Паяльная станция своими руками: принцип работы, характеристики, разновидности, инструкция по сборке, как пользоваться

Паяльная станция и ее основные виды

Станция, в отличие от привычного всем паяльника, позволяет работать с более мелкими деталями и выставлять необходимую температуру нагревания.

Чтобы выбрать лучшую паяльную станцию, прежде всего стоит определиться с ее основными видами. В первую очередь, по способу воздействия на материал, я бы выделил контактные и бесконтактные приборы, которые в свою очередь дальше разделяются на подвиды.

В зависимости от припоя, их разделяют на те, которые используются с применением оловянно-свинцового припоя и станции не требующие сплавы с содержанием свинца. Для последних характерна большая температура нагрева и, следовательно, большая мощность.

Зависимо от особенностей и принципа действия управляющих блоков прибора, контактные станции разделяются на цифровые и аналоговые. Стабилизация температуры у этих двух видов происходит разным образом:

• В аналоговых приборах после нагревания сердечника до нужной температуры, прибор отключается, а как только температура снижается — включается обратно. Этот процесс регулируется с помощью электромагнитного реле и термодатчика.
• Соблюдение нужной температуры пайки в цифровых станциях обусловлено работой запрограммированного микроконтроллера.

К контактным станциям также относятся индукционные приборы, в которых степень нагревания жала паяльника регулируется работой индукционной импульсной катушки.

Приборы такого типа обеспечивают не только спаивание деталей, но также и отпаивание.

К таким устройствам можно отнести следующие подвиды:

• Инфракрасное, основанное на использовании инфракрасного излучения.
• Термовоздушное, работа которого обусловлена наличием термофена и направленной струи горячего воздуха.
• Комбинированные.

Контактные паяльные станции

Самыми простыми, если можно так выразиться, и распространенными паяльными станциями являются контактные. По своему принципу действия они мало чем отличаются от традиционных паяльников, но они лишены их конструктивных недостатков.

Основная проблема при использовании паяльника — это перегрев чувствительных элементов, особенно полупроводниковых. Причиной этого служит невозможность регулирования температуры нагревательного элемента. Паяльник разогревается примерно до 400 градусов, и безопасность пайки обеспечивается краткосрочным контактом жала с припоем.

Контактная паяльная станция оснащена блоком питания, который, в большинстве случаев, обеспечивает гальваническую развязку между цепью питания и нагревательным элементом. С помощью блока питания можно регулировать напряжение на нагревательном элементе, соответственно — изменять температуру нагрева. В большинстве случаев диапазон оптимальной температуры пайки — 250-330 градусов.

Паяльная станция AOYUE 936

Паяльная станция с антистатическим исполнением и аналоговым управлением предназначена для ремонта электрического и радиооборудования.

Также стоит отметить, что в паяльных станциях присутствует система термостабилизации. Реализована она при помощи ПИД-регуляторов с обратной связью по температуре жала. В момент охлаждения жала (в момент касания жалом припоя) микроконтроллер анализирует соотношение заданной температуры к реальной и стабилизирует ее автоматически.

Мощность «обычных» контактных паяльных станций не превышает 50-60 Вт. Даже с учетом системы термостабилизации использовать их можно только для пайки свинцовыми нетугоплавкими припоями типа ПОС 60. Многие, даже опытные, мастера применяют их в ремонте современных плат, созданных по директиве RoHS с использованием только тугоплавких бессвинцовых припоев. Это в корне неверно. Негативные последствия от таких действий:

• перегретый радиокомпонент, вследствие завышенной температуры пайки;
• перегретое жало паяльника, что приводит к резкому сокращению его долговечности;
• резкое сокращение длительности работы нагревательного элемента;
• некачественная пайка (холодная пайка);
• перегрев дорожек на плате.

Какую паяльную станцию выбрать?

Выбор устройства зависит от множества факторов, которые необходимо учитывать. Я советую обязательно обращать внимание на следующие критерии:

• Нагревательный элемент, его вид и тип. Они представлены нихромовыми и керамическими вариантами. Первый вариант является более бюджетным, однако не подлежит длительному и регулярному использованию. Если вам нужно что-то смастерить дома — смело покупайте, однако в производственных целях лучше выбирать керамический вариант.

