Паяльные станции их типы. Паяльная станция своими руками — СамСтрой

Устройства для контактной пайки

Среди всякого полезного и не очень набора информации, имеющегося в сети, можно отыскать массу схем и устройств самодельной разработки, вплоть до вариантов изготовления самодельных термопар и фенов. На практике, для перепайки и прогрева электронных компонентов материнских плат и видеокарт компьютеров, станций управления и прочей микропроцессорной техники чаще всего используют два типа установки:

• Конструкция, работающая на принципе передачи тепла раскаленным воздухом. Собирается такая термовоздушная паяльная станция своими руками достаточно просто, но при одном условии, большую часть компонентов необходимо покупать готовыми, а не пытаться сделать кустарным способом;
• Бесконтактная установка работает по принципу теплового излучателя. Инфракрасная паяльная станция своими руками собирается на основе мощных галогеновых ламп и системы отражателей. Для управления нагревом используются программные возможности ноутбука.

Самой крутой паяльной станцией, работоспособность которой подтверждена на практике, признана установка, изготовленная из отражательного зеркала и мощной галогеновой лампы на 500Вт.

Но для пайки или прогрева такой девайс будет смертельно опасен, потому что главным критерием при выборе варианта паяльной станции должна быть управляемость нагрева поверхности с точностью до 1оС.

Проблема при работе с компонентами в корпусах BGA заключается в необходимости нагреть и расплавить сразу большое количество шариков припоя.

При нагревании их, некоторое количества тепла за счет теплопроводности материалов отдается на монтажную плату. Того тепла, которое дает паяльная станция, становится недостаточно.

Увеличение времени нагрева или повышение температуры не лучшим образом сказывается на микросхеме. Она может перегреться и выйти из строя.

Решение напрашивается само собой – нужно предварительно разогреть монтажную плату снизу, не воздействуя теплом на микросхему. Разогревать можно как потоком воздуха, так и спокойным инфракрасным излучением.

В результате, когда температура материала платы поднимется, уменьшится теплоотвод с ножек контактов и понадобится меньшая температура и меньшее время воздействия для того, чтобы расплавить шарики припоя.

При использовании инфракрасной пайки для нижнего прогрева используют специальные устройства – термостолы. В этом состоит принцип работы инфракрасной паяльной станции.

Инфракрасная пайка заключает в себе множество преимуществ перед термовоздушной. Если при термовоздушной пайке возможно контролировать только скорость истечения воздуха из сопла и температуру нагревательного элемента, и совершенно невозможно управлять оттоком воздуха, то при инфракрасной пайке контролю поддается температура припоя на протяжении всего цикла работ.

А при ремонтных работах задача как раз и состоит в том, чтобы заменить один или несколько компонентов схемы, совершенно не воздействуя на другие.

Если острой потребности в использовании инфракрасной паяльной станции нет, то для пайки может быть с успехом применен инфракрасный паяльник. Внешне он похож на обычный с той разницей, что вместо жала имеет нагревательный элемент.

Причиной того, что современный рынок способен предложить широкий спектр паяльного оборудования является тот факт, что обыкновенный бытовой паяльник стал инструментом, который можно купить на каждом углу. А вот паяет он далеко не все современные приборы.

При помощи паяльной станции, которую можно сделать своими руками, есть возможность производить ремонт любого электрического оборудования, в том числе такого сложного и высокоточного, как материнская плата компьютера.

Прежде, чем приступить к конструкции и начать описывать самодельный цифровой паяльный механизм, рассмотрим, какой может быть станция и какие типы пайки существуют.

Станции условно можно классифицировать таким образом:

• контактного типа;
• контактного типа без применения свинца;
• термовоздушного типа;
• комбинированно-термовоздушного типа;
• демонтажного типа;
• инфракрасные станции.

Самый простой вид – контактный. Его строение мало чем отличается от привычного паяльника, однако контактное оборудование лишено многих конструктивных недостатков, которые есть у паяльников.

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.

