Паяльная станция своими руками

Для чего нужна паяльная станция: области применения

Обычный паяльник может разогреваться до 400°С. Такая температура вполне подходит для пайки проводов или ремонта микросхем времён СССР. Но если нужно работать с новыми печатными SMD-платами, нужен совершенно другой температурный режим – 260−280°С. В противном случае место замены одной радиодетали мастер испортит несколько элементов вокруг. Здесь и приходит на помощь паяльная станция, которая позволяет настроить оптимальную температуру.

Полезная информация! Работа с паяльной станцией (ПС) требует некоторых навыков. Поэтому перед тем как выбрать паяльную станцию и использовать её для ремонта дорогостоящего и сложного оборудования, стоит потренироваться на ненужных печатных платах. В противном случае есть риск окончательно испортить технику.

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.

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.

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.

Принцип работы ПС, общие характеристики оборудования

Если утрировать, то принцип работы ПС можно сравнить с обычным паяльником, подключённым через реостат. Однако современная паяльная станция – более сложное электронное устройство, имеющее множество дополнительных функций. К тому же ПС может быть и бесконтактной (воздушной).

Каждая модель имеет свои дополнительные функции. При самостоятельном изготовлении можно остановиться на простейшем варианте. Особенно если опыта в создании подобных приборов нет. Но перечисленные параметры обязательны. При отсутствии даже одного из пунктов в характеристиках назвать собранное оборудование станцией будет нельзя.

Паяльной станцией называют особое устройство, которое отличается широким спектром применения в электротехнике. При помощи данного агрегата можно осуществлять индивидуальную или групповую пайку деталей.

Схема паяльного фена

Самодельная паяльная станция способна нагреть до высоких температур металлические отводы и пластик. Она имеет очень простую конструкцию и принцип работы, поэтому для ее изготовления не нужно быть профессионалом.

Размягчение материалов происходит путем их обдува горячим воздухом. Для этого в процесс включается специальная нагревательная спираль. Такие устройства характеризуются высокой точностью направления воздушных масс. Поэтому созданную своими руками паяльную станцию с феном можно относить к категории полупрофессионального оборудования.

Набор для сборки

С целью увеличения температуры нагрева не нужно уменьшать частоту вращения вентилятора и диаметр выходного отверстия. Это приведет только к расплавлению корпуса и выходу из строя других составляющих деталей оборудования.

https://www.youtube.com/video/rrYsXCrYE2I

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.

Существуют специальные наборы для сборки паяльных станций. Один такой набор предлагает собрать цифровую станцию на базе контроллера Atmega 328P.

Список деталей:

• контроллер Atmega328p;
• LCD с размерами 16х2;
• ОУ: LM358;
• оптическая развязка: MOC3063;
• мосфеты IRFZ44N ( 2 шт.);
• симистор: BT138;
• стабилизатор;
• потенциометры 10кОм;
• подстроечные резисторы 10кОм.

В комплект также входят два светодиода, резонатор 16 Мгц, SMD резисторы и конденсатор емкостью 1 мкф. Неполный будет паяльный работ без переключателей, гнезда GX16 5 и 8 пин, импульсного блока питания на 24 Вольта.

Схема и печатная плата

Таким образом, при знании законов радиофизики изготовление паяльной станции своими руками не составит особого труда. Более того, при подборе качественных компонентов можно добиться отличных результатов.

Разделение ПС на виды по конструктивным особенностям

Паяльная станция может быть воздушной (термовоздушной), контактной, комбинированной или инфракрасной. Каждый из этих видов имеет свою область применения. Для начала рассмотрим общую информацию по каждому из видов, а после разберёмся, как самостоятельно изготовить наиболее востребованные из них – термовоздушную и инфракрасную.

Контактная ПС представляет собой обычный паяльник, оборудованный терморегулятором. Регулятор температуры может быть механическим или электронным. Цена такой паяльной станции значительно ниже, чем стоимость остальных видов. Подобное оборудование можно приобрести за 900−1000 руб. Немного выше стоимость контактной ПС с функцией стабилизации нагрева при касании поверхностей. При прикосновении жала к неразогретой печатной плате автоматика увеличивает мощность.

Самый современный из всех видов. Благодаря инфракрасному излучению прибор разогревает поверхность печатной платы. При этом нагрев радиодеталей, находящихся на её поверхности, минимален. Стоимость такого оборудования выше, чем у остальных видов. К примеру, инфракрасную ПС «TornadoInfra Pro» можно приобрести по цене 22000 руб.

В конструкцию устройства включён компрессор. Воздух, подаваемый им, проходит через паяльник, нагреваясь от жала. Именно этот нагретый поток воздуха и разогревает печатную плату и припой.

Интересно знать! Существуют специализированные демонтажные термовоздушные паяльные станции. Их компрессор работает в обратную сторону – на всасывание, что позволяет сразу удалять частицы припоя с поверхности.

Стоимость демонтажной станции значительно выше. Если обычную термовоздушную ПС «Lukey 852D с паяльником» можно приобрести за 5300 руб., то демонтажная «AOYUE 701A » обойдётся в 13000 руб.

В этих станциях присутствует два вида – контактная и термовоздушная. При помощи термофена разогревается печатная плата, после чего довольно легко элементы выпаиваются жалом.