Такой элемент также имеет свои слабости, а именно — не переносит неравномерное нагревание и может даже треснуть. Однако наличие термостабилизации в устройстве станции будет способствовать его долговечности и прочности

• Интервал регулировки температуры. Тут уже вопрос напрямую зависит от целей использования паяльника, но в любом случае, чем шире будет температурный диапазон -тем лучше и функциональнее устройство.
• Время нагревания. Также немаловажный момент, обеспечивающий удобство в работе. Опять же, чем время меньше — тем лучше.
• Мощность прибора. Один из самых важных критериев, обеспечивающий качественную работу. Для того, чтобы подобрать аппарат с нужной мощностью, необходимо заранее знать, для чего он впоследствии будет применяться. Особенно внимательно следует выбирать мощность при необходимости работы с электроникой и чувствительными приборами, такими как смартфоны, ноутбуки и т.д. В таком случае вполне достаточно 40-70 Ватт, но лучше все-таки оставлять некоторый запас.
• Напряжение также имеет значительную роль. Если вы планируете работать только с чувствительными схемами, я советую выбирать низковольтные варианты, которые не смогут повредить плату.
• Эргономичность: размер, вес, форма. Тут уже каждый выбирает на свое усмотрение.
• Пригодность к ремонту и возможность замены деталей.
• Комплектность.
• Ценовая категория.

Также следует обращать внимание на тип устройства. Бесконтактная пайка используется для демонтажа деталей и помогает выполнять работу в труднодоступных местах, однако при работе с мелкими деталями не всегда является удобной.

Если вы выбираете между аналоговыми и цифровыми аппаратами, лучше выбирать цифровые, поскольку они обеспечивают лучший температурный контроль.

После покупки станции, если в комплект не входили дополнительные жала, советую их приобрести. Различные конфигурации помогут подбирать нужный вариант для определенного вида работ.

Паяльные станции для бессвинцовой пайки

Во избежание этого для ремонта современной техники следует использовать так называемые паяльные станции для бессвинцовой пайки.

По принципу действия они не отличаются от обычных, но мощность нагревательного элемента начинается от 75-80 Вт и заканчивается в пределах 150-160 Вт. Также производители пытаются минимизировать время стабилизации температуры микроконтроллером. Для этого используют более продвинутые ПИД-регуляторы.

Отдельно хочется отметить очень популярную модель GOOT PX-201, которая на первый взгляд является паяльником, но на самом деле — это полноценная паяльная станция для бессвинцовой пайки в компактном корпусе.

Не стоит бояться применять бессвинцовые станции и со свинцовыми припоями. Они для этого подходят ничуть не меньше, чем «простые» контактные станции.

Но далеко не со всеми задачами можно справиться лишь контактным методом пайки. SMT-монтаж, который сейчас доминирует, подразумевает использование миниатюрных SMD-компонентов и безвыводных BGA-микросхем. А справиться с такими элементами с помощью паяльника не только сложно, но и, в большинстве случаев, просто невозможно.

Для такого рода работ были созданы бесконтактные паяльные станции, и среди них наибольшее распространение получили термовоздушные.

ТОП товаров

По моему мнению — это Zhongdi ZD-8907. Этот бренд достаточно популярный и выпускает качественные товары, так что купленный аппарат прослужит владельцу долгие годы.

Он позволяет осуществлять как монтаж, так и демонтаж, обеспечивая комфортную бесконтактную работу с большими и мелкими деталями. Мощность составляет 300 Wt, что обеспечивает многофункциональность и позволяет справляться с большим количеством поставленных задач.

Сопло паяльной станции стандартного диаметра, поэтому на него спокойно подойдут другие насадки, которые не сложно найти. Стоит отметить, что аппарат компактный и удобный в использовании, поэтому с ним справится даже новичок. Прочный корпус оснащен небольшим дисплеем, показывающим температуру нагрева.

