« Руками других»

Паяльная станция своими руками может быть изготовлена по нескольким алгоритмам. Для создания агрегата нужно обладать определенными навыками, но в целом схемы не считаются сложными.

Давно подумывал купить паяльную станцию.
Я не профессиональный монтажник радиоэлектронной аппаратуры, не ремонтник, и даже не радиолюбитель (хотя лет 20 назад радиолюбил, потому что другие технические развлечения были весьма труднодоступны).
Станцию вроде бы и хотелось, но жаба и наличие профессиональных дорогущих станций вроде оригинальной Hakko у коллег на работе отбивало охоту. Если даже что-то нужно — можно сделать на работе.
Однако недавно пайка потребовалась сразу для кучки устройств дома, плюс без фена оказалось крайне затруднительно. И я решил, что хоть какую-то станцию дома всё-таки нужно иметь. Но с учётом жабы.

Помимо тех самых дорогущих на работе имеется крайне бюджетная станция Gordak 863. Была куплена для всяких подсобных работ, исходя из позиции «помрёт да и ладно».
Однако она трудится уже несколько лет и оказалась весьма неплоха за свои деньги. Даже GPU на ней вполне удачно пересаживали, и кучку BGA поменьше.
Покупалась она около 3 лет назад и обошлась тогда примерно в 5500 рублей.

На прошедшей в ноябре «распродаже» увидел на Али знакомый Gordak 863 за 5300 рубликов (был удивлён, что цена стала даже чуть ниже, чем тогда), и решил — пора. Жаба вроде одобрила.

И вот спустя месяц станция приехала.
Первое, что бросилось в глаза — на прежней коробке слово «Gordak» было написано раз 10. Здесь вообще упоминания нет. Хотя весь дизайн остался.
Внутри вроде бы прежняя комплектация, но это только вроде бы.
Да в комплекте всё также сама станция с подогревом, фен, паяльник и подставка для него. Но дальше стало ясно, почему цена за годы не только не увеличилась, но даже чуть уменьшилась.
Итак, как же китайские инженеры начали экономить.

Прежняя версия паяльника была с керамическим нагревателем с отдельным терморезистором (сопротивления выводов 2 Ома и 15 Ом).
Питалось это дело, предположительно, от 24 вольт, которые выдавал увесистый трансформатор внутри корпуса станции.
На корпусе и на проводе имеются надписи «Gordak». Разъём металлический, основательный. Вроде бы GX12-5.
Подставка паяльника полностью металлическая, увесистая.

Новая версия выглядит гораздо проще. Нагреватель похож на настоящий керамический (видна прямоугольная нагревательная «змейка» внутри керамики), терморезистора нет, сопротивление холодного нагревателя 250 Ом.
Значит питается это всё напрямую от сети через симистор. Да, термостабилизация есть, потому что сам нагреватель используется в качестве терморезистора.
Внутри корпуса станции более нет увесистого трансформатора, только небольшой импульсный питальник.
Никаких «фирменных» надписей нет, разъём GX12-3 полностью пластиковый и неразборный. Паяльник гораздо более похож на совершенный нонейм.
Подставка хотя и выглядит как прежняя металлическая по факту полностью пластиковая.

Небольшое отступление.
Мне паяльник пришёл подубитый, был частичный обрыв в этом самом GX12-3. Можно было согнуть провод и поймать рабочее положение, но это надо было переделывать по-нормальному.
Поэтому я запросил с китайца стоимость паяльника (800 рублей), и заменил разъём на нормальный металлический (пара вилка-розетка обошлась в 150 рублей).

Фен ранее представлял из себя нагреватель, турбинку и датчик положения с катающимся шариком (опустил вниз — греет, вверх — остывает)

В новой версии всё осталось почти также, кроме датчика — теперь это вроде бы геркон. Ну и разъём всё тот же пластиковый.
Касательно обратной связи, вроде бы в старой версии проводов было поболее, возможно там тоже был отдельный терморезистор.

Здесь видимых изменений нет, всё та же керамическая «кухонная электроплита» на 600 Вт.

Вот здесь изменения видны даже снаружи.
Сам корпус сильно полегчал, потому что теперь там нет того самого трансформатора, питающего паяльник.
Назначение одного из тумблеров изменилось — ранее это было включение термометра от подогрева (не знаю зачем это было отдельной функцией).
Теперь же это включение охлаждающего вентилятора в задней части корпуса (там стоит небольшой импульсный питальник для платы управления/индикации и турбинки фена).
Зачем это охлаждение нужно (если потребители кушают ватт 5 суммарно) и когда по задумке проектировщика я его должен включать — совершенно непонятно.

Стойки направляющих теперь пластиковые (были металлические).
Перенесли наверх «барашки», которыми фиксируются рейки на направляющих. С одной стороны стало удобнее (прежде «барашек» цеплялся за держатель фена). С другой стороны, большую плату сверху не положишь, надо выкручивать.