Мнение эксперта

Артём Крикунов

Консультант по подбору инструмента ООО «ВсеИнструменты.ру»

Спросить у специалиста

“Наиболее распространённый рабочий диапазон температур – от 120 до 420°С. Этого достаточно для работы со всеми разновидностями радиоаппаратуры, существующей на сегодняшний день”.

Технология изготовления паяльной станции из подручных средств

Работа по изготовлению самодельной паяльной станции с феном своими руками производится в несколько этапов. Сначала конструируется термофен, после − блок управления, а затем станция собирается и настраивается. При этом сам термофен можно приобрести в магазине или на интернет-ресурсах. Стоимость его невысока, а работу по изготовлению ПС такое приобретение сильно упростит.

• стеклянная трубка от электрокамина;
• нихромовая спираль оттуда же;
• силиконовый шланг;
• тонкая стеклянная трубка;
• старый, можно нерабочий паяльник.

Разберёмся пошагово с использованием примеров, как выполняется эта работа.

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Внутрь стеклянной трубки от электрокамина вставляем нихромовую спираль от него же. Одну сторону придётся растянуть так, чтобы контакты выходили на один край трубки.
	Закрепляем простой изолентой протянутую снаружи вдоль стеклянной трубки нихромовую нить. Теперь нужно надеть корпус паяльника со стороны концов спирали так, чтобы с краю остались контакты, к которым мы присоединим питание. Сами контакты лучше защитить изоляторамиот того же старого паяльника, оставшимися после его разборки.
	Соединяем силиконовую и тонкую стеклянную трубку. Стеклянную помещаем внутрь корпуса паяльника. Именно по этим трубкам будет поступать воздух.
	Собранную воедино конструкцию обматываем слоем лакоткани. Это делается для того, чтобы можно было свободно держать наштермофен в руках. Подобный материал продаётся в любом магазине хозяйственных товаров.
	Вот практически и всё, воздушная паяльная станция готова. Остаётся подать воздух (жёлтая стрелка) и питание 220В (красная стрелка). Воздух можно подать с помощью обычного аквариумного компрессора.

Как видим, процесс изготовления такого термофена довольно прост при минимальных затратах. Если же говорить об оборудовании заводского исполнения, купить паяльную станцию с феном можно по стоимости около 5000 руб. Согласитесь, неплохая экономия. Если всё же решено приобрести подобный прибор, прежде чем это сделать, следует разобраться, как паять феном от паяльной станции. В этом поможет наша видеоинструкция.

Для изготовления подобной ПС нам потребуется паяльник для паяльной станции. Такую ручку можно приобрести через интернет, как и микросхему Arduino. Не будем углубляться в подробности потому, что для человека, далёкого от радиотехники и цифровых технологий, изготовление подобной ПС практически невозможно, а тем, кто сведущ в этой теме, объяснять технологию программирования и сборки не имеет смысла.

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

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.

Схема импульсного БП для питания миниатюрного паяльного фена

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.

Чертеж для изготовления нагревательного элемента своими руками

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.

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.

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.

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.

Сборка паяльника с феном своими руками

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.

Можно считать, что термовоздушный фен готов, температура, которую он развивает при работе достигает примерно 300 градусов.

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 станция для пайки

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.

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.

Не каждый может запросто заплатить 20000 руб. и более за подобное оборудование. А если к тому же паять требуется нечасто, то смысла приобретать заводскую ПС и вовсе нет. Попробуем рассмотреть вариант, при котором у вас в руках окажется бюджетный инфракрасный паяльник, сделанный своими руками.

Ремонтируя сложные схемы и материнские платы (особенно в которых имеют место компоненты BGA), потребуется инфракрасная станция. Китайская продукция отличилась очень низким качеством, а хорошая инфракрасная установка стоит довольно дорого. Выход очевиден: нет ничего сложного в том, чтобы собрать паяльный инструмент своими руками.

При сборке такого паяльного устройства можно вложиться в бюджет до 10 тыс. рублей. Несмотря на низкую себестоимость, станция отлично себя показала при проведении ремонтных работ, связанных с монтированием микросхем.

Устройство состоит из следующих компонентов:

• контроллер управления;
• подогрев нижнего типа;
• нагрев верхнего типа.

Контроллер должен быть 2-канального типа.

Первый канал подключается к термопаре или терморезистору платинового типа. Второй следует просто подключать к паре. Оба канала обладают автоматическими и ручными режимами. Первый допускает поддержку температур до 255 градусов при помощи обратных связей с термопарой или терморезистором.

Ручной режим позволяет производить настройки в диапазонах 99%. Память контроллера содержит четырнадцать различных типов термопрофилей: семь профилей свинцового типа и семь профилей для пайки без свинца.

Для содержащего свинец припоя диапазон максимальных температурных профилей начинается с 190°, и далее через каждые 5 до 220°.

Для припоя без свинца максимальные температуры профилей начинаются с 225°, и далее через каждые 5 до 250°.

В тех случаях, когда верхний нагревательный элемент попросту не справляется и нагрев обеспечить не удается, контроллерный элемент становится в режим «пауза» и ожидает нужную температуру. Это позволяет приспособить микросхему для нагревателей настолько слабых, что они не способны следовать за термопрофилями.

https://www.youtube.com/video/Eik94_Xxk0E

Контроллеры также используются, как регуляторы температуры паяльной станции, например, если необходима сушка или запекание паяльных масок. Такие устройства отлично подходят для поддержки температуры.

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.