Паяльная станция на жалах Hakko T12

Технические характеристики

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.

1. Питание от источника постоянного напряжения 12-24В
2. Потребляемая мощность, при питании 24В: 50Вт
3. Сопротивление паяльника: 12Ом
4. Время выхода на рабочий режим: 1-2 минуты в зависимости от питающего напряжения
5. Предельное отклонение температуры в режиме стабилизации, не более 5ти градусов
6. Алгоритм регулирования: ПИД
7. Отображение температуры на семисегментном индикаторе
8. Тип нагревателя: нихромовый
9. Тип датчика температуры: термопара
10. Возможность калибровки температуры
11. Установка температуры при помощи экодера
12. Светодиод для отображения состояния паяльника (нагрев/работа)

Назначение

Чтобы создать современный гаджет или иное изделие, в основе которого используются микросхемы, нужно выполнить качественные швы в ограниченном пространстве. Пайка некоторых деталей производится при значительном усилении, даже под микроскопом. Только наличие паяльной станции дает возможность добиваться удовлетворительных характеристик в работе.

Покупные станции обязательно включают в состав несколько основных компонентов:

• Контрольно-управляющий модуль. Он помогает пользователю ориентироваться на режимы работы: сила тока, напряжение, температура жала, расход воздуха и ряд иных показателей.
• Паяльник, способный расплавлять определенный тип припоя. Перегрев гораздо выше заданных значений вызывает образование шлака, который не позволяет добиваться приемлемого качества.
• Пинцет с внутренним нагревателем способен помочь в монтаже и демонтаже микроэлементов и SMD-компонентов.
• Фен с терморегулятором для прогрева локального пространства и пайки групп контактов (микросхем) окажет помощь в сложном пространстве.
• Инфракрасный тепловой источник для прогрева большой площади на платах, а также групповой монтаж.
• Направленный тепловой излучатель для точечного нагрева пространства поможет выполнить миниатюрную работу.
• Приспособления для отсоса припоя после выпайки деталей.
• Вспомогательная арматура, держатели, специальные приспособления для пространственного соединения деталей. Антистатические устройства для мастера, а также коврики для размещения деталей и комплектующих.

Кроме перечисленного, станции комплектуются стойками для размещения инструмента с пружинными держателями. В зависимости от сложности и комплектации меняется цена на установку.

Схема регулятора паяльной станции

Схема предельно простая. В основе всего микроконтроллер Atmega8. Сигнал с оптопары подается на операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (для калибровки) и затем на вход АЦП микроконтроллера. Для отображения температуры использован семисегментный индикатор с общим катодом, разряды которого включены через транзисторы.

При вращении ручки энкодера BQ1 задается температура, а в остальное время отображается текущая температура. При включении задается начальное значение 280 градусов. Определяя разницу между текущей и требуемой температурой, пересчитав коэффициенты ПИД-составляющих, микроконтроллер при помощи ШИМ-модуляции разогревает паяльник.Для питания логической части схемы использован простой линейный стабилизатор DA1 на 5В.

• DD1 – lm358;
• DD2 – TL431;
• VS1 – BT131-600;
• VS2 – BT136-600E;
• VD1 – 1N4007;
• R1, R2, R9, R10, R13 – 100 Ом;
• R3,R6,R8 – 10 кОм;
• R4 – 5,1 кОм;
• R5 – 500 кОм (подстроечный, многооборотный);
• R7 – 510 Ом;
• R11 – 4,7 кОм;
• R12 – 51 кОм;
• R14 – 240 кОм;
• R15 – 33 кОм;
• R16 – 2 кОм (подстроечный);
• R17 – 1 кОм;
• R18 – 100 кОм (переменный);
• C1, C2 – 1000uF 25v;
• C3 – 47uF 50v;
• C4 – 0,22uF;
• HL1 – зелёный светодиод;
• F1, SA1 – 1A 250v.

Цель и задачи применения

Паяльные станции используются в радиотехнике и сопутствующих направлениях производства и творчества. Пользователи применяют инструмент для выполнения разных видов работ.