Плата индикации/управления тоже изменилась.
Зачем-то добавили пьезоэлектрическую пищалку, которая озвучивает (весьма громко и противно) все нажатия. Скорее мешает, думаю убрать её.
В плане эргономики более удобно выставление температуры — долгое нажатие/удержание добавляет 10 градусов, короткое — 1 градус. Перестраивать тот же фен стало быстрее.

Прежние фото через технологическое отверстие

Хоть мне лень было раскручивать корпус, я кое-как смог сделать снимки через

технологические отверстия
Внутри всё довольно пусто и примитивно, платы весьма простые (думаю, двусторонние). Контроллер, скорее всего, тоже самый простой, какая-нибудь attiny или что-то аналогичное китайское.

Общий вид со снятой верхней крышкой (в которую встроен подогрев)

Общий вид импульсного питальника

А шо ви хотели за такие деньги?

Странно, как китайцы не догадались сделать один на всех индикатор с кнопками ВВЕРХ/ВНИЗ и трёхпозиционный галетник ПАЯЛЬНИК — ПОДОГРЕВ — ФЕН. Получилось бы сэкономить ещё 100 рублей, а то и 120.
В общем, станция и так была крайне бюджетная, а стала ещё более бюджетной.
Да, она работает, на ней можно выполнять монтаж, а при достаточной сноровке, даже монтаж BGA.

Пожалуй, главная претензия к китайцам — это прежнее название.
Станция сильно изменилась в сторону удешевления, а зовётся также, как и прежде. Хоть бы добавили для приличия «rev 2».
Честно говоря, у меня даже возникло ощущение, что это подвальная подделка «оригинального Gordak 863».
Хотя я сомневаюсь в экономической целесообразности подобного мероприятия, учитывая цену и объём спроса.
Да плюс многие элементы выполнены также, как в прежней версии. Так что, скорее всего, экономия производителя.

Некоторое время назад я собрал маленькую паяльную станцию, о которой хотел рассказать. Это дополнительная упрощенная паяльная станция к основной, и конечно не может ее полноценно заменить.

1. Паяльник. В коде заданы несколько температурных режимов (100, 250 и 350 градусов), между которыми осуществляется переключение кнопкой Solder. Плавная регулировка мне тут не нужна, паяю я в основном на 250 градусах. Мне лично это очень удобно. Для точного поддержания температуры используется PID регулятор.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 3_Solder:

2. Фен. Также заданы несколько температурных режимов (переключение кнопкой Heat), PID регулятор, выключение вентилятора только после остывания фена до заданной температуры 70 градусов.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 2_Air:

• Паяльник применил от своей старой станции Lukey 936A, но с замененным нагревательным элементом на китайскую копию Hakko A1321.
• Кнопка отключения отключает сразу все что было включено.
• Можно одновременно включать и паяльник и фен.
• На разъеме фена присутствует напряжение 220В, будьте осторожны.
• Нельзя отключать паяльную станцию от сети 220В пока не остынет фен.
• При отключенном кабеле паяльника или фена, на дисплее будут максимальные значения напряжения с ОУ, пересчитанные в градусы (не ноль). Поясню: если например просто подключить кабель холодного паяльника должен показывать комнатную температуру, при отключении покажет например 426. Какой в этом плюс: если случайно оборвется провод термопары или терморезистора, на выходе ОУ будет максимальное значение и контроллер просто перестанет подавать напряжение на нагреватель, так как будет думать что наш паяльник раскален и его нужно охладить.
• Защиты от КЗ нет, поэтому рекомендую установить предохранители.
• Стабилизатор на 5В для питания Arduino используйте любой доступный с учетом напряжения питания вашего БП и нагрева в случае линейного стабилизатор. Так как у меня напряжение 20В установил 7805.
• Паяльник прекрасно работает и при 30В питания, как в моей основной паяльной станции. Но при использовании повышенного напряжения учитывайте все элементы: стабилизатор 5В и то что напряжение вентилятора 24В.

Основные узлы и состав:

1. Основная плата:

2. Плата усилителей:

— усилитель терморезистора паяльника,
— полевой транзистор нагрева паяльника,
— усилитель термопары фена,
— полевой транзистор включения вентилятора фена.

3. Плата симисторного модуля

— оптосимистор MOC3063,
— симистор со снабберной цепочкой.

4. Блок питания:

— блок питания от ноутбука 19В 3.5А,
— выключатель,
— стабилизатор для питания Arduino.

А теперь подробнее по узлам.

Основная плата

Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться. Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

Фото платы без деталей

Изготовление лицевой панели

Лицевую панель, по размерам из 3Д модели, я сначала нарисовал в программе FrontDesigner-3.0_rus, в файлах проекта лежит исходник.

