Как проверить керамический нагревательный элемент паяльника

Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльника

При ремонте или при самостоятельном изготовлении электрического паяльника или любого другого нагревательного прибора приходится мотать нагревательную обмотку из нихромовой проволоки. Исходными данными для расчета и выбора проволоки является сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора, которое определяется исходя из его мощности и напряжения питания. Рассчитать, какое должно быть сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора можно с помощью таблицы.

Зная напряжение питания и измеряв сопротивление любого нагревательного электроприбора, например паяльника, электрочайника, электрического обогревателя или электрического утюга, можно узнать потребляемую этим бытовым электроприбором мощность. Например, сопротивление электрочайника мощностью 1,5 кВт будет равно 32,2 Ом.

Рассмотрим на примере как пользоваться таблицей. Допустим, требуется перемотать паяльник мощностью 60 Вт рассчитанный на напряжение питания 220 В. По самой левой колонке таблицы выбираете 60 Вт. По верхней горизонтальной строке выбираете 220 В. В результате расчета получается, что сопротивление обмотки паяльника, не зависимо от материала обмотки, должно быть равно 806 Ом.

Если Вам понадобилось сделать из паяльника мощностью 60 Вт, рассчитанного на напряжение 220 В, паяльник, для питания от сети 36 В, то сопротивление новой обмотки должно будет уже равно 22 Ом. Вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление обмотки любого электронагревательного прибора с помощью онлайн калькулятора.

После определения требуемой величины сопротивления обмотки паяльника из ниже приведенной таблицы выбирается подходящий, исходя из геометрических размеров обмотки, диаметр нихромовой проволоки. Нихромовая проволока представляет собой хромоникелевый сплав, который выдерживает температуру нагрева до 1000˚С и маркируется Х20Н80. Это означает, что в сплаве содержится 20% хрома и 80% никеля.

Для намотки спирали паяльника имеющей сопротивление 806 Ом из примера выше, понадобится 5,75 метров нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм (нужно поделить 806 на 140), или 25,4 м проволоки диаметром 0,2 мм, и так далее.

Замечу, что при нагреве на каждых на 100° сопротивление нихрома увеличивается на 2%. Поэтому сопротивление спирали 806 Ом из выше приведенного примера при нагреве до 320˚С увеличится до 854 Ом, что практически не повлияет на работу паяльника.

При намотке спирали паяльника витки укладываются вплотную друг к другу. При нагревании докрасна поверхность нихромовой проволоки окисляется и образует изолирующую поверхность. Если вся длина проволоки не вмещается на гильзе в один слой, то намотанный слой покрывается слюдой и мотается второй.

Для электрической и тепловой изоляции обмотки нагревательного элемента лучшими материалами является слюда, стекловолоконная ткань и асбест. Асбест обладает интересным свойством, его можно размочить водой и он делается мягким, позволяет придавать ему любую форму, а после высыхания обладает достаточной механической прочностью.

Источник

Ремонтопригодность.

Это качество можно оспорить, так как сейчас цена паяльных станций хобби-уровня невелика и вряд ли кто-то станет ремонтировать неисправную. Но всё же. Основная рабочая деталь паяльных станций – это нагревательный элемент. Он легко меняется, если родной вышел из строя.

Паяльники SL-I, SL-I CMC, SL-916G, как и положено по теории надежности, являются “самым слабым звеном” паяльных станций. Работа с высокими температурами, механические перемещения в процессе работы — все это приводит к тому, что паяльники станций имеют ограниченный ресурс работы.

Самая простая проверка паяльника — заменой. Автор настоятельно рекомендует при покупке паяльной станции помимо необходимого вам набора жал приобрести дополнительный паяльник и нагревательный элемент.

Во-первых, при внезапном отказе паяльника вы теряете возможность работать с паяльной станцией до тех пор, пока не отремонтируете его. Как правило, ремонт осуществляется заменой нагревательного элемента, которые не всегда бывают в продаже. Поэтому, прикупив “про запас” нагревательный элемент, вы уже через 15-20 минут можете продолжить работу (иногда срочную).

Во-вторых, редко кто работает с одним паяльным жалом. Станции SL-10—SL-30, например, комплектуются жалом 821, а для пайки SMD-компонентов необходимо работать с жалами 822 и 823. Замена жал в процессе работы не совсем целесообразна. Здесь то и выручает второй паяльник! Подключить другой паяльник с новым жалом в процессе работы гораздо быстрее и надежнее, чем менять само жало.