В комплект к прибору идут три разные насадки и удобная подставка.

Цена: ₽ 2750

К такой относится Element 937D. Она представляет собой достаточно бюджетный вариант, способный справиться с множеством поставленных задач. Станция удобна при работе как с мельчайшими микросхемами, так и с достаточно габаритными объектами. Все эти возможности обеспечиваются двухканальной системой работы аппарата.

Element 937D — контактная, цифровая паяльная станция, регулируемая работой микроконтроллера. Он обеспечивает точность нагрева и имеет погрешность до 10 градусов, которая совсем незначительна. Допустимый температурный интервал составляет 200-470°С. Гарантированный термоконтроль позволяет использовать прибор профессионально, не допуская погрешностей и не боясь испортить мелкие детали. Прибор имеет керамический нагревательный элемент, являющийся долговечным и универсальным.

В комплекте к этому аппарату нет дополнительных насадок, однако нужные жала можно с легкостью подобрать в магазине.

Замеченными мною минусами можно назвать не слишком большую мощность и габаритность устройства.

Цена: ₽ 2089

Для меня таковой является Зубр Профессионал 55334. Она универсальна и доступна каждому желающему. За счет значительной скорости нагрева, станция гарантирует быстрое и легкое спаивание. Аппарат идеально подойдет как профессионалам своего дела, так и новичкам, применяющих его исключительно для домашнего использования.

«Профессионал» компактный и удобный в использовании. Станция оснащена дисплеем, отображающим температуру и подсветкой, что очень удобно. Он обладает антистатической защитой, поэтому гарантирует сохранность чувствительных элементов и длительный срок эксплуатации самого прибора. Температурный интервал составляет 160-550 °С. Возможная погрешность — 10°С, что может оказаться недостатком в работе с особо чувствительными элементами.

Отдельно отмечу удобную подставку под паяльник, идущую в комплекте, а также наличие коврика для чистки.

Цена: ₽ 2861

В моем топе она представлена аппаратом Quick 202D ESD Lead Free. Это отличный прибор для настоящих профессионалов своего дела, гарантирующий быстрый и качественный монтаж и демонтаж. Он обладает высокой мощностью и является универсальным прибором, гарантирующим отсутствие таких проблем как перегрев или перенапряжение за счет использования импульсного источника питания.

Прибор удобный в управлении, характеризуется быстрым восстановлением температуры и диапазоном от 80 до 480°С. При завершении работы, аппарат самостоятельно переходит в сон, а затем быстро возвращается к работе. При всем этом, температурная погрешность составляет всего лишь 2°С.

Минусом этой паяльной станции могу назвать лишь высокую цену, однако она стоит своих денег.

Цена: ₽ 11221

Для меня это Yihua 992D, которая находится в среднем ценовом диапазоне и способна справиться с любой поставленной задачей.

Бесконтактная станция, основанная на работе термофена, характеризуется быстрым нагревом и стабильностью температуры, допуская погрешность лишь в 1°С. Антистатические данные позволяет безопасно работать с чувствительными деталями электронных приборов.

Сама станция изготовлена с использованием качественных компонентов, гарантирующих безопасное и длительное применение в бытовых или профессиональных целях. Прибор оснащен встроенным микрокомпьютером и удобным широким дисплеем, на котором можно увидеть все необходимые параметры.

Минусами прибора является возможность работы с устройством только при определенной температуре (0-40°С) и влажности менее 80%.

Цена: ₽ 8165

Комбинированные термовоздушные паяльные станции

Принцип работы термовоздушных станций довольно прост. Компрессор или турбина создают воздушный поток, который, проходя через спираль нагревательного элемента, набирает соответствующую температуру. Струю воздуха на выходе фена подают в зону пайки.

Таким образом решаются проблемы с пайкой в труднодоступных местах, с прогревом нескольких контактных площадок и т. п.

Термовоздушные паяльные станции широко используют для ремонта мобильных телефонов и бытовой техники. Мощности любой станции достаточно для работы как со свинцовыми, так и с бессвинцовыми припоями. Но и у них есть ограничение по применению. Нельзя использовать станцию для монтажа/демонтажа больших BGA-микросхем.

