Паяльная станция своими руками

Принцип работы ПС, общие характеристики оборудования

В современных электронных приборах используются очень мелкие детали, например микросхемы с большим количеством контактов. Крепить и удалять их обычным способом нельзя. Для этого используют бесконтактную пайку, которая основана на нагреве контактов с помощью инфракрасного излучения или потоком горячего воздуха.

Работа аналоговых станций основана на периодическом включении и выключении подачи тока для нагрева паяльника в зависимости от его температуры. Точно выдержать ее, практически, невозможно, поэтому часто наконечник перегревается.

https://www.youtube.com/video/Eik94_Xxk0E

Цифровые паяльные станции используют регулятор температуры, запрограммированный микроконтроллером, что заметно повышает точность выдерживания необходимого нагрева наконечника.

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.

Для чего нужна паяльная станция: области применения

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.

Бесконтактные паяльные станции

Этот вариант можно назвать самым простым и довольно бюджетным. Данная конструкция регулирует напряжение на паяльнике, соответственно изменяя и температуру жала. Но при этом способе регулировки нету обратной связи с жалом, то есть о его температуре мы можем судить только по внешним показателям. Однако и это существенно улучшает качество пайки.

В качестве регулятора напряжения советуем использовать диммер для освещения (светорегулятор). Единственный недостаток данной идеи самодельной паяльной станции — это слишком большой диапазон для установки температур. Ведь мощность в диммере регулируется почти от 0 до максимума, в то время как нам не нужно убавлять мощность больше чем в 2 раза. Но можно переделать схему, добавить резистор «тонкой настройки» в дополнение к основному.

В этой схеме использован выпрямительный мост, что позволит поднять напряжение со стандартных 220 вольт на входе до 310 Вольт на выходе нашей самодельной паяльной станции. Это будет актуально сделать для тех домашних мастеров, у которых электрическое напряжение в доме низкое, из-за чего паяльник не нагревается до рабочей температуры.

Основной отличительной чертой таких станций является использование различных припоев: олово со свинцом либо без свинца. Технически обе станции очень похожи. Паяльники имеют керамический нагреватель, сенсор температуры, один конический наконечник (для выполнения разных работ, желательно приобрести набор подходящих к паяльнику наконечников).

Потребляемая мощность сорок ватт, напряжение двадцать четыре вольта, есть заземление, поэтому можно работать с деталями, которые боятся статического электричества.

Необходимо иметь запасные насадки. Они отличаются конфигурацией и предназначены для пайки разных деталей. Чтобы определиться какие жала нужны для паяльной станции, нужно рассмотреть все возможные варианты предстоящих работ, которые могут возникнуть в будущем.

Нельзя забывать о правильном выборе материала, из которого выполнены насадки потому, что разные металлы имеют не одинаковую теплопроводность.

Контактными паяльными станциями удобно припаивать детали, а вот обратный процесс лучше производить паяльной станцией с феном. Такие приборы имеют широкий диапазон цен потому, что отличаются комплектацией некоторыми функциями. Обычно поставляются насадки с разным диаметром выходного отверстия для изменения ширины струи нагретого воздуха.

В корпусе фена есть вентилятор, который меняет свою производительность в зависимости от положения регулятора. Температуру воздуха также можно изменять.

Улучшенную конструкцию имеют фены с индивидуальной электроникой. Комплектуются круглыми насадками, имеют регулятор температуры, силы воздушной струи. Цифровой индикатор отображает степень нагрева выходящего воздуха. Удобно работать феном, если вентилятор встроен в ручку, а не в блок управления. Тогда фен соединен обычными проводами и нет жесткой резиновой трубки, которая несколько мешает движениям.

В продаже имеются насадки различной конфигурации для работы со многими микросхемами. Они помогают не только удалять детали, но и припаивать их в нужном месте, а при работе обычным паяльником – подогревать детали для лучшего крепления. Главное, разобраться какие насадки подходят для определенных термовоздушных паяльных станций.

С помощью фена можно выполнять другие работы, не связанные с паянием, например, нагревать трубки для насадки на металлический удлинитель, соединения пластмассовых деталей или просушки чего-нибудь.

Разделение ПС на виды по конструктивным особенностям

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.