Распечатал, вырезал по контуру, а также окно для дисплея.

Далее заламинировал самоклеящейся пленкой для ламинирования и приклеил к плате. Дисплей за также приклеен к этой пленке. За счет выреза в плате дисплей получился вровень с основной платой.

На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

Плата усилителей

Как правильно заметил easyJet в схеме дифференциального усилителя была ошибка, отсутствовал резистор R11 (выделил цветом). Но ошибка не критичная, влияет при равенстве сопротивления R3 и терморезистора в паяльнике, то есть при комнатной температуре. В случае исправления потребуется калибровка температуры паяльника. В своей паяльной станции решил оставить как есть.

Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

• Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
• Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.

Схема фена состоит из неинвертирующего усилителя и полевого транзистора.

• Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
• Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

Типоразмер резисторов и конденсаторов 0603, за исключением резистора 56 Ом — 1206.
Настройка не требуется.

Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов. Рекомендую использовать например MCP6001. Но нужно обратить внимание что в зависимости от букв в конце отличается распиновка:

Плата симисторного модуля

Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

Блок питания

Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

Корпус

Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

1. Фен — «авиационный» GX16-8.

2. Паяльник — «авиационный» GX12-6.

Исходники лежат тут.
На этом все.

P.S. Первую версию я сохранил в черновиках на память.

Как сделать простую паяльную станцию с диммером своими руками

Самый простой алгоритм советует соорудить аналоговую паяльную станцию своими руками по схеме, предполагающей использование обычного паяльника. Алгоритм действий выглядит так:

• Из ДСП выпиливают корпус устройства и собирают его при помощи шурупов, болтов и силиконового клея. Спереди выполняют отверстие под розетку, сверху оставляют прорезь для диммера.
• Внутри конструкции размещают устройство для регулировки напряжения. Стоят диммеры достаточно дешево, их можно купить в любом магазине электроники. Устройство соединяют с розеткой на 5 А и подключают к последней провод с вилкой для сети 220 В. Кабель выводят из корпуса наружу.
• Обычный нихромовый паяльник подключают к розетке внутри, саму конструкцию подсоединяют к сети.

Чтобы использовать станцию, сделанную своими руками, было удобнее, на диммер следует нанести градуировку. Это позволит четко задавать нужную для работы температуру нагрева.

Для изготовления станции с диммером рекомендуется брать паяльник мощностью 60-80 Вт

Как сделать цифровую паяльную станцию на микроконтроллере своими руками

Сделать самому цифровую паяльную станцию довольно сложно. Но соорудить ее тем не менее реально при наличии готовых комплектующих и определенного опыта работ.

• Для создания агрегата необходимо приобрести паяльник с напряжением 24 В и встроенным термодатчиком. Также понадобится найти в Интернете готовую электронную схему и перенести ее сначала на бумагу, а затем непосредственно на печатную плату.
• В соответствии с инструкциями на основании закрепляют ATmega8, трехразрядный индикатор А-563П-11, биппер с генератором на 5 В, пять тактовых кнопок, IRFZ44, LM358, 7805 и другие детали.
• Для паяльной станции приобретают трансформатор TOP 50 Вт на 24 В и 2 А. Его можно купить в готовом виде или сделать на заказ.
• В соответствии с размерами печатной платы подбирают пластиковый корпус для агрегата. Необходимо проследить, чтобы коробка подходила по высоте для трансформатора. Для передней панели паяльной станции вырезают заготовку из оргстекла толщиной 2 мм.
• Печатную плату и трансформатор устанавливают в корпус и выполняют все подключения. Через специальный разъем подсоединяют паяльник. Если контакты не соответствуют гнезду, установленному в станции, стоит перепаять их на СГ-5 или СР-5.

Готовый агрегат запускают в работу и тестируют. При правильной сборке он должен поддерживать нагрев до 500 °С.

Цифровая паяльная станция позволяет регулировать нагрев кнопками с шагом 10 °С

Как сделать паяльную станцию из утюга своими руками

Сделать паяльную станцию своими руками можно на основе утюга. Схема выглядит следующим образом:

• Со старого советского утюга снимают корпус и отделяют подошву. Термостат полностью убирают, поскольку он ограничивает нагрев металлической пластины.
• В магазине электроники приобретают регулятор мощности на 2500 Вт. По инструкции к односторонней плате припаивают конденсаторы, динистор и диод. Также устанавливают переменный резистор, при желании его можно отдельно вывести на корпус. На алюминиевом радиаторе закрепляют симистор, а потом фиксируют и саму плату.
• К подошве прикручивают два термостойких провода и устанавливают керамические изоляторы. На этом работы по сборке паяльной станции можно считать завершенными.