Данный вариант может считаться наиболее простым и дешевым. Эта конструкция регулирует на паяльнике напряжение, изменяя температуру нагрева жала. Опытным путем определяется производительность нагревателя и положение регулятора.

Процесс пайки можно настроить в соответствии с вашими потребностями и под определенный момент производства. Регулятором напряжения может выступать диммер для люстры. Единственный минус этой идеи – малый диапазон возможных температур на выходе. То есть для пайки лучше бы сделать диапазон напряжений – 200-220 В, а не 0-max. Скорее всего, понадобится доработать схему, добавить к основному резистору резистор «тонкой настройки».

Схема сборки в домашних условиях

Выпрямительный мост в этой схеме позволит поднять напряжение со 220 В на входе до 310 В на выходе. Данный вариант актуален для домашних мастеров, в доме которых низкое электрическое напряжение, что не позволяет паяльнику нагреваться до рабочей температуры. При отсутствии диммера его можно сделать самостоятельно.

Сейчас паяльные станции представлены в значительном разнообразии. Их можно разделять на группы по нескольким параметрам. К примеру, они бывают контактные и бесконтактные.

Контактная станция – это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры. То есть, это самая стандартная разновидность, которая подойдёт даже для начинающих.

Контактные станции в свою очередь можно разделить на два подвида в зависимости от используемого припоя. В одних моделях паяют только припоями с содержанием свинца, в других – еще и бессвинцовыми.

В последних модификациях нагревательный элемент обладает мощностью до 160 Ватт. В данном случае повышенные мощности совершенно необходимы, потому что температура плавки припоев без свинца довольно высока.

Что касается бесконтактных станций, то они могут применяться, среди прочего, для операций с микросхемами. Бесконтактная установка для пайки может быть термовозодушной, инфракрасной или же комбинированной, и у каждой из этих трёх разновидностей свой принцип действия.

Данный тип станций конструктивно представляет собой паяльник, снабженный электронным блоком управления, который представляет собой обычный терморегулятор.

Станции для контактной пайки условно можно разделить на категории, в зависимости от типа используемого припоя:

• устройства, предназначенные для оловянно-свинцовых припоев;
• станции для бессвинцового припоя.

Типичными представителями станций для пайки оловянно-свинцовым припоем являются модели Аoyue2900 , Аoyue 936, их фото показаны ниже.

Данный тип отличается тем, что на нем установлен более мощный нагревательный элемент, как правило, от 75 до 160Вт. Это связано с высокой температурой плавления бессвинцовых припоев (около 300°C), поэтому для разогрева места пайки до нужной температуры требуется большая мощность.

Благодаря наличию терморегулятора, станции этого типа могут быть использованы для работы с обычным припоем, содержащим свинец, то есть не таким тугоплавким.

Бесконтактные станции для пайки применяются при ремонтно-демонтажных работах с электрическими схемами, помимо этого их используют при замене чипов (микросхем) с большим количеством выводов.

В зависимости от принципа действия, бесконтактная станция для пайки может быть термовоздушной или инфракрасной. Рассмотрим подробно каждый из этих типов.

Классификация паяльных приборов

Имеющиеся в продаже инфракрасные паяльные станции отечественного и зарубежного производства представлены в продаже очень широко, но цены на них начинаются от 20 000 рублей. И при минимальной цене, это будет инструмент не самого лучшего качества.

При необходимости производства работ с BGA-корпусами в условиях стесненности в средствах выходом может стать самодельная инфракрасная паяльная станция.

Собрать ее можно из деталей инфракрасных станций, имеющихся в продаже, а также из подручных материалов и старых отслуживших свой срок приборов.

Термостол для паяльной станции можно изготовить из светильника или нагревателя с галогеновыми лампами, которые будут нагревать плату до необходимой температуры. Верхний нагреватель и контроллер паяльной станции придется приобрести из запасных частей, покупая их новыми или бывшими в употреблении.

Штатив для верхнего нагревательного блока можно изготовить из опоры от старой настольной лампы.

Для термостола необходимо запастись галогеновыми лампами и отражателями-рефлекторами. Их помещают в корпус, который можно изготовить самостоятельно из алюминиевого профиля и листового металла.