Контактная ПС представляет собой обычный паяльник, оборудованный терморегулятором. Регулятор температуры может быть механическим или электронным. Цена такой паяльной станции значительно ниже, чем стоимость остальных видов. Подобное оборудование можно приобрести за 900−1000 руб. Немного выше стоимость контактной ПС с функцией стабилизации нагрева при касании поверхностей. При прикосновении жала к неразогретой печатной плате автоматика увеличивает мощность.

Самый современный из всех видов. Благодаря инфракрасному излучению прибор разогревает поверхность печатной платы. При этом нагрев радиодеталей, находящихся на её поверхности, минимален. Стоимость такого оборудования выше, чем у остальных видов. К примеру, инфракрасную ПС «TornadoInfra Pro» можно приобрести по цене 22000 руб.

В конструкцию устройства включён компрессор. Воздух, подаваемый им, проходит через паяльник, нагреваясь от жала. Именно этот нагретый поток воздуха и разогревает печатную плату и припой.

Интересно знать! Существуют специализированные демонтажные термовоздушные паяльные станции. Их компрессор работает в обратную сторону – на всасывание, что позволяет сразу удалять частицы припоя с поверхности.

Стоимость демонтажной станции значительно выше. Если обычную термовоздушную ПС «Lukey 852D с паяльником» можно приобрести за 5300 руб., то демонтажная «AOYUE 701A » обойдётся в 13000 руб.

В этих станциях присутствует два вида – контактная и термовоздушная. При помощи термофена разогревается печатная плата, после чего довольно легко элементы выпаиваются жалом.

Мнение эксперта

Артём Крикунов

Консультант по подбору инструмента ООО «ВсеИнструменты.ру»

Спросить у специалиста

“Наиболее распространённый рабочий диапазон температур – от 120 до 420°С. Этого достаточно для работы со всеми разновидностями радиоаппаратуры, существующей на сегодняшний день”.

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.

Пайка без свинца

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.

Контактная пайка

Главной проблемой паяльника является чрезмерный нагрев радиокомпонентов, в частности транзисторов, диодов, тиристоров. Из-за высокой температуры, полупроводниковые элементы начинают менять свою вольтамперную характеристику и нарушать протекание электрического тока в цепи.

Именно поэтому становится невозможным регулировать температуру нагревательных элементов, иными словами традиционный паяльник рано или поздно перестает «слушать» — температура либо неограниченно растет, либо перестает расти вообще.

Таким образом, после достигнутых 400 °C, пайка может быть безопасной только из-за краткосрочного контакта «жало-припой».

Приступая к созданию контактной паяльной станции, или выбирая одну из моделей, которые уже предложены на рынке, следует понимать, что она должна содержать блок питания, включающий в свою конструкцию гальваническую развязку. Именно такой механизм «питание — нагреватель» гарантирует адекватную регулировку напряжения и температуры прогрева. Чаще всего наиболее рациональной температурой нагрева является 250-350 °C.

Бесконтактная пайка

Бесконтактными (термовоздушными) паяльными станциями являются такие установки, которые отлично подходят для ремонта мобильных телефонов, крупной и мелкой бытовой техники. Мощность таких установок крайне высока, они отлично справляются как с припоями, содержащими свинец, так и с бессвинцовыми.

Однако следует помнить, что применять такие устройства для микросхем BGA-типа нельзя. Термовоздушная, бесконтактная пайка представляет собой симбиоз строительного фена и паяльника, паять с помощью такого оборудования очень удобно и быстро.

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.

Устройство состоит из следующих компонентов:

• контроллер управления;
• подогрев нижнего типа;
• нагрев верхнего типа.

Контроллер должен быть 2-канального типа.

Первый канал подключается к термопаре или терморезистору платинового типа. Второй следует просто подключать к паре. Оба канала обладают автоматическими и ручными режимами. Первый допускает поддержку температур до 255 градусов при помощи обратных связей с термопарой или терморезистором.

Ручной режим позволяет производить настройки в диапазонах 99%. Память контроллера содержит четырнадцать различных типов термопрофилей: семь профилей свинцового типа и семь профилей для пайки без свинца.

Для содержащего свинец припоя диапазон максимальных температурных профилей начинается с 190°, и далее через каждые 5 до 220°.

