Виды паяльных станций
Современный рынок предлагает радиолюбителям огромное количество всевозможных видов аппаратуры для пайки с разной комплектацией.
В большинстве случаев станции для пайки делятся на:
- Контактные станции.
- Цифровые и аналоговые устройства.
- Индукционные аппараты.
- Бесконтактные устройства.
- Демонтажные станции.
Первый вариант станций представляет собой паяльник, подключенный к блоку регулировки температуры.
Контактные паяльные устройства делятся на:
- устройства для работы со свинцовосодержащими припоями;
- устройства для работы с безсвинцовыми припоями.
, позволяющие плавить безсвинцовый припой, обладают мощными нагревательными элементами. Такой выбор паяльников обусловлен высокой температурой плавления припоя без свинца. Безусловно, благодаря наличию регулятора температуры, подобные аппараты применимы для работы со свинцовосодержащим припоем.
Аналоговые аппараты для пайки регулируют температуру жала при помощи термодатчика. Как только наконечник перегревается, питание отключается. При остывании сердечника питание вновь подается на паяльник и начинается нагрев.
Цифровые устройства управляют температурой паяльника при помощи специализированного ПИД регулятора, который в свою очередь подчиняется своеобразной программе, заложенной в микроконтроллер.
Отличительной особенностью индукционных устройств является нагрев сердечника паяльника при помощи импульсной катушки. В процессе работы происходят колебания высоких частот, образующие в ферромагнетиковом покрытии аппаратуры вихревые токи.
Остановка нагрева происходит из-за достижения ферромагнетиком точки Кюри, после которой меняются свойства металла и прекращается эффект от воздействия высоких частот.
Бесконтактные аппараты для пайки делятся на:
- инфракрасные;
- термовоздушные;
- комбинированные.
паяльная станция состоит из нагревательного элемента в виде кварцевого или керамического излучателя.
Инфракрасные паяльные станции, по сравнению с термовоздушными, обладают следующими ощутимыми преимуществами:
- отсутствие необходимости в поиске насадок на паяльный фен;
- хорошо подходят для работы со всеми видами микросхем;
- отсутствие термической деформации печатных плат из-за равномерного прогрева;
- радиодетали не сдуваются воздухом с платы;
- равномерный прогрев места пропая.
Важно отметить, что инфракрасные устройства для пайки являются профессиональным оборудованием и редко используются простыми радиолюбителями.
В большинстве случаев инфракрасные аппараты состоят из:
- верхнего керамического или кварцевого нагревателя;
- нижнего нагревателя;
- стола для поддержки печатных плат;
- микроконтроллера, управляющего станцией;
- термопар для контроля текущих температур.
Термовоздушные станции для пайки используются для монтажа радиодеталей. В большинстве случает термовоздушными станциями удобно паять компоненты, находящиеся в SMD корпусах. Такие детали имеют миниатюрные размеры и хорошо паяются по средствам подачи на них горячего воздуха из термофена.
Комбинированные устройства, как правило, сочетают в себе несколько видов паяльного оборудования, например, термофен и паяльник.
Демонтажные станции комплектуются компрессором, работающим на втягивание воздуха. Такое оборудование оптимально подходит для снятия излишков припоя или демонтажа ненужных компонентов на печатной плате.
Все мало-мальски приличные станции для пайки компонентов в разных корпусах, имеют в наличие такое дополнительное оборудование:
- лампы подсветки;
- дымоуловители или вытяжки;
- пистолеты для демонтажа и всасывания излишков припоя;
- вакуумные пинцеты;
- инфракрасные излучатели для прогрева всей печатной платы;
- термофен для прогрева определенного участка;
- термопинцет.
Изготовление своими руками
Производствам или лицам, занимающимся ремонтом сложной электронной аппаратуры, вполне можно приобрести для работы заводскую паяльную ИК станцию. А вот любителям или тем, кому такая установка нужна изредка, можно создать её своими руками. И в пользу этого, в первую очередь, говорит цена.
Любой человек, занимающийся ремонтом сложной техники, имеет достаточно знаний, чтобы придумать и сконструировать ИК станцию самостоятельно. В связи с этим электронная часть, внешний вид и некоторые возможности могут отличаться. А вот основная конструкция останется в любой модели одинаковой.