Термовоздушная паяльная станция Pro’sKit SS-602B

Термовоздушная паяльная станция с микропроцессорным управлением, 3 режимами подачи воздушного потока, жидкокристаллическим экраном с цифровой индикацией и диапазоном рабочих температур от 200 до 500 °C. Потребляемая мощность: 300 Вт.

Термовоздушные станции получили свое развитие в комбинации с другими видами паяльного оборудования. Поэтому самая распространенная модель на рынке — Lukey 852D . Тандем термофена и паяльника за небольшие деньги стал залогом успеха этой модели. Наверное, трудно встретить отечественного электронщика, который никогда не паял с ее помощью.

На волне успеха Lukey на рынке появились сотни моделей, так или иначе похожих на нее. И сейчас без проблем можно подобрать «паялку» на свой вкус.

Например:

• в ассортименте Lukey, кроме 852D , это могут быть модели 702, 868, 898. Их отличие от «классики» — тип нагнетателя воздуха. Все они оснащены турбинным мотором, который размещен в рукояти термофена. За счет этого был упразднен шланг-воздуховод от головного блока станции, что повлияло на улучшение эргономики и удобства пользования. В модели 853D также реализован встроенный лабораторный блок питания.
• ассортимент AOYUE предлагает значительно большую вариативность. Кроме модели со встроенным лабораторным БП — AOYUE 768, есть станции с встроенным дымопоглотителем — AOYUE 968. Самые «продвинутые» модели оснащаются не простым паяльником, а паяльником для бессвинцовой пайки (AOYUE 2738A ) и даже демонтажным пистолетом (AOYUE 2702A и AOYUE 2703A ).

Купить паяльную станцию с феном не каждому по карману, хотя ИК-станции стоят ещё больших денег, поэтому самый простой путь – собрать её своими руками. Однако, следует помнить, что такие воздушные паяльные станции обладают определёнными недостатками:

1. Потоком воздуха можно случайно сдуть маленькие детали.
2. Поверхность прогревается неравномерно.
3. Для разных случаев требуются дополнительные насадки.

Термофен – специальное устройство, которое нагревает место пайки потоком горячего воздуха.

Проще всего собрать прибор с феном на вентиляторе, а в качестве нагревателя использовать спираль.

Если покупать нагреватель механический, то он достаточно дорогой. И при резких перепадах температур может простой треснуть. Не все могут самостоятельно сконструировать компрессор. В качестве поддувала можно использовать обычный малогабаритный вентилятор. Подойдёт кулер от домашнего ПК. Для знакомства с устройством такого прибора изучим схему паяльной станции своими руками.

Вентилятор расположим около термофена. К нему аккуратно присоединяем трубку для подачи тёплого воздуха. На торце кулера вытачиваем отверстие под сопло. С противоположной стороны кулер необходимо закрыть, чтобы обеспечить необходимую тягу.

Теперь подошла очередь сборки нагревательного элемента. Для этого необходимо накрутить нихромовую проволоку спиралью на основание нагревателя. Причём витки обязательно не должны касаться друг друга. Витки наматываются с учётом того, что сопротивление должно быть 70-90 Ом. Основание выбирают с плохой теплопроводностью и хорошей стойкостью к большим температурам.

Инфракрасная паяльная станция − тот инструмент, который проще всего сделать своими руками. Цена на паяльные станции такого типа просто заоблачная. Купить что-то попроще – не вариант, так как всё равно будет ограниченный функционал.

Именно поэтому мы расскажем поэтапно, как собрать своими руками инфракрасный паяльник. Разберём этапы сборки ПС для пайки плат размером 250×250 мм. Наша паяльная станция подойдёт для работы с телевизионными платами, видеоадаптерами для ПК, а также планшетов.

Для основы самодельной ИК паяльной станции, собранной своими руками, можно взять дверцу от антресоли либо фанеру 10-12 мм, прикручиваем к ней ножки. На этом этапе важно примерно прикинуть компоновку исходя из размеров нагревателей и ПИД-регуляторов. От этого будет зависеть высота «боковин» и скосов передней панели.