Резистор выкручивают в левое положение, а потом подают питание 220 В и ждут нагрева утюга. Замерять температуру можно при помощи термопары. Правильно собранная станция пригодится при распайке элементов на печатных платах и значительно ускорит работу.

Паяльная станция на основе утюга должна постепенно разогреваться до 200-300 °С

Цифровая паяльная станция своими руками

В этом посте мы будем делать в домашних условиях недорогую цифровую паяльную станцию Hakko 907! Она способна поддерживать переменную и постоянную температуру (до 525 °C). Для создания паяльной станции потребуются несколько компонентов общей стоимостью всего 7 долларов (не считая блока питания, но можно использовать уже имеющийся блок питания). Мне не удалось найти подробные инструкции по созданию такой станции, поэтому я решил подготовить собственный туториал с подробным описанием процесса.

Технические характеристики

• Станция совместима с ручными паяльниками аналогичного типа.
• Температурный диапазон: от 27 до 525 °C.
• Время прогрева: от 25 до 37 с (до 325 °C).
• Рекомендованный источник питания: 24 В, 3 А.
• Мощность: 50 Вт (средняя).

Схема сборки, разводка печатной платы, код и файлы стандартной библиотеки шаблонов доступны по ссылке.

Шаг 1. Обычные и цифровые паяльники

Как и любой самодельщик, я взял за основу обычный паяльник. Эти паяльники отлично проявляют себя в работе, однако у них есть ряд недостатков. Любому домашнему мастеру, кто хоть однажды паял, известно, что нагрев таких паяльников занимает от 7 до 15 минут и только после этого их можно использовать по назначению. После нагревания такие паяльники продолжают работать в максимальном температурном диапазоне. В некоторых случаях такие паяльники при длительном контакте с электронными компонентами могут их повредить. Я на своём опыте знаю, что, если неудачно дотронуться сильно разогретым наконечником паяльника до перфорированной макетной платы, можно повредить приклеенный на плату медный слой. Вообще говоря, таких ошибок можно избежать, и для этого существуют свои способы и приёмы, но, стоит только попробовать пайку с цифровой паяльной станцией, у вас никогда не возникнет желания вернуться к старым методам.

Обычные паяльники с регулятором температуры

Для регулирования температуры нагрева обычных паяльников существует простой и распространённый способ – подключить в цепь питания регулятор температуры, ограничивающий мощность, подаваемую на нагревательный элемент. Такие регуляторы устанавливаются на продукты довольно часто. В своё время у меня была паяльная станция Weller с таким регулятором. И это было на самом деле очень удобно! Единственным недостатком такого способа является отсутствие замкнутого контура температурной обратной связи. В некоторых случаях температура паяльника будет меньше установленной регулятором, так как по мере пайки поглощающих тепло компонентов температура наконечника будет снижаться. Чтобы компенсировать падение температуры, можно повернуть регулятор, но, стоит прекратить пайку, температура снова повысится. Время разогрева паяльника можно несколько уменьшить, если повернуть регулятор в крайнее (максимальное) положение, а после разогрева повернуть его обратно.

Я предпочитаю третий способ – самый любимый. Он довольно схож со способом использования паяльника с регулятором температуры, но при этом все действия выполняются автоматически с помощью PID-системы (системы с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором). Говоря простым языком, такая автоматизированная электронная система управления паяльной станцией «поворачивает» ручку регулятора температуры за вас. Если система обнаружит, что температура наконечника паяльника опустится ниже установленного значения, система повысит мощность до значения, необходимого для выработки тепла на наконечнике паяльника. Если температура паяльника поднимется выше установленного значения, питание на паяльник перестанет подаваться, что приведёт к снижению температуры. С помощью такой системы ускоряется весь процесс пайки – система постоянно включает и отключает нагревательный элемент паяльника и, таким образом, поддерживает постоянную температуру на его наконечнике. Поэтому при использовании цифровых паяльных станций паяльник разогревается значительно быстрее.

Шаг 2. Компоненты и материалы

В зависимости от того, где вы собираетесь купить компоненты станции, итоговая цена системы может оказаться разной (советую закупить компоненты на Aliexpress, так выйдет дешевле всего). Я ещё попробую выяснить, в каких именно интернет-магазинах можно приобрести самые дешёвые компоненты, и, возможно, внесу в ссылки некоторые изменения. Свои компоненты я приобрёл в местном магазине E-Gizmo Mechatronics Manila.Требуемые материалы:

• Программируемый контроллер Arduino Nano.
• Понижающий преобразователь (MP2303 производства D-SUN).
• Гнездовой 5-штырьковый DIN-разъём.
• Гнездо для подключения внешнего источника постоянного тока (2,1 мм).
• Источник питания 24 В, 3 A.
• ЖК-дисплей 16X2 I2C.
• Операционный усилитель LM358.
• МОП-транзистор IRLZ44N (я использовал IRLB4132, он лучше).
• Электролитический конденсатор 470 мкФ, 25 В.
• Сопротивление 470 Ом, 1/4 Вт.
• Сопротивление 2,7 кОм, 1/4 Вт.
• Сопротивление 3,3 кОм, 1/4 Вт.
• Сопротивление 10 кОм 1/4 Вт.
• Потенциометр 10 кОм.

