Что такое индукционная пайка
Индукционная паяльная система была разработана американской компанией «ОК Интернешнл». В последнее время ИПС получили широкое распространение во всём мире. В паяльнике отсутствует передающий нагревательный элемент. Нагревается только жало. Поэтому корпус прибора не нуждается в термоизоляции. Такая технология получила название Smart Heat – Умное тепло.
Ферромагнитное покрытие жала переходит в монолитный сердечник, который входит в индукционную катушку. Умная система сама активизирует нагрев наконечника паяльника, постоянно поддерживая необходимый уровень температуры в зоне паяния.
Принцип работы
Чтобы понять конструктивные особенности ИПС, нужно рассмотреть принцип работы нагревательного элемента.
Схема нагревательного элемента ИПС: A – экран; B – проводка подачи напряжения на индуктор; C – держатель паяльника; D – наконечник; E – индукционная катушка; F – ферромагнитная оболочка
Оперативным элементом индукционного паяльника является наконечник. Жало имеет основу из меди, покрытую ферромагнитным сплавом F. Индукционная катушка E инициирует появление переменного магнитного поля. Под его воздействием ферромагнетик начинает активно нагреваться и передавать тепловую энергию медному сердечнику. Медь сама по себе «равнодушна» к магнитному полю, поэтому для этого нужна ферромагнитная оболочка жала паяльника.
Достигнув определённой температуры (точки Кюри), оболочка наконечника D теряет способность воспринимать переменное магнитное поле. Во время пайки происходит активная потеря тепла ферромагнитным покрытием за счёт передачи тепловой энергии меди. Остывая, оболочка жала восстанавливает свои свойства. Процесс нагрева возобновляется. В этом заключается принцип индукционного метода нагрева паяльного устройства. Отсюда и слово в названии метода «импульс».
В результате оптимального режима потребления тепловой энергии не происходит перегрева или преждевременного остывания жала. Это значительно экономит потребление электроэнергии, увеличивает срок службы наконечников и повышает качество пайки. На таком принципе работают все индукционные паяльные станции.
Основная рабочая частота электрического тока станций – 450 КГц. В последнее время появились новые дорогостоящие модели с рабочей частотой, достигающей величины 13 МГц. Это относится к профессиональным аппаратам.
Основным отличием индукционного паяльника от обычного является нагревательный элемент, а точнее, его полное отсутствие. Нагрев инструмента происходит благодаря возникновению вихревых индукционных токов под действием переменного магнитного поля.
В конструкции индукционного паяльника предусмотрена катушка, в которую вставлен стержень жала прибора.
При подаче тока на катушку в ней генерируется магнитное поле. Оно воздействует на жало паяльника, где и образуются индукционные токи, нагревающие сам стержень.
При этом жало паяльника прогревается равномерно, потому что индукционный ток воздействует на него по всей длине. Срок эксплуатации такого инструмента увеличивается, а его КПД возрастает.
Первоначально выпускались индукционные паяльные станции с частотой 470 кГц, но сегодня встречаются модели, в которых подается напряжение 13 МГц и выше. Разогрев происходит буквально за секунду.
Регулировка нагрева
Сердечник индукционного паяльника делают из меди (не магнитный материал), а заднюю его часть покрывают ферромагнитным материалом (сплав железа и никеля). Передняя часть служит жалом, сам сердечник называют картриджем.
Регулировка нагрева медного жала происходит следующим образом:
- при подаче переменного напряжения, а значит и поля, в покрытии генерируются токи Фуко, которые разогревают материал;
- тепло передается меди;
- как только температура покрытия достигает точки Кюри, магнитные свойства исчезают и разогрев прекращается;
- в процессе работы индукционным паяльником медное жало отдает тепло детали и остывает, остывает также ферромагнитное покрытие;
- как только покрытие остывает, возвращаются магнитные свойства, и мгновенно возобновляется нагрев.
Максимальный нагрев индукционного паяльника зависит от свойств магнитного сплава и сердечника. Такое управление называется умным теплом (smart heat).
Менять температуру для конкретных условий пайки можно, установив температурный датчик, который подключается к блоку управления станцией, либо же меняя картриджи (сердечник с наконечником) которые вставляют в ручку индукционного паяльника.