1. Пирография – выполнение рисунков с помощью тепловых приспособлений. Нагревая отдельные участки заготовок, добиваются изменения положения термопластичных элементов. Создаются композиции из пластиков одного цвета или многоцветные композиции.
2. Сваривать пластики, при изготовлении корпусов, шкатулок или иных плоских и пространственных изделий.
3. Выполнение монтажа, ремонта и иные целевые работы. Некоторые виды работ возможны только при использовании фенов, плавящих частицы пластика, не перегревая его.
4. Для сборки электронных устройств и приборов.
5. Пайки и монтажа электронных схем в электронике.
6. Лужение и подготовка для сложного монтажа массивных деталей и узлов, соединяемых при расплавлении припоя.
7. Для сварки в ограниченном пространстве.
8. Пайкой SMD-компонентов, их монтажа и демонтажа на платах.
9. Для усадки термоусадочной изоляции по завершении работ.

Монтаж печатной платы

То есть осталось всего навсего подвести к плате питание и подключить разъем паяльника.К разъему паяльника требуется припаять пять проводов. К первому и пятому красные, к остальным черные. На контакты надо сразу надеть термоусадочную трубку, а свободные концы проводов залудить.К выключателю питания следует припаять короткий (от переключателя к плате) и длинный (от переключателя к источнику питания) красные провода.

Далее необходимо скрутить винтами левую и заднюю стенки корпуса. Помните, что оргстекло — хрупкий материал, и не перетягивайте резьбовые соединения!

На следующем этапе все эти части собираются вместе. Устанавливать контроллер, операционный усилитель и прикручивать лицевую панель не нужно!

Обзор конструкций паяльных станций

Станции для пайки различаются по назначению, а также комплектации оборудования, входящего в их состав. Их классифицируют по основным параметрам.

Контактные станции

Подобные паяльные станции оборудуются паяльниками, которые взаимодействуют с расплавленными припоями. В их составе имеются сами паяльники со сменными жалами, а также блоки управления, поддерживающие заданный температурный режим.

Наиболее продвинутые конструкции автоматически включаются только в момент изменения положения паяльника в пространстве. Если его помещают на стойку, то питание отключается, нагрев прекращается.

Нагревать можно не только жало. Нагревается и поток воздуха, который используется для прогрева пространства. Они оснащены вентилятором (некоторые даже можно считать компрессорными) и нагревателем.

Подобный инструмент способен производить групповой монтаж и демонтаж. Сразу несколько контактов микросхемы припаиваются по всем точкам на плате. Аналогично при необходимости замены производится и демонтаж детали.

Наличие подобных инструментов позволяет эффективно использовать пространство при изготовлении компактных установок.

У инструмента с кварцевым и керамическим нагревателями пайка выполняется бесконтактным способом. Сам инструмент используется только для нагревания области пайки. Жало не касается деталей и припоя.

ИК-излучатель расположен на удалении от зоны пайки. Он только прогревает ограниченную площадь в заданном месте.

Современная паяльная станция сочетает в своем составе несколько типов оборудования. Главное отличие от бытовых паяльников – это разогрев до заданных параметров. При необходимости легко изменить обрабатываемые пространства и величину нагрева.

https://www.youtube.com/watch?v=M8KkcOCOOss

Промышленные паяльные станции изготавливаются не только универсальными. Некоторые имеют узкое направление использования:

• для монтажа на удаленном расположении деталей;
• для демонтажа элементов;
• комбинированные устройства;
• ремонтные установки.

Наиболее развитые конструкции оснащены цифровыми регуляторами.

Аналоговые паяльные станции оснащаются приборами с обратной связью. Их работа регулируется задаваемыми температурными интервалами. При получении сигнала, что достигнут предельный режим, происходит автоматическое отключение прибора.

Некоторые пользователи считают, что подобные устройства помогают выполнять быстрый и качественный монтаж электронных схем и установок.

Список компонентов

Для сборки печатной платы и корпуса потребуются следующие компоненты и материалы:

1. BQ1. Энкодер EC12E24204A8
2. C1. Конденсатор электролитический 35В, 10мкФ
3. C2, C4-C9. Конденсаторы керамические X7R, 0.1мкФ, 10%, 50В
4. C3. Конденсатор электролитический 10В, 47мкФ
5. DD1. Микроконтроллер ATmega8A-PU в корпусе DIP-28
6. DA1. CСтабилизатор L7805CV на 5В в корпусе TO-220
7. DA2. Операционный усилитель LM358DT в корпусе DIP-8
8. HG1. Семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом BC56-12GWA.Также на плате предусмотрено посадочное место под дешевый аналог.
9. HL1. Любой индикаторный светодиод на ток 20мА с шагом выводов 2,54мм
10. R2,R7. Резисторы 300 Ом, 0,125Вт — 2шт
11. R6, R8-R20. Резисторы 1кОм, 0,125Вт — 13шт
12. R3. Резистор 10кОм, 0,125Вт
13. R5. Резистор 100кОм, 0,125Вт
14. R1. Резистор 1МОм, 0,125Вт
15. R4. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
16. VT1. Полевой транзистор IRF3205PBF в корпусе TO-220
17. VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе TO-92 — 3шт
18. XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
19. Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
20. Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
21. Радиатор для стабилизатора FK301
22. Колодка для корпуса DIP-28
23. Колодка для корпуса DIP-8
24. Разъем для подключения паяльника
25. Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
26. Паяльник. О нем мы еще позже напишем
27. Детали из оргстекла для корпуса (файлы для резки в конце статьи)
28. Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
29. Винт М3х10 — 2шт
30. Винт М3х14 — 4шт
31. Винт М3х30 — 4шт
32. Гайка М3 — 2шт
33. Гайка М3 квадратная — 8шт
34. Шайба М3 — 8шт
35. Шайба М3 гроверная — 8шт
36. Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка

Изготовление самодельной паяльной станции

Для самодельной паяльной станции необходимо приобрести:

1. Розетку для подключения паяльника.
2. Диммер – устройство для регулирования мощности подключаемых электрических приборов.
3. Набор проводов и метизов для монтажа.
4. Ламинированный ДВП для изготовления корпуса паяльной станции.

Остается разобраться, как сделать несложное устройство, которое поможет в дальнейшей работе. Кажется, что проще некуда.

Пошаговое изготовление станции

Чтобы изготовить простую паяльную станцию, нужны обычные паяльники. Мощность первого составляет 100 Вт, второй имеет нагреватель на 40 Вт.

Простое включение без промежуточного блока показывает, что на жале паяльника образуется нагар. Он происходит из-за перегрева жала в процессе нагревания. Нужно устройство, которое ограничит температуру нагрева. Для монтажа деталей на плате достаточно только расплавить припой. Застывая, он надежно соединит детали.

Приобретены основные комплектующие изделия: розетка для внутреннего монтажа; диммер, рассчитанный на 100 Вт.

У диммера имеются монтажные отверстия. Одно предназначено для соединения к общей сети, другое используется для подключения к инструменту.

Из ламинированного ДВП выпиливаются детали для изготовления корпуса. С помощью клеевого пистолета будет произведена сборка корпуса в единую пространственную конструкцию.

Прорезаны необходимые отверстия и производится спайка деталей. Прибор обретает нужный вид.

https://www.youtube.com/video/81AnX6Y_gk0

Нижняя крышка будет отъемной. Устанавливаются специальные клеммы, для винтов.

Остается установить детали внутрь корпуса паяльной станции.

После установки диммера выполняется монтаж розетки.

Устройство собрано. Нужно выполнить тестирование. Для удобства работы требуется градуировка.

Включение при установке диммера на максимальную мощность показывает, что перегрев не устранен. Нужно снижать силу тока, подаваемую на паяльник.

Чтобы градуировать паяльную станцию подключение выполняется через амперметр. Его соединяют последовательно нагрузке. Остается только контролировать значение силы тока, отмечая их на диммере.

Подводя контакт прибора в вилке паяльника, проверяют величину протекающего тока. Наблюдают за нагревом жала.

Для каждого измеренного значения наносят отметки на неподвижном диске диммера. В дальнейшем достаточно будет устанавливать разные режимы, чтобы контролировать работоспособность паяльника.

Градуируется весь неподвижный диск.

Для любого положения поворотного движка нанесены риски. Им соответствует определенная сила тока, а также и мощность, передаваемая на паяльник.

С помощью припоя определенной марки уточняются температурные значения. Каждой мощности соответствует своя температура разогрева жала.

Паяльная станция работает отлично. Припой на жале не выгорает. Он только расплавился.

Изготовлено работоспособное устройство.

Вот такой вид будет иметь блок управления. Цифровой индикатор покажет температуру разогрева жала и воздушного потока. Общий выключать, ручки управления помогут установить нужный режим.