ЗАМЕЧАНИЕ: на принципиальной схеме и печатной плате ошибочно указан транзистор IRFZ44N. Следует использовать транзистор IRLZ44N, это версия транзистора IRFZ44N логического уровня. В моей системе я использовал транзистор IRLB4132, так как его у нас легче купить. Можно использовать и другие МОП-транзисторы. Они будут нормально работать, если их технические характеристики соответствуют приведённым ниже. В старой версии паяльной станции я использовал транзистор IRLZ44N.

Рекомендованные технические характеристики МОП-транзисторов:

• N-канальный МОП-транзистор логического уровня – МОП-транзисторы логического уровня можно непосредственно подключать к штыревому соединителю логической платы (цифровому штырьку Arduino). Поскольку напряжение насыщения затвора ниже обычных напряжений Vgs стандартных МОП-транзисторов, на МОП-транзисторе логического уровня предусмотрен затвор для подачи напряжений насыщения 5 или 3,3 В (Vgs). Некоторые производители не указывают это в технических характеристиках. Это отражено на кривой зависимости Vgs от Id.
• Значение Vds должно быть не менее 30 В – это предельное значение напряжения МОП-транзистора. Мы работаем на 24 В, и, в принципе, значения напряжения Vgs 24 В должно хватить, но обычно, чтобы обеспечить стабильную работу, добавляется некоторый запас. Стандартное значение напряжения Vgs для большинства МОП-транзисторов составляет 30 В. Допускается использование МОП-транзисторов с более высокими напряжениями Vgs, но только в том случае, если другие технические характеристики не выходят за пределы диапазона.
• Сопротивление Rds(on) 0,022 Ом (22 мОм): чем ниже, тем лучше. Rds(on) – это сопротивление, формируемое на контактах стока и истока МОП-транзистора в состоянии насыщения. Проще говоря, чем ниже значения сопротивления Rds(on), тем холоднее будет МОП-транзистор. При увеличении значения Rds(on) МОП-транзистор будет при работе нагреваться благодаря рассеиванию мощности из-за – хоть и небольшой, но всё-таки присутствующей – резистивности МОП-транзистора, даже если он находится в состоянии проводимости.
• Id не менее 3 А (я предлагаю более 20 А) – это максимальный ток, который может выдержать МОП-транзистор.

Шаг 3. Проектирование

Внутри паяльника Hakko 907 находится нагревательный элемент, рядом с которым размещается датчик температуры. Оба этих элемента имеют керамическое покрытие. Нагревательный элемент представляет собой обычную спираль, генерирующую тепло при подаче питания. Датчик температуры фактически представляет собой терморезистор. Терморезистор ведёт себя аналогично резистору – при изменении температуры сопротивление терморезистора меняется.

Таинственный терморезистор Hakko

К сожалению, Hakko не приводит практически никаких данных о терморезисторе, установленном внутри нагревательных элементов. Для меня это много лет оставалось загадкой. Ещё в 2017 году я провёл небольшое лабораторное исследование, пытаясь узнать тепловые характеристики таинственного терморезистора. Я прикрепил датчик температуры к наконечнику паяльника, подключил омметр к штырькам терморезистора и подал питание на нагревательный элемент с испытательного стенда. Увеличивая температуру паяльника, я фиксировал соответствующие сопротивления терморезистора. В итоге у меня получился график, который оказался полезным при разработке электрической схемы. Потом я выяснил, что, возможно, этот терморезистор представляет собой терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Другими словами, по мере повышения температуры вблизи терморезистора сопротивление терморезистора также увеличивается.(При выполнении следующих шагов рекомендую сверяться с третьим рисунком.)

Делитель напряжения для датчика

Чтобы избавиться от возможной проблемы, связанной с пропуском температурных значений, я использовал операционный усилитель, усиливающий низкое пиковое значение выходного напряжения делителя напряжения (1,6 В). Расчёты, представленные на третьем рисунке, устанавливают требуемое минимальное значение коэффициента усиления и значение коэффициента усиления, выбранное мной для рабочей системы. Я не стал доводить коэффициент усиления до значения, при котором 1,6 В на выходе делителя напряжения превращались бы в 5 В опорного напряжения АЦП в Arduino, так как мне хотелось обеспечить определённый запас, если другие паяльники Hakko, подключаемые к делителю напряжения, будут выдавать напряжения выше 1,6 В (что может привести к нелинейным искажениям). Достаточно большой запас обеспечивается при использовании коэффициента усиления 2,22, при этом система сможет работать с другими моделями паяльников.