Кроме ламп, в корпусе необходимо предусмотреть место для крепления термопары, которая будет «снабжать» информацией о температуре ламп модуль управления.

Температура должна выдерживаться точно, чтобы платы не растрескивались от избыточного тепла и резких перепадов температуры.

В качестве нагревательного элемента для оборудования этого типа используется кварцевый или керамический инфракрасный излучатель. Если провести сравнение с термовоздушными устройствами, то перед ними у инфракрасных приборов будут следующие преимущества:

• обеспечение равномерного локального нагрева в месте пайки;
• радиодетали не сдуваются с платы;
• нет необходимости подбирать насадку на фен под определенный чип;
• допускается работа с компонентами, у которых сложный профиль.

Заметим, что ИК станции относятся к дорогостоящему профессиональному оборудованию, радиолюбителями они используются редко из-за своей высокой стоимости.

Паяльная станция позволяет выполнять узкоспециализированные задачи, поэтому она более предпочтительна. Эти устройства можно классифицировать в зависимости от целей использования. Именно они и определяют комплектационный набор конкретной модели. Существует несколько видов паяльных устройств:

• Термовоздушная. Прибор, который поставляется с феном и позволяет выполнять пайку горячим воздухом.
• Индукционная. Небольшое по размерам устройство, которое, несмотря на это, обладает довольно большим рабочим потенциалом и выносливостью.
• Импульсная. Предназначена для монтажа и демонтажа современных схем.
• Инфракрасная. Наиболее подходящий вид устройств для проведения в домашних условиях ремонта мобильного телефона или планшета.

Помня о том, что именно паяльные станции чаще всего используются при изготовлении и ремонте электроники и в них заинтересованы не только профессионалы, но и любители, производители решили создать для них новый тип устройств, обладающих более широким функционалом и сочетающим возможности оборудования разных типов.

Одна из особенностей таких устройств заключается в том, что к ним можно подключить несколько модулей, превращающих их в устройства для выполнения контактной или бесконтактной пайки, а также совершения других операций благодаря прилагаемому комплекту насадок и наконечников.

Рассматривая различные модели оборудования для пайки, необходимо особое внимание обратить на способ управления станции. В зависимости от этого можно выделить два типа устройств — цифровые и аналоговые.

При использовании приборов аналогового типа обязательно постоянное присутствие рядом с ними мастера, поскольку по достижении определенной температуры прибор должен быть отключён, иначе это приведет к перегреву паяльного жала.

В то же время у обесточенного устройства температура начинает снижаться и для возобновления пайки придётся подождать некоторое время, пока температура опять не поднимется до рабочей температуры.

В цифровых станциях работу поддерживает специальное программное обеспечение, которое следит за температурой нагрева жала и регулирует его при необходимости.

Из этого следует, что лучше всего выбирать для пайки устройства с цифровым режимом контроля, ведь в этом случае мастер может рассчитывать на более стабильный и точный уровень поддержания необходимой температуры.

Станции термовоздушного вида (иногда их называют просто фенами) работают так. Сначала сильный поток воздуха, генерируемый компрессором, пройдя через нагревательную спираль, приобретает нужную температуру, а затем струя горячего воздуха направляется в область пайки.

Термовоздушная станция даёт возможность осуществлять пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Всякая термовоздушная установка обладает мощностью, которой достаточно для пайки припоями любого типа, как со свинцом, так и без него.

Пайка горячим воздухом имеет обширное применение, допустим, в сфере ремонта бытовых электроприборов и мобильников. Однако термовоздушными установками практически невозможно производить монтаж и демонтаж микросхем (даже формата BGA) – это серьёзное ограничение.

В станциях инфракрасного типа обязательно присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца. И благодаря этому инфракрасные установки имеют некоторые преимущества перед термовоздушными аналогами:

• возможна пайка сложнопрофильных компонентов;
• нет необходимости подыскивать насадку для термофена под определённую микросхему;
• никакие радиодетали в ходе пайки не выдуваются нагретыми воздушными потоками с печатной платы;
• зона пайки нагревается очень равномерно.