Алюминиевые уголки используются для формирования «скелета» конструкции. Заранее позаботьтесь о «начинке», в работе пригодятся и старые видеомагнитофоны, ДВД-проигрыватели и тому подобное. Можно обойти специализированных уличных лоточников.

Теперь ищем антипригарный поддон. Да, именно тот, что можно купить в обычном магазине бытовой техники. Здесь же можно и присмотреть качественный паяльник для паяльной станции.

Приступим к самому интересному. На торговой площадке заранее заказываем ПИДы (или пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы), а также ИК — 3 нижних ИК излучателя 60×240 мм, и один верхний − 80×80 мм, не забудьте запастись двумя твердотельными реле на 40А. На этом этапе уже можно переходить к жестяным работам, а именно подогнать всю конструкцию под размеры наших основных элементов. После подгонки боковин и крышки вырезаем технологические отверстия под ПИДы на передней, под кулер на задней стенке.

Итак, после установки излучателей, кулера и соединения всех проводков внешний вид нашей паяльной станции уже обретает практически законченный вид. На этом этапе необходимо провести тестирование оборудования на нагрев, удержание температуры и гистерезис. Переходим к монтажу основного ИК-излучателя. Сделать это несложно.

Паяльная станция на процессоре Ардуино – одна из самых прогрессивных моделей. Особенность её в том, что она легко программируется. Можно задать необходимые параметры и алгоритмы работы и управления всех элементов.

Далее все этапы сборки аналогичны уже описанными нами. Если возникнут вопросы, можно обратиться за помощью к специалистам-электронщикам.

Схема на контроллере Atmega8 довольно простая и не требует больших знаний. Самое главное, разбираться в кодах программ на языке C . Это позволит редактировать его под себя.

В открытых интернет-источниках есть разные вариации паяльных станций на основе разных контроллеров.

Одно из обучающих видео по сборке паяльной станции в этом видео.

Сравнительная таблица лучших паяльных станций

Общие характеристики и принцип работы паяльной станции

Анатомия паяльной станции достаточно проста и максимально отвечает необходимым условиям: аккуратная, «умная» пайка элементов. Сердце прибора − блок питания, внутри которого находится трансформатор, выдающий напряжение двух вариантов 12 или 24 Вольта. Без этого элемента все системы станции были бы бесполезны. Трансформатор отвечает за регулировку температуры. Блок питания снабжён терморегулятором и специальными кнопками запуска прибора.

С помощью блока управления также может быть реализована функция запоминания температуры и программирования кнопок. Мастера «прокачивают» прибор, используя процессор, благодаря которому появляется возможность измерять температуру в ходе пайки.

Разберём особенности работы термовоздушной паяльной станции: поток воздуха с помощью специальных спиралевидных или керамических элементов (они находятся прямо внутри трубки термофена) нагревается, а затем через специальные насадки направляется в точку пайки. Такая система позволяет нагреть необходимую поверхность равномерно, исключив точечную деформацию.

Демонтажные паяльные станции

Неотъемлемым конструктивным элементом демонтажной паяльной станции также является компрессор, но здесь он работает не на выдув, а на всасывание. С его помощью разогретый припой на контактной поверхности всасывается в специальный резервуар. Тот, кому хоть раз приходилось выпаивать микросхему в корпусе, например, DIP8, понимает, насколько это удобно.

Кроме AOYUE 2702A , которая является чем-то вроде «паяльного комбайна», существуют сугубо демонтажные станции, такие как Pro’sKit SS-331B, AOYUE 474A и AOYUE 701A (AOYUE 701A также оснащена обычным паяльником).

Разновидности паяльных станций по конструкции

Существуют как простые паяльные станции, оборудованные привычным нам классическим паяльником, так и более продвинутые. Причём вариаций сочетания компонентов и систем может быть великое множество. Без труда можно в одной станции совместить контактный паяльник и фен, вакуумный или термопинцет и оловоотсос. Для удобства приведём таблицу основных типов паяльных станций.