Шаг 4. Принципиальная схема

В качестве коммутационного устройства для регулирования напряжения методом широтно-импульсной модуляции в проекте используется простой N-канальный МОП-транзистор логического уровня. Он выступает в качестве цифрового переключателя, подающего питание на нагревательный элемент. Нереверсивный операционный усилитель (LM358) используется для усиления очень малых напряжений, выдаваемых терморезистором делителя напряжения. В качестве регулятора температуры используется потенциометр 10 кОм, а светодиодный индикатор представляет собой обычный индикатор, который я подключил и запрограммировал таким образом, чтобы он отображал состояние активности нагревательного элемента. В данном проекте я использовал ЖК-дисплей 16X2 с драйвером интерфейсной шины I2C, так как новичкам в электронике в нём проще разобраться.

Шаг 5. Печатная плата

Шаг 6. Калибровка понижающего преобразователя.

Поскольку большинство клонов программируемого контроллера Arduino Nano способны принимать входное напряжение не более 15 В (более высокое напряжение может вывести из строя пятивольтовый регулятор AMS1117), а нагревательному элементу для оптимальной работы требуется напряжение 24 В, для совместной работы обоих этих компонентов я ввёл в схему понижающий преобразователь. Регулятор AMS1117 5 В, присутствующий в большинстве клонов программируемого контроллера Arduino Nano, имеет падение напряжения 1,5 В, другими словами, входное напряжение на VIN-контакте Arduino Nano должно составлять 6,5 В (5 В + 1,5 В).

• Установите напряжение на источнике питания 24 В.
• Подключите источник питания ко входу понижающего преобразователя.
• С помощью мультиметра отслеживайте напряжение на выходе понижающего преобразователя.
• Отрегулируйте подстроечный резистор до значения напряжения на выходе 6,5 В.
• Для обеспечения более высокой стабильности можно установить значение 7 В.

Шаг 7. Сборка системы

Для сборки системы воспользуйтесь принципиальной схемой или схемой размещения компонентов (см. предыдущие этапы).

Шаг 8. 3D-печать корпуса

Мои настройки 3D-принтера:

• Высота уровня 0,3 мм.
• Сопло 0,5 мм.
• Заполнение 30 %.

Файлы для 3D печати (Solidworks и STL): Шаг 9. Финишная отделка корпуса (покраска и шлифовка).

После завершения печати полученный 3D-корпус корпус можно отшлифовать. Свой корпус, чтобы он выглядел более изящно, я выкрасил в чёрный цвет.Шаг 10. Установка внешних компонентов.

Закрепите на свои места в корпусе ЖК-дисплей, потенциометр 10 кОм, гнездо для подключения внешнего источника постоянного тока и плату. С помощью суперклея прикрепите DIN-разъём и ЖК-дисплей к корпусу.

Шаг 11. Разъём Hakko 907.

У вас, как и у меня, может возникнуть проблема с 5-штырьковым DIN-разъёмом для паяльника Hakko. Штырьковый разъём можно вырезать из паяльника и заменить его на 4-штырьковый разъём (возможно, у вас такой имеется). У меня нашлась пара 5-штырьковых DIN-разъёмов, однако не та, которая используется на Hakko. Третий штырёк – это обычный контакт заземления, его можно игнорировать, если не хочется возиться со схемой заземления и защитой от статического электричества.

Шаг 12. Подключение внешних компонентов

Такое подключение можно выполнить согласно принципиальной схеме (см. предыдущие шаги). Для дополнительной защиты я рекомендую добавить предохранитель в цепь от гнезда для подключения внешнего источника постоянного тока до платы. Я предохранитель не ставил, так как в моём блоке питания предохранитель уже имеется.

Шаг 13. Программирование

• Подключите программируемый контроллер Arduino к компьютеру.
• Загрузите шаблон моей программы.
• Внесите в шаблон необходимые изменения.
• Для паяльников Hakko 907 я использовал стандартные значения.
• После калибровки эти значения, возможно, придётся изменить.
• Не забудьте установить библиотеки Wire.h и LiquidCrystal_I2C.h.

Как работает код

В коде не используется техника PID. В первой версии я использовал старый PID-код, и он работает практически так же, как компараторная версия кода (в этом руководстве). Я остановился на более простой версии, так как с ней легче работать (настраивать, модифицировать и пр.). Я могу отправить по электронной почте версию PID, но она мало что изменит. Код Arduino (V1.0)

Шаг 14. Отрегулируйте контрастность ЖК-дисплея и вставьте ручку потенциометра.

Если контроллер Arduino и 16×2 ЖК-дисплей ранее вами не использовались, первым делом нужно настроить подстроечный резистор контрастности ЖК-дисплея. После завершения настройки вставляется пластиковая ручка потенциометра контроля температуры.