Первый вариант дешевле второго, поэтому им сегодня пользуются не только профессионалы. Зато второй способ точнее и надежнее.
Сборка своими руками
Вопрос, можно ли сделать индукционный паяльник своими руками, в основном носит теоретическую подоплеку. С практической стороны это неоправданно даже с чисто ценовой позиции.
Просто любая китайская паяльная станция будет стоить столько же, сколько сделанная своими руками. И разговор о самодельной конструкции в основном будет касаться именно блока управления. Для чего придется приобретать индукционный паяльник.
Что касается непосредственно изготовления самого инструмента, то его можно сделать из подручных материалов. Правда, такой индукционный паяльник будет маломощным.
Потребуется резистор на 5-10 Ом, медная проволока и ферритовая бусинка для изготовления катушки, а также провода для подачи электрического тока.
В первую очередь мультиметром проверяют сопротивление резистора. После чего с одной его стороны снимают крышку. Теперь потребуется стальная проволока.
К примеру, для этого можно использовать скрепку. Ее разворачивают, и один конец залуживают. Вторым концом оборачивают резистор в месте удаленной крышки.
Далее необходим кусочек текстолита, который с двух сторон также облуживается. Его размер подбирается так, чтобы он входил свободно в будущий корпус катушки. Теперь текстолитовую пластину припаивают к проволоке из скрепки и проводу от резистора.
Далее собирают катушку – на бусинку накручивают медную проволоку, к концам которой присоединяют проводки с вилкой. Луженая текстолитовая пластинка вставляется в подготовленную катушку. Во всех соединениях проводится пайка.
Остается только обмотать вокруг катушки изоленту, вставить в открытый резистор толстую медную проволоку, а саму катушку в подготовленный корпус. К примеру, это может быть алюминиевая трубка.
Обратите внимание, что медная проволока должна войти в резистор с натягом, чтобы жало индукционного паяльника не шевелилось в своем корпусе.
И последнее – обмотка всего корпуса прибора изоляционной лентой. Вот такая простая схема сборки самодельного индукционного паяльника. Им, конечно, большие заготовки паять нельзя, а вот для небольшой микросхемы он подойдет в самый раз.
В источниках массовой информации можно найти множество вариантов самодельных паяльников, в том числе индукционного принципа работы. Следует отметить, что сделанный индукционный паяльник своими руками – не совсем то, что приборы, описанные выше.
При изготовлении самоделок не применяются ферромагнетики, нагрев жала просто осуществляется сердечником в индукционной катушке. Для корпуса используют светодиодные фонарики, старые паяльники и подходящие по форме изделия.
Самодельный индукционный паяльник
В корпус встраивают металлическую трубку, на которую навивают медную проволоку диаметром от 1 мм и более. Обычно делают 9-12 витков. Металлический стержень обёртывают термостойкой изоляционной лентой. Медную спираль тоже покрывают слоем термоизоляции. Обязательно следят за тем, чтобы витки не смыкались. В трубку вставляют медный прут, который служит жалом.
Роль станции исполняет любой небольшой понижающий трансформатор. Часто для самоделок используют трансформаторный блок для ламп дневного света.
В заключение можно сказать, кто раз пользовался индукционным паяльником, тот становится приверженцем таких приборов. Быстрый нагрев, лёгкий вес устройства и его экономичность – основные преимущества перед аналогичными «собратьями» по ремеслу.
Особенности приборов
Среди особенностей индукционных паяльников надо отметить тонкий сменный картридж, от которого во многом зависит температура нагрева жала.
Он представляет собой тонкую трубку, которая в сочетании с легким корпусом прибора дает возможность долгое время просиживать за процессом пайки.
Рука не устает, а значит, не меняется точность подвода жала и припоя, нет подтеков излишков материала, увеличивается скорость проводимых операций. Отсутствует сложная электронная схема, степень нагрева регулируется автоматически.
По всем показателям индукционный паяльник более совершенен, чем традиционные паяльные приборы. Хотя он еще не достаточно широко распространен, такую конструкцию можно отнести к технике нового поколения.