Итак, если с новым паяльником станция заработала — значит, дефект в паяльнике. Если второго паяльника нет — проверяем старый. В любом случае дефектация начинается с проверки целостности нагревателя. Характерный признак перегорания нагревателя — естественное отсутствие нагрева при любой заданной температуре. Красный светодиод индикации нагрева при этом будет гореть.

Для проверки нагревателя у паяльников SL-I и SL-I CMC с помощью омметра проверяют сопротивление между контактами 4 и 5 переходного разъема. Сопротивление нагревателя должно быть в пределах 12±0,5 Ом. Если это не так, не спешите менять нагреватель. Характерный дефект нагревателя SL-H — потеря контакта в переходной клемме ножевого типа.

Не исключен и обрыв соответствующего провода в паяльнике. Для проверки придется разобрать паяльник, вывернув два винта. Рукоятка паяльника распадается на две половинки (рис. 11). Затем снимают силиконовые изолирующие трубки и, рассоединив выходные клеммы нагревателя, их внимательно осматривают.

Рис. 11. Паяльник SL-I в разобранном виде

Теперь сопротивление нагревателя можно проверить, подключив щупы омметра непосредственно к полосковым металлическим выводам, входящим в ножевую клемму. Если нагреватель цел, поджимают контакты клеммы пассатижами и повторно проверяют исправность нагревателя. Если же нагреватель не подает “признаков жизни”, его придется заменить.

Попутно проверяют целостность проводов, подходящих к нагревателю — это провода белого и желтого цвета. Обрыв в кабеле устраняют классическим способом — определив как можно точнее место обрыва путем многократных изгибов соответствующих участков кабеля, и затем надрезав изоляцию в месте обрыва на длину 2-3 см.

Замена нагревателей паяльных станций обычно не вызывает проблем. Проще всего поменять нагреватель SL CMCH в паяльнике SL-I CMC. Для этого необходимо снять металлический кожух с жалом с нагревательного элемента, аккуратно отвернуть керамическую втулку от рукоятки паяльника и освободить доступ к нагревателю.

Затем, ослабив резиновую втулку крепления кабеля паяльника, выталкивают нагреватель вместе с кабелем из рукоятки. Извлекают старый нагреватель из 4-контактного разъема и заменяют его новым. Ключ разъема не позволит ошибиться при подключении. Затем втягивают кабель вместе с нагревателем внутрь рукоятки, закрепляют втулку и аккуратно наворачивают керамическую втулку на свое место, следя за тем, чтобы нагреватель не проворачивался вместе с втулкой. Устанавливают жало и металлический кожух — после этого паяльник готов к работе.

Несколько сложнее замена нагревателя SL-H в паяльнике SL-I. Для замены отворачиваем два винта в рукоятке паяльника, и разделяют рукоятку на две половинки (рис. 11). Затем снимают силиконовые изолирующие трубки и рассоединяют выходные клеммы нагревателя. Вывернув три винта крепления, снимают старый нагреватель.

Здесь есть один нюанс. Дело в том, что у паяльников SL-I станций с заземлением жала (с индексом ESD) металлический корпус нагревателя паяльника электрически соединен с выв. 3 разъема J3 отдельным проводом зеленого цвета. У обычных паяльников SL-I такое соединение отсутствует.

Далее устанавливают новый нагреватель на место старого и затягивают крепежные винты. Подключают выходные клеммы нагревателя к соответствующим проводам паяльника — два провода белого цвета (нагреватель) к белому и желтому проводам паяльника соответственно.

Замена нагревателя SL-916 GH паяльника для демонтажа электронных компонентов SL-916G, по сути аналогична предыдущим операциям. Отвернув три крепежных винта, аккуратно разделяют рукоятку на две части.

Рассоединив выходные клеммы и вывернув четыре винта крепления нагревателя, вынимают его из корпуса. Устанавливают новый нагреватель, подключив его в соответствии с вышеописанными правилами к электрожгуту паяльника. При окончательной сборке необходимо убедиться в отсутствии перегибов вакуумного силиконового шланга паяльника и нормальной работе выключателя компрессора.

