Импульсный паяльник своими руками | Все своими руками

Что такое smd

Sub Micro Devises, сверхминиатюрные устройства. Наглядно можно увидеть smd, открыв мобильный телефон, смартфон, планшет или компьютер. По технологии smd малюсенькие (возможно, меньше среза спички) компоненты без проволочных выводов монтируются пайкой на контактные площадки, по терминологии smd называемые полигонами.

Полигон может быть с тепловым барьером, предотвращающим растекание тепла по дорожкам печатной платы. Тут опасность не только и не столько в возможности отслоения дорожек – от нагрева может порваться пистон, соединяющий слои монтажа, что приведет устройство в полную негодность.

Паяльник для smd должен быть не только микромощным, до 10 Вт. Запас тепла в его жале не должен превышать того, который может выдержать паяемая деталь. Но долгая пайка слишком холодным паяльником еще более опасна: припой все не плавится, но деталюшка-то греется.

А на режим пайки существенно влияет наружная температура, и тем больше, чем меньше мощность паяльника. Поэтому паяльники для smd выполняются либо с ограничением времени и/или величины теплоотдачи при пайке, либо в оперативной, на протяжении текущей технологической операции, регулировкой температуры жала.

Причем держать ее нужно на 30-40 градусов выше температуры плавления припоя с точностью буквально до 5-10 градусов; это т. наз. допустимый температурный гистерезис жала. Этому очень мешает тепловая инерция самого паяльника, и основная задача при конструировании такового – добиться его возможно меньшей постоянной времени по теплу, см. далее.

Сделать паяльник в домашних условиях возможно для любой из указанных целей. В т.ч. и мощный для пайки стального либо медного водопровода, и достаточно точный мини для smd.

Примечание: вообще-то в паяльнике жало это рабочая (залуживаемая) часть его стержня. Но, поскольку стержни бывают и другие разные, будем для ясности считать весь стержень жалом. Если рабочая часть паяльника насаживается на стержень, она называется наконечником. Примем, что наконечник со стержнем это тоже жало.

Виды паяльников

Нагревающийся инструмент, соединяющий специальным припоем из сплавов на основе свинца, олова или меди металлические детали, называется паяльником. Детали, составляющие устройство паяльника, просты и немногочисленны:

• Электрический питающий провод с вилкой.
• Рукоятка.
• Корпусная оболочка, защищающая внутреннюю часть инструмента.
• Нагревательный элемент.
• Стержень.
• Наконечник, или жало.

Для достижения максимального соединения для изготовления жала и стержня используется медь.

Одним из самых распространённых инструментов стал паяльник с нагревателем из нихромовой спирали. У некоторых моделей имеется датчик в виде термопары, отключающий инструмент при достижении рабочей температуры.

Более современными являются устройства с нагревателем в форме стержней из керамики. Они быстрее нагреваются, имеют большие возможности по настройке необходимых параметров и долгий срок эксплуатации.

Прибор с наконечником, имеющим ферромагнитное покрытие, нагревается наведёнными токами магнитного поля. Это устройство называется индукционным паяльником. Пламя от горения газа через специальную насадку нагревает жало в газовом паяльнике. Это приспособление автономно, и заправка возможна от обычного газового баллончика.

Паяльники небольшой мощности с питанием от аккумулятора также являются мобильными и применяются для ремонта небольших деталей. Ультразвуковые инструменты используются для безфлюсовой пайки на основе припоев, не содержащих свинца.

Делаем самодельный электропаяльник импульсного типа

Для изготовления импульсного паяльника своими руками есть две мотивационные причины:

• низкое качество заполонившей наш рынок китайской продукции;
• высокая стоимость паяльников таких известных брендов как: Blp, Ersa, HS, Intertool, Multisprint и т.д.

Сделать самодельный паяльник пистолет импульсного типа не так сложно, как может показаться. В качестве примера рассмотрим три варианта, начнем с самого простого.

Инструкция по изготовлению простейшего паяльника импульсного типа.

На рисунке ниже показана схема импульсного паяльника из маломощного трансформатора. К первичной обмотке подключается источник питания, к вторичной жало паяльника и лампа индикации работы. Простота исполнения обеспечивает высокую надежность, такому паяльнику нестрашны броски напряжения.

Такую реализацию имеют многие отечественные модели паяльников, например: Зубр, Сигма (Sigma) и Светозар. Как видите, все очень просто, нам понадобится только немного изменить обычный силовой трансформатор, который можно снять со старой электротехники.