Именно поэтому не существует единой идеальной схемы, которую можно привести в качестве единственного верного решения. Но для того чтобы понять сам принцип создания ИК паяльника, подойдёт любая модель. А уже основываясь на личных знаниях и предпочтениях, можно убрать или добавить те или иные части.
Ик паяльная станция, самодельные конструкции
BGA микросхемы уже применяются практически в любом аппарате с электронной начинкой: компьютер, мобильные телефоны, телевизоры и прочее.
Новые методы монтажа производителем заставляют искать новые методы и инструменты для ремонта.
Один из них ИК паяльная станция.
BGA микросхемы отпаять — припаять обычными паяльниками, фенами довольно непростая задача.
Контактные шарики создают довольно мощный теполоотвод к текстолиту, что препятствует их расплавлению.
Одним их выходов из этой ситуации часто применяют повышение температуры паяльника- фена, и увеличением потока , чтобы компенсировать теплоотвод, и добиться температуры расплавления шаров.
Но с появлением безсвинцовой технологии температуру приходится увеличивать, что может испортить перегревом микросхему с которой нужно работать.
Оптимальное решение — подогрев, так называемый «нижний».
Принцип построен на том, что вся плата предварительно нагревается до температуры 100-150 градусов целься, и после уже разогревается BGA микросхема, до температуры расплавления олова.
В этом случае теплоотвод происходит в меньшей степени, и температуру «верха» можно значительно снизить, с минимальным риском повредить микросхему.
Источниками нагрева могут быть как ИК ( рекомендуется) , так и горячий воздух, кому как удобнее.
Естественно необходим контроль температуры с обеих сторон.
Для «низа» -для безопастности электролитов и пластиковых элементов на плате.
Для «верха», опять же для паяемой микросхемы.
Существует так-же определенный теромопрофиль пайки, который очень рекомендуется соблюдать.
Одна их простых конструкций опубликована тут:
http://propaiku.ru/section44/topic124727.html
Тематика:
http://propaiku.ru/section44/topic171382.html
http://propaiku.ru/section14/topic86544.html
http://propaiku.ru/section44/topic207327.html
Предлагаю участникам в этой теме поделиться конструкциями СВОИХ самодельных ИК станций, для обмена опытом.
Возможно Ваши решения помогут другим.
§
Температура: верх — основной датчик, низ — установленная, правее верх — датчик не подключен, низ — на трубке нижнего подогрева.
Следующие показания: PB — термопрофиль (свинец, t-190, чип был перекатан), внизу — ON OFF, правее — индикация текущего подогрева.
Выключено. Комнатная на основном датчике 22 С, на трубке, особо не калибровал 14 (точные показания от 50 — 200 С).
Нагрев. Первая фаза, t-100, включен только низ.
Нагрев. Вторая фаза t-190, работают верх и низ.
Видео выложу через пару дней, связь подводит.
ДОБАВЛЕНО 23/04/2021 19:33
Хотел поставить стекло, но инерция и всё такое. В итоге остановился на решётке, не дорого и нет недостатков кроме прогиба, для чего установил поперечные опоры через каждые две трубки.
Интересно услышать предложения, а особенно замечания.
§
на данный момент две лампы стоит.
низ — шесть последовательно «киловаток» (без ничего, тупо провод в сеть) греют до 270 градусов (по паре DT9208A), правда долго, мин 15,. временно использую низ для выпаивания всякой всячины с материнок, больших плат, и т.д, 99% выпаиваю без применения верха.
если временной интервал не критичен, то оставлю на галогенках, если упрется в воеменной интервал, то переделаю.
хотя в планах поставить и низ нифракрасный. (тоже темного свечения)
пока вот так.
на данный момент упираюсь в схемотехническое решение, как будет готово (хотя б для полноценной работы), только потом уже буду двигаться дальше, а счяс пока лампы.
ДОБАВЛЕНО 25/04/2021 21:20
pf2222, есть вариант сделать низ две пары по три галогенки,…. хм…
.счяс гляну.