Второй этап проверки паяльника — проверка целостности термопары. При обрыве термопары или ее цепей, на вход усилителя паяльной станции наводятся напряжения шумов и наводки, значительно превышающие напряжение сигнала с термопары. Схема воспринимает эти сигналы как напряжение термопары и выключает канал нагрева.

Косвенно исправность термопары определяют омметром, подключенным к контактам 1 и 2 переходного разъема. Сопротивление может принимать значения от 0,5 до 2 Ом. Если это не так, проводят проверку, аналогичную первому этапу, с обязательной дефектацией проводки паяльника. При обрыве термопары заменяют нагревательный элемент.

Третьим и самым неприятным дефектом нагревателя является замыкание термопары на нагревательный элемент — эта неисправность не менее частая, чем обрыв нагревателя.

В исправном состоянии термопара и нагревательный элемент в паяльнике подключены к разным парам проводов и электрически изолированы между собой. Термопара подключается на вход усилителя, а нагреватель подключен в виде нагрузки к управляющему симистору (рис. 12).

Рис. 12. Схема, поясняющая процесс замыкания термопары на нагревательный элемент

Если в процессе работы термопара, расположенная в непосредственной близости от нагревателя и подключенная одним концом к общему проводу, замыкает в какой-либо точке на спираль нагревательной катушки, происходит электрический пробой нагревателя на общий провод через термопару.

Поскольку сопротивление термопары достаточно низкое и пробой может произойти практически в любой точке нагревателя, общее сопротивление нагревателя при этом может уменьшиться до состояния короткого замыкания. Симистор при этом исключается из схемы. Напряжение 24В с выхода трансформатора в этом случае будет приложено к измененной уменьшенной нагрузке, потребляемая от сети мощность резко возрастает, что в результате приводит к перегреву трансформатора питания и выходу его из строя.

В паяльных станциях SL10-SL30 до этого дело доходит крайне редко. В первую очередь должен перегореть предохранитель 500 мА по цепи питания 220В, расположенный на задней стенке паяльной станции.

Во вторую очередь перегорает термопредохранитель 1А / 117°С, расположенный в трансформаторе питания. Кстати, эта очередность не всегда соблюдается: зачастую из-за постепенного разогрева трансформатора в первую очередь перегорает термопредохранитель. В серии паяльных станций, выпущенных несколько лет назад, по цепи питания 220В был установлен предохранитель 1А, что практически всегда приводило к выходу из строя термопредохранителя.

Итак, характерный признак замыкания термопары на нагреватель — резкое увеличение тока нагрузки. Дефект может проявляться по-разному — от мгновенного выхода из строя предохранителя 500 мА, до нескольких минут нестандартной работы станции. Также характерно внезапное резкое ослабление свечения индикаторов или их питание в ходе работы.

Дефект не всегда проявляется сразу — станция может нормально разогреть паяльник до определенной температуры, а затем внезапно проявляется указанный дефект. В любом случае, во избежание неприятных последствий, станция должна быть немедленно выключена из сети.

В подобной ситуации поступают следующим образом. В первую очередь необходимо отключить паяльник от станции. Затем проверяют предохранитель 500 мА, если он перегорел — заменяют на аналогичный. Омметром проверяют исправность первичной обмотки трансформатора, не забывая при этом замкнуть выключатель питания.

После этого всегда возникает желание подключить паяльник к станции. А вот этого делать не следует, иначе вы воочию убедитесь в проявлении вышеописанного дефекта. Лучше всего, конечно, подключить исправный, резервный паяльник и проверить работу станции. После того как вы убедитесь в исправной работе станции, меняйте нагревательный элемент.

Кстати, не всегда дефект проявляется однозначно. Иногда станция некоторое время может работать нормально. Да и с помощью омметра не всегда можно определить даже небольшую утечку между термопарой и нагревателем. Но в любом случае повторное проявление дефекта с данным нагревателем — сигнал к замене последнего.

Продолжаем поиск дефекта. Предположим, что после замены предохранителя 500 мА первичная обмотка трансформатора не прозванивается. В таком случае придется вскрывать станцию. В паяльных станциях SL-10 — SL-30 выкручивают пять саморезов под ножками. Аккуратно снимают верхнюю часть станции, оставляя панельку с входным шнуром и предохранителем в нижней части корпуса.