Для припоя без свинца максимальные температуры профилей начинаются с 225°, и далее через каждые 5 до 250°.

В тех случаях, когда верхний нагревательный элемент попросту не справляется и нагрев обеспечить не удается, контроллерный элемент становится в режим «пауза» и ожидает нужную температуру. Это позволяет приспособить микросхему для нагревателей настолько слабых, что они не способны следовать за термопрофилями.

Контроллеры также используются, как регуляторы температуры паяльной станции, например, если необходима сушка или запекание паяльных масок. Такие устройства отлично подходят для поддержки температуры.

Характерным отличием такой станции является повышенной мощностью паяльника: от 75 до160 ватт. Такой припой имеет высокую температуру плавления, поэтому место крепления деталей необходимо хорошо разогревать.

В то же время, такую станцию можно использовать и для работы с тонкими дорожками потому, что регулятор температуры не даст разогреться наконечнику больше установленной температуры. Также можно использовать припой со свинцом.

Инфракрасная станция для пайки

На входе схемы стоит однополупериодный выпрямитель (VD1) и гасящий ток резистор.

Далее на DD2,R2,R3,R4,C2 собран блок стабилизации напряжения. Этот блок понижает напряжение с 26 до 12 вольт, нужных для питания микросхемы.

Затем идёт сам блок управления на микросхеме DD1.

И заключающий блок – это силовая часть. С выхода микросхемы через индикаторный светодиод сигнал поступает на симистор VS1, который управляет более мощным VS2.

Также нам понадобится несколько проводов с коннекторами. Это не обязательно (провода можно и напрямую паять), но для Фен-Шуя в самый раз.

Для печатной платы нам понадобится текстолит размерами 6х3 см.

Переносим рисунок на плату лазерно-утюжным методом. Для этого распечатываем вот этот файл, вырезаем. Если что-то не перенеслось, дорисовываем лаком.

Далее бросаем плату в раствор перекиси водорода и лимонной кислоты (соотношение 3:1) щепотку поваренной соли (она – катализатор химической реакции).

Когда лишняя медь растворится, достаём плату, промываем проточной водой

Затем снимаем тонер и лак ацетоном, сверлим отверстия

И всё! Печатная плата готова!

Так, плату мы собрали. Теперь надо бы всё это поместить в корпус. Основанием послужит квадрат из фанеры размером 12.6х12.6 см.

Трансформатор будет посередине, закреплённый шурупами на небольших деревянных брусках, плата будет «жить» рядом, прикрученная к основанию через уголок болтом.

А куполом будет служить обычный лоток, купленный в хоз. товарах.

На передней панели делаем несколько отверстий: под выключатель, переменный резистор, светодиод и разъём для паяльника. На задней панели – отверстие для сетевого штекера.

Схема запустилась при первом же включении и в наладке не нуждается.

Эта схема может питаться и от 12V, что делает её универсальной. Для этого надо исключить из общей схемы DD2,R2,R3,R4 и C2. Также терморезистор на схеме следует заменить постоянным резистором номиналом 100 Ом.

На этом моя статья подходит к концу. Всем удачи в повторении!

P.S. Если паяльник не запустится, проверьте каждое соединение на плате!

Как сделать паяльную станцию? Какие компоненты паяльной станции можно сделать своими руками? Для ремонта или изготовления аппаратуры на основе микропроцессоров чаще всего нужна пара устройств:

• фен, подающий нагретый воздух;
• инфракрасный тепловой излучатель;

Выходное сопло сделать из термостойкого кольца. Мощность необходима около 500 ватт. В качестве компрессора можно использовать небольшой вентилятор. Для регулирования температуры воздуха необходимо установить термопару.

Часто для ремонта процессора компьютера нужен инфракрасный паяльник. Он состоит из таких частей: нижний нагреватель, верхний нагреватель, штатив и блок управления.

Нагреватель можно сделать из нихромовой спирали или галогеновой лампы. Нижний и верхний блоки – стальные коробки. Для контроля температуры используют две термопары – на корпусе процессора и на поверхности материнской платы.

Таким образом, паяльная станция – это хороший помощник, как домашнему мастеру, так и профессионалу.