Инфракрасные станции стоят недёшево и считаются оборудованием для истинных профессионалов. Новички в пайке и радиоэлектронике в большинстве своём такими устройствами не пользуются.

Следует сказать несколько слов и о комбинированных паяльных станциях. Они называются так, потому что сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования, допустим, паяльник и фен.

Аналоговые и цифровые

У аналоговых моделей нагревательный элемент находится во включённом состоянии, пока паяльник не прогреется до определённой температуры, затем питание прекращается. Когда температура снижается до заранее установленной планки, нагревательный элемент вновь включается и продолжает разогрев.

К достоинствам аналоговых станций можно отнести доступную стоимость. А минусом таких моделей считается невысокая точность работы, которая порой приводит к перегреву паяльного жала и радиодеталей.

Цифровая паяльная станция характеризуется тем, что контроль и управление нагревателем здесь происходит посредством PID-регулятора. А этот регулятор в свою очередь управляется программой, заложенной в микроконтроллере. В целом цифровой метод стабилизации температуры гораздо точнее аналогового.

В зависимости от принципа работы блоков управления станций для пайки, их принято разделять на цифровые и аналоговые. У последних стабилизация заданной температуры происходит по следующему принципу:

• нагревательный элемент включен, пока жало паяльника не достигнет определенной температуры, после чего происходит отключение питания;
• после падения температуры ниже заданного диапазона нагреватель опять включается.

Собственно, за работу паяльника отвечает электромагнитное реле, управляемое электронной схемой, получающей сигнал от термодатчика. Единственное достоинство аналоговой системы управления станцией для пайки – невысокая цена реализации.

К недостаткам следует отнести низкую точность, которая приводит к перегреву жала паяльника, и связанные с этим проблемы (частая замена жала, перегрев радиодеталей и т.д.).

Цифровая станция для пайки управляет нагревательным элементом при помощи ПИД-регулятора, контролируемого запрограммированным микроконтроллером. Он устанавливает необходимую мощность нагрева. Такой способ управления намного точнее аналогового.

Монтажные и демонтажные

Также возможно разделить все паяльные станции на монтажные и демонтажные.

Монтажными называются любые станции, осуществляющие пайку деталей. Однако при этом не все они могут отпаять какой-либо элемент от общей конструкции.

Для подобных целей созданы специальные демонтажные станции. В их конструкцию включён компрессор, работающий на отсасывание припоя. То есть разогретый припой с рабочей поверхности удаляется в особую ёмкость.

Также существуют монтажно-демонтажные установки для пайки, выполняющие сразу обе функции. В их комплектации есть как монтажный, так и демонтажный паяльники (они, кстати, имеют различные мощности).

Индукционные устройства

В данном типе в качестве нагревательного элемента используется импульсная индукционная катушка, на которую подается высокочастотное колебание, вызывающие в ферромагнитном покрытии появление вихревых токов. Нагрев происходит до достижения температуры точки Кюри, после чего у ферромагнетика изменяются магнитные свойства и, соответственно, прекращается нагрев.

Ремонтные

Кроме того, в профильной литературе и в интернете встречаются упоминания о ремонтных паяльных станциях. Их используют для осуществления ремонта всевозможных электронных устройств или на тех производствах, где необходимо автономное или единовременное выполнение разных операций, связанных с пайкой.

Говоря иначе, ремонтная многофункциональная паяльная станция представляет собой единую установку, в которой комбинируется несколько инструментов разного назначения.

Плюс ко всему бывают паяльные станции 2 в 1 и 3 в 1. Модели 2 в 1 совмещают в себе функции фена и паяльника. А паяльная станция 3 в 1 содержит в себе ещё и блок питания.

И ещё одно дополнение. Практически все паяльные установки работают на электроэнергии. Но некоторых интересует, бывают ли газовые паяльные станции. На самом деле здесь есть некоторая путаница в терминах.