Уменьшаем размер катушки (чтобы поместилась вторичная обмотка)

При помощи специального станка или вручную наматываем первичную обмотку, она должна содержать 1300 витков (можно использовать смотанный провод). Вторичную обмотку делаем из одного витка медной шины (в нашем случае 7х3 мм).

Для изоляции вторичной обмотки можно использовать термоусадку или стеклоткань.

После того как трансформатор собран, можно приступить к изготовлению рукояти. Ее можно сделать из любого диэлектрика (в нашем случае использовалось дерево). Форма также непринципиальна, главное, чтобы она была удобной.

Микросхемное изделие импульсного принципа

В таких приборах для защиты микросхемы от перегревов реализуется специальное устройство, которое исключает возникновение поломок из-за перегрева. Роль блока питания здесь осуществляет резистор, а само устройство должно обладать регулируемым входом напряжения, изменяемое от 0 до 15 В. Резистор МЛТ с номиналом 8 Ом и мощностью 0,5 кВт обеспечивает нагрев наконечника.

Чтобы сделать такой резистор, одну ножку элемента удаляют, а там, где она закрепляется просверливают отверстие с помощью сверла на 11 мм. Во избежание прикосновения с внутренней полостью чаши резистора, когда устанавливается жало, создаётся защита торца с помощью слюды. Для индикации включения в цепь добавляется светодиод, который при нажатии на кнопку сигнализирует о работе прибора.

Вышеописанные электропаяльники очень удобны и практичны в работе. Моментальный нагрев позволяет паять без траты времени. Но стоит понимать, что далеко не для всех видов пайки они подойдут. Зато в своей области применения это по-настоящему отличный помощник, способный облегчить работу своему владельцу. К тому же почти бесплатный, что зачастую немаловажно.

Импульсные паяльники зарекомендовали себя как удобный, экономичный и безопасный инструмент радиомонтажника. Магазины предлагают множество моделей на любой вкус и кошелек.

Самостоятельное изготовление такого устройства может быть продиктовано не столько соображениями экономии, сколько жаждой познания и тягой к самореализации домашних мастеров. В этой статье мы расскажем об устройстве и особенностях импульсного паяльника и опишем несколько способов его самостоятельного изготовления.

Приспособление sting

Этот паяльник задумывался ещё в советские годы, и предшественниками его стали модели Момент и Искра. Он позволяет работать на 10 уровнях мощности как с мелкими деталями, так и с большими. Нагрев до температуры пайки моментальный — полторы-две секунды.

• Микропроцессорный контроллер.
• Понизительный высокочастотный трансформатор.
• Стабилизатор напряжения.

Жало закреплено к вторичке с помощью винтов. О выбранном порядке работы сообщит индикатор. Режим работы устройства — кратковременно-повторный. При взаимодействии с ним необходима осторожность: корпус в месте соединения жала подвержен нагреву. Касаться жала во время остывания запрещено.

Защита от перегрева функционирует таким образом: через 20 секунд после включения подача напряжения прекращается, для последующего начала нагрева надо убрать палец с кнопки и нажать ещё раз.

Профессиональная работа с микросхемами требует надёжного оснащения. Что выбрать, самодельное устройство или дорогой фирменный паяльник, каждый решает самостоятельно по мере необходимости и наличия финансов.

Originally posted 2022-04-18 12:17:13.

Расчет

Самый простой паяльник можно сделать из проволочного резистора, это готовый нихромовый нагреватель. Рассчитать его также несложно: при рассеивании номинальной мощности в свободном пространстве проволочные резисторы греются до 210-250 градусов. С теплоотводом в виде жала «проволочник» держит долговременную перегрузку по мощности в 1,5-2 раза; температура жала при этом будет не ниже 300 градусов.

Рассчитывают необходимое сопротивление резистора по формуле: R = (U^2)/(kP), где:

R – искомое сопротивление;

U – рабочее напряжение;

P – требуемая мощность;

k – указанный выше коэффициент перегрузки по мощности.

Напр., нужен паяльник на 220 В 100 Вт для пайки медных труб. Теплоотдача большая, поэтому берем k = 3. 220^2 = 48400. kP = 3*100 = 300. R = 48400/300 = 161,3… Ом. Берем резистор на 100 Вт 150 или 180 Ом, т.к. «проволочников» на 160 Ом не бывает, этот номинал из ряда на 5% допуск, а «проволочники» не точнее 10%.

Обратный случай: есть резистор на мощность p, какой мощности из него можно сделать паяльник? От какого напряжения его запитывать? Вспоминаем: P = U^2/R. Берем P = 2 p. U^2 = PR. Берем из этой величины квадратный корень, получаем рабочее напряжение. Напр., есть резистор 15 Вт 10 Ом.