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.

Инфракрасную станцию также вполне реально изготовить самостоятельно. Для этой цели понадобится:

• паяльник;
• блок питания от ПК;
• автомобильный прикуриватель.

Блок питания можно использовать старый. Понадобится только одна рабочая линия с напряжением в 12 вольт. Особой мощности не требуется. От паяльника понадобится только деревянная ручка. Ее можно использовать и от любого другого прибора или изготовить самостоятельно. Первым делом необходимо разобрать прикуриватель, чтобы добраться до нагревательного элемента, который находится внутри. На фото показано, как он выглядит.

Следующая задача заключается в том, чтобы закрепить ручку от прикуривателя на рукоятке от паяльника. Для этого можно воспользоваться клеем. Далее необходимо просверлить отверстие в ручке от прикуривателя, чтобы через отверстие можно было подвести питающие провода. Когда провода подведены, можно собрать модуль прикуривателя с керамической проставкой, как показано на фото ниже.

Закрепить всю конструкцию на рукоятке можно с помощью дополнительной металлической пластины. Когда все готов провода подключаются к блоку питания на вывод в 12 вольт. Готовый вариант мини-станции показан ниже на фото.

Станция получается компактной, поэтому ее легко транспортировать и можно запитать от любого источника, который способен выдать 12 вольт постоянного тока. Это может быть даже аккумулятор, поэтому станция получилась полностью автономной. Если собрать небольшой блок из литий-ионных аккумуляторов 18650 с преобразователем на 12 вольт и установить контроллер зарядки, то цены такой станции не будет.

Нагрев мини-станции происходит практически моментально, а максимальная температура может превышать 400 градусов. Выпайке поддаются небольшие элементы, например, конденсаторы и транзисторы, как видно на фото ниже.

Расстояние до платы при пайке должно быть не меньше 10 мм. Кроме миниатюрных SMD элементов, станция с легкостью справляется и с микросхемами в корпусах SOEC. На фото ниже видно прямое тому доказательство.

Также без особых сложностей можно выпаять и более крупные компоненты. Станцию можно немного доработать, чтобы получился удобный вариант для работы. Одним из модулей, который легко использовать дополнительно является диммер, как видно на фото ниже.

Его предназначением является возможность регулировка мощности паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать не блок питания от ПК, а блок питания для светодиодной ленты, как видно на фото ниже. Его легко приобрести в любом магазине электротоваров. Общая мощность станции составляет примерно 50 Вт, сила тока, которая потребуется для ее работы достигает 6 ампер. Это стоит учитывать при выборе блока питания.

Минусом такой паяльной стации можно считать отсутствие контакта с элементом, который подвергается пайке. Из-за этого нет возможности убрать излишек припоя, а также невозможно поправить деталь, если она была спозициоинрована со смещением, а припой еще не остыл. Желательно предусмотреть отдельную кнопку включения на рукоятке, которая предотвратит перегревание прикуривателя.

Дополнительно для успешной пайки мелких элементов понадобится набор пинцетов. Их губки обязательно должны быть острыми, чтобы было легче захватывать миниатюрные компоненты. Кроме того, не обойтись без устройства, которое называется «третья рука». Есть множество его вариаций, но основное предназначение везде одинаковое.

Оно заключается в удержании припаиваемых проводов или целых микросхем. Чтобы было легче рассмотреть мелкие компоненты, необходимо хорошее увеличительное стекло или микроскоп. Неотъемлемой частью инструментария мастера является хорошее освещение. Желательно, если оно будет основано на светодиодах, которые не имеют мерцания при работе.

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.

Изготовители станций

Хорошими техническими характеристиками на рынке сегодня обладают паяльные станции немецкого (Ersa) и китайского (Quick, Lukey, Aoyue) производства. Комплектация и цены у них очень разные, поэтому каждый выбирает по своим потребностям.

https://www.youtube.com/video/rrYsXCrYE2I

Профессионалы могут выбрать паяльную станцию Aoyue – 2702 a. Помимо фена и паяльника она имеет пистолет для демонтажа и улавливатель дыма, что улучшает комфортабельность рабочего места. Какую станцию выбрать – дорогую или надежную – подскажет личный опыт.