Для выполнения значительных объёмов работ на стройках или в коммунальном хозяйстве, для пайки толстых медных труб иногда используют мощные аппараты с газовыми стационарными баллонами. Их, конечно, можно назвать паяльными станциями, но по факту это просто большие и мощные газовые горелки.

Термовоздушная

Станции контактного типа относятся к монтажным, то есть с их помощью можно припаять радиодетали, но использовать такие устройства для демонтажа, особенно элементов в многовыводном корпусе, не представляется возможным. Для этой цели используются устройства, оборудованные термофеном.

Заметим, что иногда радиолюбителями для этой цели применяется промышленный фен, или даже газовая горелка, но с их помощью не всегда удается добиться необходимого результата.  Мощный поток нагретого воздуха может сдуть с платы соседние радиодетали. Чтобы избежать этого, лучше воспользоваться специальными устройствами.

Модель, представленная на фото, оборудована цифровыми контролерами уровня. Такие устройства стоят несколько дороже обычных моделей, но если есть возможность, то лучше купить станцию, оборудованную феном для пайки (Quick 850AD, Element 898BD, BAKU (Баку) 761D и т.д.).

Как правило, в комплекте с фенами идут насадки, позволяющие регулировать воздушный поток.

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.

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.

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.

Что понимается под распиновкой

Распиновкой называется описание всех контактов электрического соединения (допустим, разъёма) в паяльных станциях.

Распиновка может понадобиться для сборки и ремонтирования устройств, содержащих больше одного вывода. В распиновке все контакты соединения чётко идентифицируются, и это позволяет мастеру легко в них ориентироваться.

Распиновка паяльной установки может быть представлена в формате таблицы или чертёжной схемы. Одно описание включает в себя номер контакта, его наименование и функцию, цвет провода и прочие параметры.

На чертеже, там, где без этого не обойтись, также разъясняют сторону соединения (то есть указывается, с какой именно стороны изображён разъём).

Вдобавок ко всему для ремонта профессионалам и любителям пайки может понадобиться общая схема паяльной станции.

Сейчас схемы ко многим заводским моделям находятся в свободном доступе, при желании их можно найти и использовать для ремонта, доработки и переустройства паяльного оборудования.

Эксплуатация различных видов паяльного 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.

Многие модели станций комплектуются дополнительным оборудованием, облегчающим работу. К таким устройствам относятся демонтажные пистолеты (специальный паяльник, снабженный оловоотсосом, позволяющий удалять припой с платы), дымоуловители, лампа подсветки и т.д.

https://www.youtube.com/watch?v=-vW7wDTwxbk

Заметим, что такие известные производители, как Digital, Rexant, Xun, Xytronic, Ардуино, Веллер, КИТ, ОКОФ, Соломон, Термопро и т.д. в большинстве случаев комплектуют свои устройства дополнительным оборудованием. В последнее время даже продукция из Китая снабжается аксессуарами.

Ввиду разнообразия разновидностей паяльного оборудования подобрать прибор для пайки, максимально удовлетворяющий стоящим задачам, бывает непросто. Собираясь приобрести ту или иную модель, советуем первым делом изучить их технические возможности и рекомендованную производителем область применения.

Домашние мастера, которым приходится выполнять мелкие операции паяльником, часто оказываются в ситуации, когда происходит перегрев чувствительных элементов прибора, но ничего поделать с этим не могут из-за отсутствия возможности правильно настроить температуру рабочего жала.

Тем, кто сталкивается с этим достаточно часто, обязательно стоит подумать о том, чтобы приобрести именно паяльную станцию с феном взамен обычного паяльника.

Такие станции поставляются с блоком питания, который позволяет по своему усмотрению настраивать напряжение, а также температурный режим прибора.

Однако не стоит рассчитывать, что после покупки паяльной станции с системой термостабилизации вы сможете обеспечить для себя комфортные условия работы. Прежде чем остановить выбор на определенной модели, необходимо сравнить все предлагаемые станции по такой характеристике, как мощность. Особенно об этом нужно побеспокоиться мастерам, которые собираются использовать тугоплавкие припои.