Мощность паяльника выходит до 30 Вт. Берем квадратный корень из 300 (30 Вт*10 Ом), получаем 17 В. От 12 В такой паяльник разовьет 14,4 Вт, можно паять мелочь легкоплавким припоем. От 24 В. От 24 В – 57,6 Вт. Перегрузка по мощности почти в 6 раз, но изредка и недолго спаять этим паяльником что-то большое возможно.

Самый простой

Пока не будем вдаваться в сложности. Допустим, нам нужен обычный паяльник на 220В без затей. Идем выбирать и видим, разница в ценах достигает 10 и более раз. Разбираемся – почему. Первое: нагреватель, нихромовый или керамический. Последний (не «альтернативный»!) практически вечен, но, если паяльник уронить на твердый пол, может расколоться.

Жало паяльников на керамике обязательно несменное – значит, надо покупать новый. А нихромовый нагреватель, если паяльник не забывать включенным на ночь, служит более 10 лет; при эпизодическом пользовании – свыше 20. И в крайнем случае его можно перемотать.

Разница в цене сократилась теперь до 3-4 раз, в чем еще дело? В жале. Никелированное из меди со специальными присадками мало растворяется припоем и очень медленно пригорает в обойме паяльника, но стоит дорого. Латунное или бронзовое хуже греется, и паять им smd нельзя – температурный гистерезис никак не удается вогнать в норму вследствие много худшей, чем у меди, теплопроводности материала. Красномедное жало и съедается припоем, и довольно быстро распухает от окиси меди, но зато дешевле.

Примечание: жало из электротехнической меди (отрезок обмоточного провода) для обычного паяльника непригодно – быстро растворяется и обгорает. Однако для smd такое жало самое то, его теплопроводность максимально возможная, а тепловая инерция и гистерезис минимальны. Правда, менять его придется часто, но жало-то со спичку или меньше.

С обгоранием и распуханием красномедного жала можно бороться просто аккуратностью: окончив работу и дав паяльнику остыть, жало вынимают, обколачивают от окисла, постукивая о край стола, а канал обоймы паяльника продувают. С растворением припоем хуже: часто подтачивать жало неудобно и оно быстро срабатывается.

https://www.youtube.com/watch?v=EK_-wxk9i-E

Сделать жало для паяльника из обычной красной меди в разы более стойким к действию расплавленного припоя можно, не заточив его рабочий конец, а проковав до нужной формы. Холодная медь отлично куется обычным слесарным молотком на наковальне настольных тисков.

Способ №1: из пэв резистора

Для такого паяльника вам понадобится старый резистор в керамической изоляции, который будет использоваться в качестве нагревательного элемента. Можно использовать резистор из старого электрооборудования, требуемые параметры рассчитываются по формуле:

Где P – мощность паяльника;

U – питающее напряжение;

R – омическое сопротивление резистора.

Такой самодельный паяльник рассчитан на работу от низкого напряжения в 12 или 24 В, что следует учитывать при расчете мощности устройства. Благодаря чему его можно запитать как от понижающего блока питания, так и от автомобильного аккумулятора. При необходимости, вы можете подобрать резистор и под напряжение питания сети 220 В, но в данном примере мы рассмотрим низковольтный вариант.

Помимо ПЭВ резистора для изготовления вам понадобятся кусочки текстолита, гетинакса или сухой древесины для изолирующей рукоятки, главное, чтобы они выдерживали высокие температуры. Два медных стержня различного диаметра для изготовления теплоприемника и паяльного жала.

Процесс изготовления паяльника состоит из таких этапов:

• Для токоприемника выбирается медный стержень, который должен плотно входить во внутреннее отверстие резистора. От плотности будет зависеть качество теплопередачи от нагревателя к жалу паяльника.
  

  

• Для жала подбирается медный прут или проволока меньшего диаметра. Заточите край прута для получения нужной формы, наиболее удобным для новичков считается форма плоской отвертки.
• Просверлите с обеих сторон отверстия и нарежьте в них метчиком резьбу – одно под фиксирующий болт с шайбой, второе под медный наконечник.
• Вставьте теплоприемник в резистор и замерьте глубину залегания, поставьте отметку на поверхности. По отметке сделайте радиальный паз при помощи напильника – в него будет вставляться стопорное кольцо, которое можно сделать из пружинки или шайбы.
• На одном конце медной проволоки для жала паяльника нарежьте резьбу и вкрутите ее в теплоприемник.
  