Конструктивные особенности
Любые ИК паяльные станции состоят из трёх основных частей. Выглядит всё довольно просто, хотя каждая из них является самостоятельным сложным механизмом, объединённым с общей установкой. Так, любая станция включает в себя:
Контроллер управления, регулирующий весь процесс нагрева;- Нижнюю подогревающую часть;
- Верхний подогреватель.
В зависимости от модели и производителя, ИК паяльники могут отличаться лишь техническими характеристиками. Одни делают работу проще, другие, напротив, требуют от пользователя дополнительного внимания и трудозатрат.
Влияет это и на стоимость оборудования. Поэтому, выбирая станцию требуется обращать внимание не только на цену, но и на технические данные, чтобы не переплачивать за ненужный функционал.
Настройка
Настройка режимов работы ИК паяльной станции в основном заключается в:
- установке допустимых режимов работы паяльных фенов;
- проверке режимов работы нижнего нагревательного элемента;
- выставлении рабочих температур верхнего кварцевого излучателя;
- установке специальных кнопок для быстрого изменения параметров нагрева;
- программировании микроконтроллера.
По мере выполнения паяльных работ может потребоваться изменение температур и режимов.
Такие действия можно произвести при помощи кнопок, связанных с микрокомпьютером:
- кнопка должна быть настроена на повышение температуры покупного или самодельного кварцевого излучателя с шагом в 5 – 10 градусов;
- кнопки – должна понижать температуру также с небольшим шагом.
Основные настройки микрокомпьютера представлены:
- регулировкой значений P, I и D;
- подстройкой профилей, в которых прописан шаг изменения тех или иных параметров;
- настройкой критических температур, при которых станция отключается.
Некоторые конструкторы верхний нагреватель делают из фена. Такой подход подойдет лишь для пайки небольших элементов в SMD корпусах.
Паяльная станция своими руками
Наиболее функциональная и удобная станция – это инфракрасная.
Перед тем, как сделать инфракрасную паяльную станцию своими руками, следует приобрести следующие элементы:
- галогеновый обогреватель на четырех инфракрасных лампах мощностью 2КВт;
- верхний инфракрасный нагреватель для паяльной станции в виде керамической инфракрасной головки на 450 Вт;
- алюминиевые уголки для создания каркаса конструкции;
- шланг для душа;
- проволока из стали;
- нога от любой настольной лампы;
- программируемый микрокомпьютер, например, Ардуино;
- несколько твердотельных реле;
- две термопары для контроля текущей температуры;
- блок питания на 5 вольт;
- небольшой экран;
- зуммер на 5 вольт;
- крепежные элементы;
- при необходимости, паяльный фен.
В качестве верхнего нагревателя можно использовать кварцевые или керамические нагреватели.
Преимущества керамических излучателей представлены:
- невидимым спектром излучения, не повреждающим глаза радиолюбителя;
- более длительным временем безотказной работы;
- большой распространенностью.
https://www.youtube.com/watch?v=kikttR3pFj0
В свою очередь, кварцевые ИК подогреватели обладают следующими плюсами:
- большая однородность температуры в зоне подогрева;
- меньшая стоимость.
Этапы сборки ИК паяльной станции представлены ниже:
- Монтаж элементов нижнего нагревателя для работы с bga элементами.
Наиболее простым методом добычи четырех галогеновых ламп служит демонтаж их из старенького обогревателя. После того, как вопрос с лампами решен, следует придумать вид корпуса. - Сборка конструкции паяльного стола и продумывание системы удержания плат на нижнем нагревателе.
Установка системы крепления печатных плат заключается в отрезке шести кусков алюминиевого профиля и прикреплении их к корпусу при помощи гаек из перфорированной ленты. Получившаяся система крепления позволяет перемещать печатную плату и подстраивать ее под нужды радиолюбителя. - Монтаж элементов верхнего нагревателя и паяльного фена.
Керамический нагреватель на 450 – 500 Вт можно приобрести в китайском интернет магазине. Для монтажа верхнего подогрева необходимо взять лист металла и согнуть его по размерам нагревателя. После этого верхний нагреватель самодельной ик вместе с феном следует разместить на ножке от старой настолько лампы и подключить к блоку питания. - Программирование и подключение микрокомпьютера.