По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга. А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры.

Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные. Первые осуществляют пайку приборов, однако, не имеют оловоотсоса и других элементов, позволяющих проводить чистку и замену деталей.

Такие паяльные системы снабжены специальной ёмкостью для удаления припоя, который, в свою очередь, отсасывается специальной насадкой, снабжённой компрессором.

Как сделать своими руками термовоздушную паяльную станцию

Описать все нюансы эксплуатации и применения в общем обзоре для инфракрасных паяльных станций невозможно. Это уже тема отдельной статьи. Но мы попытаемся кратко их классифицировать.

Данный тип паяльного оборудования был создан для решения нескольких сложных задач:

• монтаж/демонтаж средних и крупных BGA-микросхем;
• уменьшение теплового влияния на пластиковые элементы при пайке;
• упразднение использования большого количества насадок под конкретный тип микросхем, как в термовоздушных станциях, ввиду того, что новые микросхемы появляются на рынке постоянно.

Учитывая эти преимущества, ИК-станции практически полностью вытеснили любые другие в сервисных центрах по обслуживанию компьютеров и ноутбуков.

Фактически любая (кроме бюджетных решений типа Tornado) ИК-станция — это ремонтный комплекс, который состоит из таких элементов:

• верхний нагреватель;
• нижний нагреватель (преднагреватель);
• стол для держания платы;
• система термоконтроля, которая состоит из термодатчиков и программируемого контроллера.

Такая конструкция предусмотрена именно для обслуживания плат большого размера, таких как материнские платы ПК и ноутбуков.

Мощный верхний нагреватель позволяет выпаять большую BGA-микросхему, например, «северный мост». Большой по площади нижний нагреватель минимизирует риск термической деформации текстолита в связи с локальным нагревом «сверху». На столе можно правильно и надежно зафиксировать плату. А система термоконтроля автоматически отслеживает изменение температуры в контрольных точках, сравнивает ее с заданной температурой и регулирует ее соответственно термопрофилю.

Задача оператора такой станции сводится к подбору правильного термопрофиля (температурно-временных отрезков процесса пайки), а сама станция выполнит всю оставшуюся работу в автоматическом режиме.

По типу нагревательного элемента ИК-станции делятся на:

• керамические (ACHI IR-PRO-SC, ERSA IR500A, Jovy Systems RE-8500, Tornado Infra Pro, Jovy Systems RE-7550, Quick IR2005, ACHI IR-6500 )

• кварцевые (AOYUE 732, AOYUE 720, AOYUE Int 883)

Преимуществами керамических нагревателей являются работа в невидимом спектре излучения, высокая надежность и длительное время наработки на отказ.

Преимущества кварцевых нагревателей заключаются в меньшей инерционности и в большей однородности пятна нагрева.

Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор паяльной станции. По вопросам, которые не были затронуты в обзоре, и по любым другим вопросам технического характера, вы можете обращаться в наш отдел технической поддержки.

Юрий Стахняк,Технический специалист магазина инструментов Masteram

Как пользоваться паяльной станцией

Для новичков будет не лишним узнать некоторые особенности работы с паяльными станциями.

Перечислим некоторые из них:

1. Для монтажа или демонтажа крупных деталей проще использовать фен. Так как он охватывает необходимую площадь.
2. Температура нагрева подбирается методом «тыка». Начиная с минимально возможной. К примеру, пасты для монтажа SMD-компонентов имеют меньшую температуру плавления, нежели ПОС-61.
3. Обзаведитесь обыкновенной спиртоканифолью. Пригодится для обезжиривания.
4. Перед монтажом компонентов используйте специальный флюс. Он продаётся в отделах для ремонта сотовых.
5. Очень выручает обыкновенная иголка. Ею можно поддеть перепаиваемые детали и при необходимости их перевернуть.
6. Контактные площадки в обязательном порядке очищаются от припоя.

Работа с паяльной станцией требует определённых навыков.

Получить любую информацию можно также в обучающих видео, в этом вы узнаете о том, как выбрать паяльную станцию.