Предусматривается использование паяльника на 24 В. Он приобретается в интернет-магазине. Нужно приспособить его для установки в паяльной станции. Для управления питанием в паяльнике используется шариковый включатель. При определенном положении шарики включают контакт, в другом положении питание отключается.

Выполняется установка включателя в корпус паяльника. Меняя положение шарикового контакта, проверяют его работоспособность. Теперь в определенном положении паяльника он выключится сам.

Подключается блок питания. Теперь контролируется нагрев по показаниям индикатора. С паяльником на 24 В основные работы завершены.

Электрический фен также рассчитан на 24 В. В комплекте к нему имеется схема подключения к блоку питания.

Паяльная станция выполняется по прилагаемым электрическим схемам. Параметры используемых деталей показаны на фото.

По приложенным схемам спаяна плата для управления режимами работы фена. Поворачивая один регулятор, добиваются изменения скорости вращения крыльчаток вентилятора. Другим регулятором меняется величина напряжения на нагревателе.

Передняя панель. Ее только вырезали из текстолита. Остается нанести недостающую информацию.

Внутри корпуса от дисковода выполнен монтаж основных элементов паяльной станции.

На пленке выполнена печать. Сама пленка с информацией крепится на двухстороннем скотче. Теперь передняя панель получает товарный внешний вид.

Производится тестирование рабочих режимов паяльника.

Включается фен. У него в комплекте имеется несколько наконечников. Они различаются по размерам.

Подставив руку, монтажник проверяет нагрев воздушного потока.

На дополнительной стойке будут размещаться инструменты паяльной станции. Зеленая ручка у обычного паяльника на 220 В.

Тестирование паяльника. Выполняется пайка SMD-компонента.

SMD-компонент припаян грамотно. Тонкий монтаж выполняется с помощью тонкого жала

Жало паяльника меняется довольно легко.

Более мощное жало помогает паять толстые провода.

Фен может прогреть площадку достаточно большого размера. Возможен групповой монтаж и демонтаж деталей.

Микросхема через 10 секунд отпаяна.

Тестирование паяльной станции завершено. Она готова к работе.

Паяльная станция помогает мастеру организовать выполнение сложных задач.

Прошивка контроллера и настройка

HEX-файл для прошивки контроллера вы сможете найти в конце статьи. Фьюз-биты должны остаться заводскими, то есть контроллер будет работать на частоте 1МГц от внутреннего генератора.Первое включение следует производить до установки микроконтроллера и операционного усилителя на плату. Подайте постоянное напряжение питания от 12 до 24В (красный должен быть » «, черный «-«) на схему и проконтролируйте, что между выводами 2 и 3 стабилизатора DA1 присутствует напряжение питания 5В (средний и правый выводы).

После этого отключите питание и установите микросхемы DA1 и DD1 в панельки. При этом следите за положением ключа микросхем.Снова включите паяльную станцию и убедитесь, что все функции работают правильно. На индикаторе отображается температура, энкодер ее изменяет, паяльник нагревается, а светодиод сигнализирует о режиме работы.

Далее необходимо откалибровать паяльную станцию.Оптимальный вариант при калибровке – использование дополнительной термопары. Необходимо выставить требуемую температуру и проконтролировать ее на жале по эталонному прибору. Если показания различаются, то произведите подстройку многооборотным подстроечным резистором R4.

При настройке помните, что показания индикатора могут отличаться незначительно от фактической температуры. То есть, если вы установили, например, температуру «280», а показания индикатора в небольшой степени отклоняются, то по эталонному прибору вам нужно добиваться именно температуры 280°С.Если под рукой нет контрольного измерительного прибора, то можно установить сопротивление резистора около 90кОм и потом подбирать температуру опытным путем.После того, как паяльная станция проверена, можно аккуратно, чтобы не потрескались детали, установить лицевую панель.

Заключение

Это простая паяльная станция сильно изменит ваше впечатление о пайке, если вы паяли до этого обычным сетевым паяльником. Вот так она выглядит, когда сборка завершена.О паяльнике надо сказать еще пару слов. Это самый простой паяльник с датчиком температуры. У него обычный нихромовый нагреватель и самое дешевое жало. Мы рекомендуем вам сразу приобрести для него сменное жало. Подойдет любое с внешним диаметром 6,5мм, внутренним 4мм, и длиной хвостовика 25мм.