Наиболее ответственный этап создания собственного инфракрасного устройства для пайки, включающий: создание корпуса для микроконтроллера с продумыванием места под остальные компоненты и кнопки. В корпусе вместе с контроллером должны быть следующие элементы: два твердотельных реле, дисплей, блок питания, кнопки и соединительные клеммы.
Большинство радиолюбителей предпочитают использовать старые системные блоки в качестве основы корпуса и алюминиевые уголки для крепления всех основных элементов нижнего нагревателя. При подключении ламп рекомендуется использовать штатную проводку разобранного галогенового обогревателя.
По завершению процесса сборки станции следует переходить к непосредственной настройке микроконтроллера. Радиолюбителям, сделавшим самому инфракрасную паяльную станцию, зачастую приходилось использовать микрокомпьютер Ардуино ATmega2560.
Программное обеспечение, написанное специально для устройств, основанных на данном типе контроллера, можно найти в интернете.
Паяльная станция своими руками. проще некуда
В этой статье мы соберем очень простую и довольно надежную паяльную станцию.
На Ютубе уже полно роликов про паяльные станции, есть довольно интересные экземпляры, но все они сложны в изготовлении и настройке. В представленной здесь станции, все настолько просто, что справится любой, даже неопытный человек. Идею автор нашел на одном из форумов сайта «Паяльник» (forum.cxem.net), но немного ее упростил. Данная станция может работать с любым 24-х вольтовым паяльником, у которого есть встроенная термопара.
Теперь давайте рассмотрим схему устройства.
Условно автор разделил ее на 2 части. Первая, это блок питания на микросхеме IR2153.
Про нее было уже много всего сказано и на ней не будем останавливаться, примеры сможете найти в описании под видеороликом автора (ссылка в конце статьи). Если же неохота возиться с блоком питания, ее можно вообще пропустить и купить готовый экземпляр на 24 вольта и ток 3-4 ампера.
Вторая часть — это собственно мозги станции. Как уже говорилось выше, схема очень простая, выполнена на одной микросхеме, на сдвоенном операционном усилителе lm358.
Один операционник работает как усилитель термопары, а второй как компаратор.
Пару слов про работу схемы.
В начальный момент времени паяльник холодный, следовательно, напряжение на термопаре минимальное, а это означает, что на инвертирующем входе компаратора напряжение отсутствует.
На выходе компаратора плюс питания. Транзистор открывается, идет нагрев спирали.
Это в свою очередь увеличивает напряжение термопары. И как только на инвертирующем входе напряжение сравняется с не инвертирующем, на выходе компаратора установится 0.
Следовательно, транзистор отключается и нагрев прекращается. Как только температура снижается на долю градуса, цикл повторяется. Также схема снабжена индикатором температуры.
Это обыкновенный цифровой китайский вольтметр, который измеряет усиленное напряжение термопары. Для его калибровки установлен подстроечный резистор.
Калибровку можно производить с помощью термопары мультиметра, или же по комнатной температуре.
Это автор продемонстрирует в ходе сборки.
Разобрались со схемами, теперь необходимо изготовить печатные платы. Для этого воспользуемся программой Sprint Layout, и начертим печатные платы.
В вашем же случае достаточно просто скачать архив (автор оставил все ссылки под видеороликом).
Теперь займёмся изготовлением опытного образца.
Распечатываем чертёж дорожек.
Далее подготавливаем поверхность текстолита. Сначала с помощью наждачной бумаги зачищаем медь, а потом спиртом обезжириваем поверхность, для лучшего переноса рисунка.
Когда текстолит готов, размещаем на нем рисунок платы. Выставляем максимальную температуру на утюге и проходимся им по всей поверхности бумаги.
Все, можно приступать к травлению. Для этого готовим раствор в пропорциях 100 мл перекиси водорода, 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли.
Помещаем вовнутрь плату. А для ускорения травления автор воспользовался своим специальным устройством, которое он собрал своими руками ранее.
Теперь получившуюся плату необходимо очистить от тонера и просверлить отверстия под компоненты.
На этом все, изготовление платы закончено, можно приступать к запайке запчастей.
Запаяли плату регулятора, отмыли от остатков флюса, теперь можно подключать к ней паяльник. Но как это сделать, если мы не знаем где какой у него выход? Чтобы решить этот вопрос, необходимо разобрать паяльник.