Если этому моменту не уделить внимание, то во время работы такой станцией могут возникнуть следующие негативные последствия:

• вследствие превышения допустимой температуры пайки компоненты схемы начнут перегреваться;
• из-за сильного перегрева значительно уменьшится срок службы жала паяльника;
• резко сократится долговечность нагревательного элемента;
• постоянный перегрев дорожек на плате;
• низкое качество пайки.

Если подобные ситуации приходится наблюдать довольно часто, то стоит подумать о замене используемого оборудования на специальные устройства для бессвинцовой пайки. Они не только обладают более высоким показателем мощности, но и могут быть использованы и для свинцовой пайки.

Технологические особенности применения

На основании такого признака, как тип пайки, эти устройства можно разделить на две основные группы — свинцовые и бессвинцовые.

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.

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.

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.

Паяльная станция своими руками на базе микроконтроллера Atmega 8 ничем не уступает предыдущему варианту, однако, здесь есть одно отличие, которое для кого-то может стать решающим. Микроконтроллер Arduino стоит около 3$, в то время как Atmega 8 − всего 1$. В остальном такие ПС будут практически идентичны. Предлагаем ознакомиться со схемами подобного оборудования на базе микроконтроллеров Atmega 8 и Arduino.

Простейшая установка от прикуривателя

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.

Прикуриватель, который управляется 12 вольтами автомобильного аккумулятора, способен создавать температуры, позволяющие паять BGA-контроллеры и различные SMD.

Множество конструкторов считают, что такая станция дает кольцо нагрева (так называемое «колечко»), которое будет повторять проекцию нагревателя. Однако тест на бумаге показал абсолютно равномерный нагрев, без колец. Это означает, что доработка прикуривателя имеет смысл.

При тесте было видно, что цвет бумаги равномерно окрашивает лист от центра в сторону краев. Чистый инфракрасный прогрев плюс конвекция без каких-либо поддувов – и прикуриватель превращается в отличное паяльное устройство.

Паяльные станции из прикуривателя, по сравнению с паяльными термофенами, тихие, не дают никаких струй и отдач, пайка происходит спокойно. Десяти вольт переменного тока, которые подаются от подходящего трансформатора, оказывается вполне достаточно для того, чтобы на расстоянии 1-1,5 см снять с материнской платы 100-разъемный процессор.

Второй контакт спирали необходимо выводить в трубку корпуса и фиксировать высокотемпературным герметиком. При конструкции потребуется пайка латунью. Ее можно выполнить при помощи бензиновой горелки, полосы латуни и буры. Дистанция, при которой осуществляется спаивание, достигает максимально 1,5 см. Данная конструкция зарекомендовала себя очень хорошо.

Если придумать ручку, корпус и держатель, а это довольно несложно, учитывая корпус прикуривателя, то данное устройство будет в разы лучше, чем обычный паяльник китайского производства.

Обладая определенным опытом, не составит труда сделать своими руками станцию для пайки. Предложенная ниже схема – это простой регулятор температуры паяльника.

Используемые элементы:

• VD1- любой диод, рассчитанный на напряжение 400-600В и ток от 1А, например, 1N4007;
• VD2 – в данной схеме можно использовать КУ101Г или его аналог;
• C1 – конденсатор емкостью 4,7мкФ, рассчитанный на напряжение 50-100В;
• R1 – переменное сопротивление  в диапазоне от 30 до 47кОм;
• R2 – резистор, номиналом от 27 до 33кОм, минимальная мощность 0,5Вт.

Собранная схема в настройке не нуждается, калибровка шкалы переменного резистора может быть выполнена произвольно.

Принципы выбора паяльных устройств

В схему паяльной станции с феном входит блок и манипулятор-термофен, где нагревается воздух. Устройства используются для ремонта сотовых телефонов и бытовой техники. Способы формирования потока воздуха такие:

• Турбинные – воздух подается маленьким крыльчатым электромотором в термофене.
• Компрессорные – воздух подается компрессором, расположенным в главном блоке.