  

• Соберите всю конструкцию вместе, зафиксируйте оба медных прутка при помощи резьбовых соединений и стопорного кольца.
• Зачистьте концы блока питания от изоляции, если необходимо, удалите и штекер он больше не понадобиться.
• Закрепите концы медных проводов от блока питания на контактах резистора. Для этого используйте болтовое соединение, обязательно плотно зажимайте гайки, чтобы получить хороший контакт.
• При помощи лобзика выпилите из старой платы рукоятку, в данном примере она будет состоять из двух половинок, между которыми расположен электрический шнур. Также в ней  можно пропилить борозду под провода
  

  

• Соберите рукоятку – закрепите половинки при помощи болтов или заклепок.

Аккумуляторный паяльник готов, его можно использовать для пайки микросхем, электрических контактов автомобильной проводки и т.д. Если под рукой нет керамического резистора, можно изготовить паяльник из нихромовой проволоки.

Способ №2: из нихромовой нити

В отличии от предыдущего метода изготовления электрического паяльника, здесь вы самостоятельно изготовите нагревательный элемент из отрезка нихромовой проволоки. Следует отметить, что подобрать нужный диаметр можно как с помощью табличных величин удельного сопротивления нихрома на метр длины, так и опытным путем.

Второй вариант наиболее простой, так как, имея проволоку диаметром, допустим, в 0,5мм, вы можете натянуть ее на кусок сухой древесины и,  подключив питание крокодилами наблюдать скорость и величину нагрева по цветовым изменениям.

При желании можно удлинить или укоротить нагреваемый участок путем перемещения крокодила – это позволит подобрать оптимальную температуру нагрева за счет длины, наиболее подходящую для вашего паяльника.

Помимо нихромовой нити вам понадобятся:

• Продолговатая заготовка из дерева округлой формы, чтобы удобно помещалась в вашей руке.
• Электрическая дрель и сверла различного диаметра для высверливания отверстий.
• Медная проволока для изготовления толстого или тонкого жала, диаметр подбирается индивидуально в каждой ситуации.
• Алебастр с водой для фиксации медной проволоки – объем довольно небольшой, поэтому вам хватит остатков с ремонта, приобретать новый пакет необязательно.
• Соединительные медные провода для подключения нагревательного элемента к питающему шнуру. Выбираются в соответствии с номиналом протекающего по ним тока.
• Изоляционные материалы – изолента, термоусадка, стеклотканевая изоляция.
• Блок питания на 12В, чтобы сделать мини паяльник.
• Слесарный инструмент, канцелярский нож и т.д.

В данном примере мы рассмотрим порядок изготовления низковольтного паяльника на 12В. Для этого выполните следующий алгоритм действий:

Оголенные проводники и места соединения заизолируйте с помощью термоусадки.

• Соедините провода питания паяльника и заизолируйте изолентой.

Миниатюрный паяльник готов и может использоваться для пайки проводов, smd элементов и т.д.

Способ №3 мощный импульсный паяльник

Такой паяльник не подойдет новичку, так как для его создания требуются базовые знания в электротехнике и навыки чтения электрических схем. За основу для изготовления этого агрегата берется импульсный блок питания от галогенных светильников. Хорошо будет получить и схему этого устройства, в рассматриваемом примере она имеет такой вид, хотя может быть и любая другая, в зависимости от модели блока для паяльника:

Принцип действия импульсного паяльника заключается в закорачивании вторичной обмотки трансформатора Т2 для получения максимального нагрева жала. Для этого применяется самодельная обмотка с одним витком и закороткой из более тонкой проволоки под наконечник.

Для изготовления паяльника вам понадобится блок от галогенного светильника, корпус (в данном случае используется пистолет из детской игрушки), медная проволока диаметром 6мм и проволока диаметром 1мм, керамические предохранители, болты для фиксации деталей паяльника, кнопка и шнур питания с вилкой. Из инструмента вам понадобятся пассатижи, отвертка, метчик и ножовка.

Процесс изготовления импульсного паяльника состоит из следующих этапов:

• Снимите крышку с блока питания от галогенного светильника, будьте аккуратны, чтобы не повредить внутренние элементы, места пайки и детали.
  

  

• С трансформатора удалите низковольтную обмотку, представленную несколькими витками медной проволоки.
  

  

• Примерьте плату в заготовленный корпус и определите наиболее выгодный способ расположения. Заметьте, что нагревательный элемент будет сильно греться, поэтому под ним никакие элементы лучше не оставлять, куда безопаснее перенести их подальше, разделив плату.
• Аккуратно разделите плату и на две части, для безопасности деталей их можно удалить на время распила, если под рукой имеется хоть какой-то паяльник. В противном случае придется соблюдать предельную осторожность.
  