Шаг 15. Закройте корпус и включите устройство

Теперь можно закрепить заднюю панель корпуса. Но перед этим необходимо проверить правильность калибровки паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать аккумуляторные батареи или любой источник питания с выпрямителем из моего списка рекомендаций по источникам питания. Для получения максимальной производительности паяльной станции рекомендую использовать блок питания 24 В, 3 А. Таким блоком питания паяльной станции может быть импульсный источник питания в металлическом корпусе или, как вариант, зарядное устройство для ноутбука. Если вы не хотите покупать новый источник питания, можно приобрести б/у. Зарядные устройства для ноутбуков, как правило, имеют номинал 18 В, 2,5 A. Они работают нормально, но время разогрева паяльника может достигать 37 с.Шаг 16. Бонус: как повысить теплопередачу.

Совет: для обеспечения лучшей теплопередачи я обычно наношу на наконечник паяльника Hakko 907 термопасту. Этот приём хорошо работает и значительно улучшает теплообмен! В течение первых 30 минут работы нужно не забывать обдувать наконечник воздухом, так как паста может вскипеть и начать выделять испарения. Через 30 минут паста превратится в мелоообразное вещество. Со временем, когда нужно заменить наконечник, помните, что высушенная паста прилипнет к наконечнику и нагревательному элементу. Удалить мелоообразное вещество можно с помощью резинового молотка.

Шаг 17. Станция готова к работе!

Я пользуюсь такой станцией уже почти 5 лет, и в этой статье рассказал о том, как изготовить её доработанную версию. Я внес небольшие усовершенствования в конструкцию, чтобы каждый, кого это заинтересовало, мог сделать то же самое. Интересно, получится ли у вас собрать такую станцию Hakko?

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

Другие профессии и курсы

Как сделать самодельную паяльную станцию с феном своими руками

Термовоздушная паяльная станция своими руками подходит для демонтажа элементов. Схема изготовления устройства выглядит так:

• Для нагнетания воздуха в термофен берут вентилятор от компьютера на 40 мм. Из нихромовой проволоки диаметром 0,8 мм делают нагревательную спираль путем наматывания на металлическую трубку. Центральный провод при этом продевают внутрь, сначала раздвигая витки, а потом сдвигая их обратно.
• Корпус нагревателя изготавливают из оболочки резистора на 10 Вт. Один из закатанных краев спиливают напильником, после чего извлекают внутреннюю часть элемента.
• Для создания воздуховода можно использовать обычную консервную банку. Ее обрезают в верхней части, раскраивают по шву и расправляют, чтобы получить ровный прямоугольник из жести. В соответствии с чертежом на тонкий металл наносят разметку, проделывают отверстия для силового кабеля и креплений ручки. Жесть сгибают по пунктирным линиям, получившийся корпус дополнительно обрабатывают герметиком или пропаивают.
• Винтами на воздуховоде закрепляют ручку. В качестве нее используют пластиковый корпус от большого шприца. Для нагревателя изготавливают сопла, отвечающие за геометрию воздушного потока. Их вставляют в металлическую трубку, а потом прижимают свернутым листком стеклоткани или слюды.
• В корпус нагревателя вставляют спираль. На трубку наматывают несколько слоев стеклоткани для обеспечения термоизоляции. Нагреватель вставляют в воздуховод так, чтобы свободные концы спирали попали в отверстия клеммника. Деталь надежно фиксируют винтом. Концы спирали также закрепляют в гнездах, кабели от нагревателя и вентилятора продевают сквозь ручку фена. Оставшееся отверстие заглушают кусочком поролона, чтобы обеспечить герметичность.

На последнем этапе остается установить вентилятор в воздуховод и как следует закрепить. Паяльный фен вставляют в держатель и подключают вентилятор и нагревательный элемент к источнику питания. Регулировку температуры можно проводить при помощи термопары электронного термометра. Также допустимо ориентироваться по цвету свечения спирали внутри устройства.

Внимание! Для изготовления нагревателя в паяльной станции лучше брать металл — керамика и стекло плохо реагируют на перепады температуры.

Несмотря на простую конструкцию, паяльная станция с феном способна выдавать поток с температурой около 500 °С

Из чего можно сделать паяльную станцию

Паяльная станция — полезное в быту, но довольно дорогое устройство. При отсутствии свободных средств сделать приспособление можно своими руками.

Чаще всего основой для паяльной станции в домашних условиях служат:

• старые утюги;
• автомобильные прикуриватели;
• обычные паяльники;
• галогеновые нагреватели.

Как сделать инфракрасную паяльную станцию с нижним подогревом своими руками

Собрать станцию с нижним нагревом немного сложнее, чем сделать обычный ИК-паяльник. Однако справиться с задачей своими руками вполне реально.