Главным образом компрессорные станции отличаются от турбинных тем, что последние могут сформировать больший воздушный поток, но недостаточно проталкивают воздух через узкие отверстия. Компрессорные же станции более эффективны, когда воздух должен пройти через узкие насадки, используемые для пайки в труднодоступных местах.

Принцип работы станции: поток воздуха проходит через спиралевидный или керамический нагреватель в трубке термического фена, нагревается до требуемой температуры и через специальные насадки выходит на обрабатываемую деталь. Термофен способен обеспечить температуру воздуха 100-800°C. В современных станциях температура, мощность и направление воздушного потока легко регулируются.

В сравнении с прочими станциями (в частности, инфракрасными), недостатки термовоздушных станций следующие:

• Поток воздуха может сдуть мелкие детали.
• Неравномерный прогрев поверхности.
• Требуются дополнительные насадки.

Преимуществом же является то, что турбовоздушные станции гораздо дешевле других.

Современное оборудование для пайки предназначено для выполнения качественного соединения элементов. И для того чтобы оно могло наиболее эффективно справляться с этой задачей, при его выборе необходимо обращать внимание на следующие конструктивные и технические особенности:

• Тип нагревательного элемента. На сегодняшний день в магазинах можно приобрести два вида паяльных устройств в зависимости от используемого в них типа нагревателя — керамические и нихромовые. Керамическим нагревателям требуется минимум времени для нагрева, однако, они отличаются неустойчивостью к неравномерному прогреву и могут треснуть. Однако если паяльное оборудование оснащено системой термостабилизации, то такие нагреватели могут демонстрировать хорошую теплоотдачу, высокую мощность и долговечность. По сравнению с ними нагреватели из нихрома не обладают столь длительным сроком службы, поэтому выбирать их следует, если прибором для пайки планируется пользоваться нечасто. Главное достоинство нагревателей из нихрома — более низкая цена по сравнению с керамическими.
• Диапазон регулируемых температурных режимов.
• Скорость разогрева.
• Мощность. Для обеспечения качественной работы паяльного оборудования необходимо учитывать цели его использования. Если говорить конкретнее, то нужно учитывать тип пайки, который нужно выполнить, а также компоненты, с которыми предстоит работать. Исходя из этого, становится понятно, что именно на мощность нужно обращать в первую очередь внимание при выборе станции. Особенно об этом следует помнить тем покупателям, которые выбирают оборудование для ремонта чувствительных видов аппаратуры — навигаторов, планшетов и пр.
• Напряжение.
• Эргономические параметры — форма, размеры и вес.

А также не следует оставлять без внимания и объективные факторы, которые смогут помочь в выборе подходящего устройства для пайки:

• Если исходить из действующих в мире стандартов, то все работы, связанные с изготовлением и ремонтом электроники, должны проводиться с использованием метода бессвинцовой пайки. Поэтому в выбираемом оборудовании максимальный температурный режим не должен превышать отметку 250 градусов Цельсия.
• Расположение микросхем в корпусе типа BGA. На первый взгляд может показаться, что в этом есть определенный смысл, ведь так можно уменьшить габариты изделия. Но в то же время возникает и негативный момент — пайка становится более трудоемкой операцией из-за труднодоступности компонентов.

Невзирая на то, какой тип паяльного оборудования вы решили приобрести, вы в любом случае должны позаботиться о наличии запасного комплекта сменных жал.

Рабочие жала для станции могут иметь различную форму и площадь краев, которые в свою очередь могут повлиять на конечный результат.

Дело в том, что с увеличением площади края улучшается теплообмен во время пайки. К тому же форма жала может ограничить перечень элементов, которые с его помощью можно обрабатывать, а также максимально допустимый температурный режим.

Всё это учитывают хорошие производители и заботятся о том, чтобы используемые для изготовления паяльных жал материалы обладали хорошей теплоотдачей.

Домашние мастера, которым приходится работать паяльником, не всегда довольны получаемым результатом. Дело в том, что с помощью обычного паяльника не всегда можно наиболее эффективно и качественно выполнить ту или иную задачу.