Далее начинаем искать какой провод куда идет, параллельно записывая на бумагу, во избежание ошибок.
Также можно заметить, что сборка паяльника явно производилась на тяп-ляп. Флюс не отмыт и это нужно исправить. Исправляется это довольно легко, ничего нового, с помощью спирта и зубной щетки.
Когда узнали распиновку, берем вот такой штекер:
Далее проводами подпаиваем его к плате, а также припаиваем и другие элементы: вольтметр, регулятор, все как на схеме.
По поводу пайки вольтметра. У него имеются 3 вывода: первый и второй — это питание, а третий – измерительный.
Зачастую измерительный провод и провода питания спаяны в один. Нам необходимо его отсоединить для измерения низкого напряжения с термопары.
Также у вольтметра можно закрасить точку, чтобы она нас не сбивала. Для этого воспользуемся маркером черного цвета.
После этого можно производить включение. Питание автор берет от лабораторного блока.
Если вольтметр показывает 0 и схема не работает, возможно вы неправильно подключили термопару. Собранная без косяков схема начинает работать сразу. Проверяем нагрев.
Все отлично, теперь можно калибровать датчик температуры. Для калибровки датчика температуры необходимо отключить нагреватель и подождать пока паяльник остынет до комнатной температуры.
Далее вращая отверткой потенциометр, выставляем заранее известную комнатную температуру. Потом на время подключаем нагреватель и даем ему остыть. Калибровку для точности лучше провести пару раз.
Теперь поговорим о блоке питания.
Готовая плата выглядит так:
Также к ней необходимо намотать импульсный трансформатор.
Как его мотать, можно посмотреть в одном из предыдущих роликов автора. Ниже вы сможете ознакомиться со скриншотом расчета обмоток, может кому пригодится.
На выходе блока получаем 22-24 вольта. То же самое мы брали с лабораторного блока.
Корпус для паяльной станции.
Когда платки готовы, можно приступать к созданию корпуса. В основании будет вот такая аккуратная коробка.
В первую очередь к ней необходимо нарисовать лицевую панель для придания так сказать товарного вида. В программе FrontDesigner сделать это можно легко и просто.
Далее необходимо распечатать трафарет и с помощью двухстороннего скотча закрепляем его на торце и идем делать отверстия под запчасти.
Корпус готов, теперь осталось разместить все компоненты внутри корпуса. Автор посадил их на термоклей, так как у данных электронных компонентов практически отсутствует какой-либо нагрев, поэтому они никуда не денутся, и прекрасно будут держаться на термоклее.
На этом изготовление закончено. Можно приступать к тестам.
Как видим, паяльник отлично справляется с лужением больших проводов и пайки габаритных массивов. И вообще, станция проявляет себя отлично.
Почему просто не купить станцию? Ну, во-первых, собрать самому дешевле. Автору, изготовление данной паяльной станции обошлось в 300 гривен. Во-вторых, в случае поломки можно без труда починить такую самодельную паяльную станцию.
После эксплуатации данной станции, автор практически не заметил разницы между HAKKO T12. Единственное чего не хватает, так это энкодера. Но это уже планы на будущее.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Принцип действия
Основными проблемами при перепайке микросхем и контроллеров является или недогрев до температуры плавления контактного материала, или перегрев заменяемой части и её выход из строя.
Так пришла идея нагревать до температуры 100–150 градусов Цельсия непосредственно саму плату. После чего уже производить пайку деталей. Это позволяет качественно снизить теплоотток на текстолит платы, что даёт возможность понижать и «верхние» температуры. А значит, и сама деталь будет меньше подвергаться перегреву.
Производить нагрев можно и термофеном, но использовать инфракрасный паяльник предпочтительнее. Ведь ИК станция позволяет делать это контролируемо, то есть следить и поддерживать «низ» и «верх» температур или использовать рекомендуемый термопрофиль пайки.
Процесс
Процесс сборки инфракрасной паяльной станции во многом зависит от предпочтений мастера.