• Из старого галогенового обогревателя извлекают рефлектор и четыре лампы. На основе корпуса ПК или алюминиевых уголков для них делают защитную коробку. Проводку обогревателя необходимо сохранить, чтобы подключить демонтированные элементы к сети уже в новом устройстве.
• Из отрезков металлического профиля выполняют систему удержания печатных плат. Для непосредственного закрепления обрабатываемых электросхем используют обычные болты и гайки, ослаблять и закручивать которые можно при помощи отвертки.
• Чтобы инфракрасная паяльная станция работала без сбоев, необходимо установить две термопары для контроля температуры сверху и снизу печатной платы. Удобнее всего использовать гибкие шланги для душевой лейки. В них продевают провода для термопары и стальную проволоку, при помощи которой прикручивают конструкцию к корпусу.
• На следующем этапе необходимо установить на паяльную станцию верхний нагреватель. В качестве последнего можно использовать готовое керамическое устройство мощностью 450 Вт, доступное к покупке на Алиэкспрессе или в других магазинах. Из листового железа для нагревателя сгибают корпус, затем закрепляют его на подвижной ноге от настольной лампы. Последнюю фиксируют на нижней части устройства.

На последнем этапе нужно подключить паяльную станцию с нижним нагревом к контроллеру Arduino ATmega2560. Помимо девайса, в готовый или выполненный своими руками металлический корпус помещают дисплей, блок питания и два твердотельных реле. На заднюю стенку контроллера монтируют также вентилятор для охлаждения.

При монтаже держателя нужно убедиться, что ИК-головка из выбранного положения сможет перемещаться над всей поверхностью станции

Как сделать инфракрасную паяльную станцию для пайки BGA своими руками

Паяльную станцию ИК своими руками можно сделать с применением автомобильного прикуривателя. Порядок работ следующий:

• Прикуриватель разбирают и сохраняют только шпильку со спиралью в качестве основы.
• Раскручивают дешевый паяльник и оставляют в нем изоляторы, в которые вставляют ножку с прикуривателем. Конструкцию закрепляют размотанной нихромовой проволокой.
• Контакты сетевого шнура паяльника соединяют со шпилькой прикуривателя и изолируют стеклотканью.
• Спираль приваривают к кожуху или фиксируют при помощи холодной сварки и болтов небольшого размера.
• В ручку устройства встраивают микровыключатель, предотвращающий быстрый износ агрегата.

Самодельная паяльная станция ИК разогревается за несколько секунд. Устройство подходит для работы с толстыми платами и чувствительными элементами.

Внимание! При желании к паяльной станции можно подключить диммер. Но удобнее регулировать температуру, меняя расстояние между раскаленной головкой прибора и обрабатываемым элементом.

Преимуществом паяльной станции из автомобильного прикуривателя являются ее компактные размеры

Как сделать индукционную паяльную станцию своими руками

Паяльную станцию с быстрым разогревом можно сделать на основе полевых транзисторов IRFZ44N. Алгоритм изготовления выглядит так:

• Два полевых транзистора монтируют на подложку при помощи винтов. Истоки соединяют общей шиной. Между триодами напаивают выпрямительные диоды.
• Два резистора 1 кОм с мощностью 0,25 Вт одной соединяют друг с другом и с затвором транзистора. Также в конструкцию подпаивают дроссель на 220 мкГн.
• На ферритовый тороидальный сердечник семью витками наматывают медную проволоку с сечением 0,8 мм для создания трансформатора. После этого одну обмотку шунтируют.
• Центральный провод трансформатора прикрепляют ко второй ножке дросселя, боковые соединяют со стоками транзисторов. В кольцо вставляют металлический сердечник, следя за тем, чтобы он не соприкасался с обмотками. Затем с двух сторон к нему прикрепляют контакты для жала.
• В качестве рабочего элемента паяльника разрешается взять обычную канцелярскую скрепку. Она может быть сделана как из меди, так и из латуни. Последний вариант считается предпочтительным, поскольку нагреваться наконечник будет примерно до 170 °С.

На заключительном этапе остается оснастить конструкцию переключателем включения и подать напряжение. «Плюс» подключают к центральной точке, «минус» — на истоки транзисторов.

Внимание! Индукционный паяльник своими руками подходит для выпаивания светодиодов и SMD деталей, а также для выжигания по дереву.

Индукционная паяльная станция своими руками питается от источника напряжения 8-12 В

Заключение

Паяльная станция своими руками по надежности и мощности обычно уступает покупной. Но ее неоспоримым преимуществом является дешевизна, поэтому для домашнего применения самодельный агрегат подходит хорошо.

https://youtube.com/watch?v=Hr1zT3rbgZw%3Ffeature%3Doembed