  

• Подключите к плате кнопку и шнур питания.
• В катушку с высоковольтной обмоткой трансформатора проденьте медную проволоку толщиной 6мм и согните при помощи пассатижей вокруг катушки, как показано на рисунке.
  

  

• На выводы нагревательного элемента наденьте части керамической рубашки предохранителя, они должны предохранять пластиковый корпус паяльника от высокой температуры.
  

  

• Концы нагревателя расплющите, и сделайте отверстия при помощи метчика под фиксаторные болты.
  

  

• Закоротите теплоприемник медной проволокой диаметром в 1 мм. Если при первом включении этот проводник перегреется и перегорит из-за слишком большой температуры жала, его нужно будет заменить более толстым в 1,5 или  2 мм. Если нагрев будет слабым, установите более тонкую проволоку в 0,5 мм.

У вас получился один из самых мощных паяльников, работающих от сети 220В – он запросто может выпаять детали с мощными ножками, соединять контакты силовой цепи и т.д.

Но назвать этот паяльник одноразовым нельзя, поскольку собирается он целенаправленно и требует серьезных усилий для создания. Также желательно иметь хоть какой-то рабочий паяльник при его изготовлении, это значительно упростит работу по разделению платы.

Устройство паяльника работающего по импульсному принципу

Импульсный паяльник устроен относительно просто. Он состоит из:

• Жало — рабочий орган, представляет собой V- образный отрезок медной проволоки толщиной от 1 до 3 миллиметров, закрепленный в держателе.
• Источник питания — подает на жало электрический ток низкого напряжения .
• Рукоятка пистолетного типа.
• Кнопка включения устройства.
• Сетевой кабель с вилкой.
• Лампочка или светодиод подсветки рабочей зоны (необязательно, но очень удобно)

Самый сложный узел — это источник питания. Он преобразует сетевое напряжение в 220 В 50 герц в низкое напряжение высокой частоты (20-40 килогерц). Входная цепь источника через кнопку включения соединена с сетевым кабелем, а к выходной цепи подключены контакты жала. Существуют различные схемы блоков питания импульсных паяльников.

Устройство импульсного паяльника

Источник питания может быть встроенным в рукоятку. Закрепленный в корпусе трансформатор обладает большим весом и заметными размерами. При длительной работе это будет сильно утомлять оператора. В некоторых вариантах исполнения источник питания выполняют в виде отдельного блока. Это повышает безопасность и удобство пользования прибором. Кнопка включения устройства вмонтирована в рукоятку.

Основные конструктивные отличия от обычного паяльника:

• Наличие блока питания.
• Наличие кнопки включения.
• Отсутствие нагревательного элемента.
• Нет необходимости в подставке — температура паяльника повышается только на время пайки, после отпускания кнопки он очень быстро остывает до комнатной температуры .

Конкретные конструкции самодельных импульсных паяльников могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какие устройства легли в их основу.

Устройство с импульсным нагревом

Для того чтобы собрать схему электронного устройства, потребуется пайка. Но компоненты, составляющие содержимое таких приборов, очень малы, и применение простых нагревательных инструментов ограничено. Для этих целей подойдёт импульсный паяльник.

Медная проволока небольшого диаметра, из которой обычно изготовлено его жало, обладает хорошей теплопроводностью, а малая толщина позволяет добраться до самых небольших элементов. Низкое напряжение, которое используется для нагрева, не требует больших затрат на электроэнергию. К тому же она расходуется исключительно в момент проведения паяльной операции.

Основными компонентами такого прибора являются:

• Высокочастотный преобразователь, выдающий ток частоты от 18 до 40 килогерц.
• Понижающий автотрансформатор высокой частоты, на вторичной обмотке которого находятся токоприёмники для установки жала, которое закрепляется к ним винтами для плотного контакта.
• Управляющая схема с микропроцессором.

Новейшие устройства такого типа оснащаются различными датчиками и индикаторами, могут иметь точечную подсветку области пайки и рукоятку из жаростойкого нескользящего пластика, напоминающего пистолет. С такой ручкой действовать удобнее всего.

Небольшая масса и габариты обеспечивают работу с самыми мелкими компонентами микроплат сотовых телефонов и планшетных компьютеров. А если имеется устройство корректировки уровня нагрева, то такой прибор справится и с более крупными объектами, подойдёт и для обычных домашних операций пайки.

Но некоторые меры предосторожности соблюдать необходимо: есть электронные компоненты, негативно реагирующие на напряжение высокой частоты, которое подаётся на жало.