Для замены предохранителя аккуратно разрезают лезвием или скальпелем сперва изолирующую пленку, затем бумажную изоляцию первичной обмотки трансформатора. Надрезы желательно производить в разных местах — первый справа, второй слева. Аккуратно, стараясь не оборвать обмоточный провод, выпаивают дефектный термопредохранитель.

Попутно осматриваем первичную обмотку — на ней не должно быть следов прогара. Так же аккуратно впаиваем новый термопредохранитель, обеспечивая необходимый отвод тепла от выводов. В противном случае после пайки мы получим еще один сгоревший предохранитель.

Установив термопредохранитель на место, фиксируют его скотчем. Затем изолируют трансформатор в обратном порядке, так же фиксируя скотчем места разреза. Вновь проверяют целостность первичной обмотки. Как правило, после такой операции трансформатор вновь готов к работе.

Проверяют работу трансформатора, предварительно отключив от печатной платы разъем J1. После включения станции на выходе трансформатора должно появиться напряжение 2х12В. Если же это напряжение меньше (слышно гудение трансформатора) либо вновь перегорают предохранители, то такой трансформатор заменяют.

В паяльные станции SL-10—SL-20 вместо оригинального трансформатора PT-045 удачно вписывается ТП-50-6 с теми же характеристиками — 2х12В / 2А. Подойдет и ТТП-50 (2х12В / 2А). Для станции SL-30 на трансформатор необходимо домотать дополнительную обмотку 7В / 0,7А — для питания цифровой схемы.

На трансформатор ТТП-50 поверх изоляции наматывается 55 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,45…0,55 мм. Обмотки соединяются синфазно, дополнительная обмотка подключается одним выводом к нулевому (красному) проводу. Крепятся трансформаторы на нижнюю панель паяльной станции.

К сожалению, в трансформаторах PT-038 и PT-036 паяльных станций SL-916 и SL-928 соответственно термопредохранители не установлены. Поэтому при выходе из строя этих трансформаторов их обмотки (как правило, вторичные) придется перемотать. Есть и другой опробованный вариант ремонта таких паяльных станций.

Трансформатор PT-038 меняется на три тороидальных трансформатора — два ТТП-60 (2х12В / 2,2 А) и один ТТП-30 (24В / 1А). Трансформаторы ТТП-60 устанавливаются один на другой на дне паяльной станции SL-916; ТТП-30 располагают на задней стенке станции, ближе к компрессору.

Трансформатор PT-036 станции SL-928 меняется на следующие трансформаторы: один ТТП-60 (2х12В / 2,2А) и один ТТП-30 (24В / 1А). На трансформатор ТТП-60 поверх изоляции наматывают 55 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,45…0,55 мм. Соединение обмоток описано выше.

https://www.youtube.com/watch?v=35aOf4a1uQk

Неисправности в электронной схеме паяльных станций встречаются значительно реже и связаны, как правило, с выходом из строя ряда электронных компонентов.

Заключение

Паяльные станции хороши прежде всего своей эргономичностью и управляемостью. Без качественно выполненной пайки стабильная работа электронного устройства наверняка со временем будет нарушена.

Паяльники и паяльные станции мощностью от 100 Вт в основном находят себе применение для надежной пайки массивных металлических элементов, особенно если объект, с которым работает паяльная станция, состоит из цветных металлов с большой теплопроводностью (медь, латунь).

Все функции управления работой паяльной станции выполняет микроконтроллер PIC16F84A. Для ремонта печатных плат и монтажа небольших элементов, чувствительных к статическому напряжению, применяются паяльники с мощностью 24-40Ватт. Для пайки широких проводников, шин питания и различных массивных элементов — 40-80Ватт.

Паяльники на 100Ватт и более, в основном применяют для пайки массивных стальных конструкций, особенно из цветных металлов с большой теплопроводностью. И конечно, самой важной, пожалуй, характеристикой паяльника или паяльной станции является рабочая температура устройства.

Наиболее примитивные модели не имеют стабильного температурного режима, а при недостаточном нагреве места пайки, когда припой не расплавляется до состояния текучести и не заполняет все поры в месте контакта, можно получить весьма частый эффект, который кличется «холодной пайкой».

Схемы простых регуляторов для паяльника.