Именно поэтому специалисты советуют приобрести специальную паяльную станцию, которая благодаря своим техническим и конструкционным особенностям может помочь добиваться более качественного результата с меньшими временными затратами.

Выбирая устройство для пайки, нужно также не забыть и про жала для работы. Учитывая, что это один из главных рабочих элементов, он также может в значительной степени повлиять на конечный результат.

Самостоятельная сборка

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.

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.

Инфракрасную головку мощностью около 400-450 Вт, необходимо закрепить на штативе, используя крепеж, элементы которого легко приобрести в торговой сети, для контроля температуры верхнего нагревательного узла необходимо применить вторую термопару.

Она должна быть установлена вместе с нагревателем. Кабель можно проложить в гибком металлорукаве. Штатив паяльной станции необходимо крепить таким образом, чтобы ИК-головка могла свободно перемещаться над всей поверхностью.

На корпусе термостола необходимо предусмотреть кронштейны для фиксации платы. Она должна располагаться на несколько сантиметров выше галогеновых ламп. Для кронштейнов можно применить подходящие алюминиевые профили.

Контроллер для инфракрасной паяльной станции помещается в корпус, который можно изготовить самостоятельно из листового металла, лучше из оцинкованной стали.

При необходимости в корпус можно встроить такие же вентиляторы охлаждения, какие используются в корпусе компьютера.

После сборки самой конструкции предстоит отладка всей схемы инфракрасной паяльной станции. Это производится опытным путем, многократно запуская схему и производя замеры. Процесс нелегкий, но после настройки он даст свои результаты – паяльная станция будет работать правильно.

В домашних условиях проще и дешевле сделать станцию с феном на вентиляторе, где роль нагревателя играет спираль. Керамический нагреватель стоит дорого, а в случае резких изменений температуры может потрескаться. Компрессор сложно сконструировать самостоятельно, и его нельзя присоединить к фену, поэтому от главного блока придется проводить трубу для воздуха, что добавляет неудобств.

Нагнетателем послужит малогабаритный вентилятор (подойдет кулер от блока питания компьютера) возле ручки термического фена. К нему присоединяется трубка, в которой воздух нагревается и выходит на паяемый элемент. На торце кулера вырезается отверстие, через которое в трубку с нагревателем попадает воздух.

Нагреватель собрать гораздо труднее. Нихромовая проволока спиралью накручивается на основание. Витки соприкасаться друг с другом не должны. Длина спирали рассчитывается из расчета того, что ее сопротивление должно равняться 70-90 Ом. Основанием может служить основание с низкой теплопроводностью и большой стойкостью к высоким температурам.

При конструировании фена много разных деталей могут быть взяты из старых домашних фенов. В каждом, даже простом и дешевом, устройстве есть слюдяные пластины, из которых для спирали собирается крестообразное основание. Также используются основания старых паяльников либо галогенных ламп для прожекторов.

Далее, из фарфора, керамики и подобных материалов делается трубка. Диаметр рассчитывается так, чтобы между ее внутренними стенками и спиралью оставался маленький зазор. Сверху на сопло наклеиваются термоизоляционные материалы:

• стекловолокно;
• асбест;
• прочее.

Изоляция обеспечит больший КПД фена и позволит спокойно брать его руками.

Нагревательный элемент и трубка-сопло по отдельности соединяются с нагнетателем таким образом, чтобы воздух шел в сопло, а нагреватель находился внутри сопла посередине. Место скрепления сопла и нагнетателя изолируется во избежание пропускания воздуха.

По форме получившаяся конструкция напоминает пистолет. Для удобства к корпусу можно прикрепить держатели и ручки. Специальные насадки покупаются или вытачиваются из термостойкого металла. От изготовленного фена к главному блоку должны отходить четыре провода и выходить из задней части фена. Их рекомендуется собрать вместе и изолировать повторно.

В корпусе блока размещаются два реостата, один из которых регулирует мощность потока воздуха, а другой – мощность нагревательного элемента. Лучше, если выключатель для нагревателя и нагнетателя будет общим. Завершающее действие – устройство выхода для розетки.

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.