированного типа отличается высокой точностью пайки. В наше время она является востребованной, однако в домашних условиях сделать данный электроинструмент довольно сложно. В первую очередь проблема заключается в поиске многоканального модулятора. Для регулировки мощности подходит только такой тип. Микросхемы, как правило, устанавливаются с маркировкой РР21. В полудуплексном режиме они работать способны.
Для того чтобы увеличить мощность устройства, используются мультисистемные проводники. В такой ситуации можно надеяться на максимальную температуру в 150 градусов. В свою очередь, параметр промежуточной частоты в среднем равняется 23 Гц. Крепятся держатели для таких устройств на двухжильных кабелях. Максимумальное отрицательное сопротивление, которое они обязаны выдерживать - 13 Ом.
Модель на 75 В
На 75 В паяльная станция (своими руками сделанная) позволяет работать с различными сплавами. Также с ее помощью можно заниматься разогревом поверхностей. Для работы с пластиковыми материалами указанные станции подходят идеально. Для того чтобы самостоятельно их собрать, катушку индуктивности следует подбирать с высоким параметром порогового напряжения. Адаптеры для электроинструмента применяются довольно редко. Корпус можно сделать самостоятельно, либо взять с устаревшей поломанной модели. Разъемы для кабеля питания должны быть предусмотрены нелинейного типа.
Повысить проводимость тока в цепи у многих специалистов получается за счет широкополосных транзисторов. Микросхемы, в свою очередь, могут использоваться различного типа. Если собирать устройства средней мощности, то конденсаторы можно использовать синхронные. Емкость их обычно достигает 15 пФ. Катушки индуктивности с оптронами применяются довольно редко. Связано это с тем, что у них малый срок эксплуатации. Фаза выходного сигнала у приборов зависит от скорости выпрямления тока. При установке разъемов медные полупроводники используются довольно часто.
Станция на 100 В
На 100 В паяльная станция (своими руками сделанная) больше всего подходит для работы со стальными поверхностями. При этом с алюминием они также справляются хорошо. Катушка индуктивности для таких устройств подбирается с пороговым напряжением около 15 В. Конденсаторы чаще всего используются мультисистемные. Встретить резисторы открытого типа можно довольно редко. В данной ситуации целесообразнее задуматься над приобретением кардиодных аналогов. Минимальный параметр проводимости тока должен составлять 34 мк.
Степень искажения у приборов зависит от используемой платы. Модели с маркировкой РР20 для указанных станций подходят идеально. Однако модулятор для них следует подбирать отдельно. Многие специалисты отдают предпочтение широкополосным аналогам. Максимальное отрицательное сопротивление, которое они способны выдерживать, находится на уровне 35 Ом.