Схемы простых регуляторов для паяльника.

Если вы читаете эту статью, значит объяснять, для чего нужен регулятор нагрева паяльника вам не нужно. Конечно, покупать паяльную станцию в которой уже имеется устройство регулирования накладно, а собрать регулятор самому многим из вас не составит больших усилий, поэтому в этой статье мы решили поделиться с вами схемками самых простых устройств, предназначенных для этих целей.

Основным регулирующим элементом многих схем является тиристор или симистор. Давайте рассмотрим несколько схем построенных на этой элементной базе.

Ниже представлена первая схема регулятора, как видите проще наверно уже и некуда. Диодный мост собран на диодах Д226, в диагональ моста включен тиристор КУ202Н со своими цепями управления.

Схема регулятора мощности паяльника на КУ202Н

Вот еще одна подобная схема, которую можно встретить в интернете, но на ней мы останавливаться не будем.

Для индикации наличия напряжения можно дополнить регулятор светодиодом, подключение которого показано на следующем рисунке.

Подключение светодиода к сети 220 вольт

Перед диодным мостом по питанию можно врезать выключатель. Если будете применять в качестве выключателя тумблер, проследите, чтобы его контакты могли выдерживать ток нагрузки.

Этот регулятор построен на симисторе ВТА 16-600. Отличие от предыдущего варианта в том, что в цепи управляющего электрода симистора стоит неоновая лампа. Если остановите выбор на этом регуляторе, то неонку нужно будет выбрать с невысоким напряжением пробоя, от этого будет зависеть плавность регулировки мощности паяльника.

Проверка работы регулятора осуществлялась с применением обычного настольного светильника, смотри фото ниже.

Проверка работы регулятора мощности с настольной лампой

Если использовать данный регулятор для паяльника мощностью не выше 100 Вт, то симистор не нуждается в установке на радиатор.

Эта схема чуть сложнее предыдущих, в ней присутствует элемент логики (счетчик К561ИЕ8), применение которого позволило регулятору иметь 9 фиксированных положений, т.е. 9 ступеней регулирования. Нагрузкой так же управляет тиристор. После диодного моста стоит обычный параметрический стабилизатор, с которого берется питание для микросхемы.

Схема устройства показана на рисунке ниже:

Спавочный материал по микросхеме К561ИЕ8:

Таблица функционирования микросхемы К561ИЕ8:

Диаграмма работы микросхемы К561ИЕ8:

Ну и последний вариант, который мы сейчас рассмотрим, как самому сделать паяльную станцию с функцией регулирования мощности паяльника.

Схема довольно распространенная, не сложная, многими уже не раз повторяемая, никаких дефицитных деталей, дополнена светодиодом, который показывает, включен или выключен регулятор, и узлом визуального контроля установленной мощности. Выходное напряжение от 130 до 220 вольт.

Так выглядит плата собранного регулятора:

Плата регулятора мощности паяльника с сборе

Доработанная печатная плата выглядит вот так:

Печатная плата регулятора мощности для паяльной станции

В качестве индикатора была использована головка М68501, такие раньше стояли в магнитофонах. Головку было решено немного доработать, в правом верхнем углу установили светодиод, он и включение/отключение покажет, и шкалу мал-мал подсветит.

Индикатор для паяльной станции

Дело осталось за корпусом. Его было решено сделать из пластика (вспененного полистирола), который применяется для изготовления всякого рода реклам, легко режется, хорошо обрабатывается, склеивается намертво, краска ровно ложится. Вырезаем заготовки, зачищаем края, клеим “космофеном” (клей для пластика).

Клей Космофен для склейки пластика

https://www.youtube.com/watch?v=s5C2_bJrrro

Внешний вид склеенной коробки:

Внешний вид коробки паяльной станции

Красим, собираем “потроха”, получаем чтото типа такого:

Внешний вид готовой паяльной станции

Ну и в заключение, если вы собираетесь использовать с данным регулятором паяльники разной мощности, то в вышеприведенной схеме стоит заменить узел визуального контроля на такой:

С предыдущим вариантом схемы индикатора (которая без транзистора), измерялся ток потребления паяльника, а при подключении паяльников разной мощности, показания различные, а это не есть хорошо.

Вместо импортной диодной сборки 1N4007 можно поставить отечественную , например КЦ405а.

Источник