Типовой вариант устройства на микроконтроллере Ардуино, устраивающий большинство радиолюбителей, собирается в такой последовательности:
- подбор необходимых элементов;
- подготовка радиодеталей и нагревателей к проведения монтажных работ;
- сборка корпуса паяльной станции;
- установка нижних предварительных нагревателей для равномерного разогрева массивных печатных плат;
- установка платы управления комбайном для пайки и ее фиксация при помощи заранее подготовленных крепежных элементов;
- монтаж верхнего нагревателя и паяльного термофена;
- установка креплений для термопар;
- программирование микроконтроллера под определенные условия паяльных работ;
- проверка всех элементов, включая галогеновые лампы нижнего нагревателя, инфракрасный излучатель и паяльный фен.
После полной сборки инфракрасной станции для проведения паяльных работ следует проверить все элементы на работоспособность.
Отдельное внимание нужно уделить проверке корректности работы термопар, поскольку в данной системе отсутствует их компенсация.
Это означает, что при перемене температуры воздуха в помещении термопара начнет измерять температуру с существенной погрешностью.
Проверка головки керамического нагревателя также важна. В случае, если инфракрасный излучатель перегревается, необходимо обеспечить обдув воздухом или охлаждение при помощи дополнительного радиатора.
Рекомендации по работе
Самодельные ИК паяльные станции отлично подойдут для небольшого ремонта дома или в частных мастерских. Благодаря относительной простоте конструкции и широкому функционалу инфракрасные станции пользуются невероятным спросом.
Основными рекомендациями при сборке станций и работе на них являются:
- Грамотная настройка параметров микроконтроллера.
В случае, если в компьютер внесены неверные параметры, паяльная установка может некачественно пропаивать компоненты и повреждать маску печатных плат. - Надевание средств защиты при выполнении паяльных работ.
Кварцевый излучатель, в отличие от керамического, при работе порождает излучение на видимой для глаза длине волны. Поэтому, если в устройстве используется кварцевый инфракрасный излучатель рекомендуется надевать специальные защитные очки, защищающие оператора от повреждения зрения. - Электрическая принципиальная схема станции должна содержать только надежные элементы.
Кроме этого, все конденсаторы и резисторы, используемые при сборке, должны иметь быть выбраны с небольшим запасом. - Контроллер для ИК паяльной станции можно выбрать из популярных моделей Ардуино.
При желании, контроллер можно изготовить и из неизвестного микрокомпьютера, однако, в этом случае мастеру придется самостоятельно разработать программное обеспечение для работы паяльной станции. - При сборке станции следует предусмотреть разъем для подключения паяльника.
Иногда, компоненты платы удобнее точечно выпаивать при помощи обычного паяльника или устройства с термофеном вместо жала. Подобное решение можно реализовать, путем проектирования дополнительной термопары для контроля температуры паяльника. - Для пайки с использованием активных флюсов и припоев с высоким содержанием свинца следует обеспечить циркуляцию воздуха.
Хорошая вытяжка или вентилятор значительно облегчат дыхание оператора и позволяет ему не дышать испарениями вредных металлов.
Схема
Типовая схема паяльной станции включает:
- блок усилителей термопар;
- микроконтроллер с экраном;
- клавиатуру;
- звуковой сигнализатор, например, компьютерный спикер;
- элементы питания и поддержки паяльного фена;
- чертежи элементов детектора нуля;
- элементы силовой части;
- блок питания всей аппаратуры.
В большинстве случаев, схема станции представлена следующими микрокомпонентами:
- опторазвязка;
- мосфет;
- симистор;
- несколько стабилизаторов;
- потенциометр;
- подстроечный резистор;
- резистор;
- светодиоды;
- резонатор;
- несколько резонаторов в СМД корпусах;
- конденсаторы;
- переключатели.
Точные маркировки деталей разнятся в зависимости от потребностей и предполагаемых рабочих режимов.
Заключение
ИК паяльные станции – это одни из лучших установок для пайки всевозможных элементов в самых разных корпусных исполнениях. Сделать паяльную станцию на инфракрасных подогревающих элементах можно даже в домашних условиях.
Как правило, домашние мастера для нижних нагревателей предпочитают использовать мощные галогеновые лампы. Основные распиновки разъемов, параметры микросхем, модели микроконтроллера, инструкции о том, как из бытового фена сделать паяльный и другая информация доступна в интернете.
