Simple Solder MK936 SMD. Паяльная станция на SMD-компонентах своими руками / Хабр

Описание

Паяльная станция отличается от простого сетевого паяльника тем, что в ней есть стабилизация температуры. И это очень важно при работе с различной мелочью. Сетевой паяльник всегда рассеивает одну и ту же мощность. То есть если он лежит на месте, то может нагреться даже до 500 градусов, а когда вы начинаете паять, то резко остывает.

С другой стороны, если в паяльник встроена термопара, то можно организовать обратную связь. Это дает возможность регулировать мощность на нагревателе с целью поддержания стабильной температуры.

Нашей целью была разработка именно паяльной станции на базе распространенного и дешевого паяльника с термопарой. Она обладает следующими характиеристиками:

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 энкодера
12. Светодиод для отображения состояния паяльника (нагрев/работа)

Автоматическая

Все паяльные станции позволяют автоматически поддерживать заданную температуру в точке пайки. Тем не менее зачастую выделяют особый класс «автоматических станций». Автоматическая паяльная станция имеет широкие возможности по полностью автоматизированному поддержанию не просто заданной температуры.

Это позволяет выполнять автоматизированную пайку деталей с применением «паяльной пасты» в строгом соответствии с рекомендациями производителей радиодеталей. Автоматическую паяльную станцию можно сделать в виде «паяльной печки». В качестве основы подойдёт недорогая кухонная печь небольшого объёма. Для точного контроля температуры внутри печи монтируются датчики (обычно используют термопары).

Стандартные покупные модули управления с дисплеями позволяют удобным образом задавать температуру и даже термопрофиль.

В результате получим вполне профессиональный аппарат. Заводские аналоги такой автоматической паяльной станции не только дороги, но и дефицитны. Термопечь, изготовленная своими руками, не только поможет при пайке, но и порадует кулинаров тем, что позволит очень точно выдерживать нужную температуру при готовке.

Анонс

Сейчас мы работаем над разработкой паяльного фена и нам очень интересно ваше виденье основных характеристик такого устройства, чтобы вы захотели собрать его. Мы будем очень признательны, если вы ответите несколько вопросов

(в конце можно будет посмотреть ответы других пользователей).

Спасибо за уделенное внимание!

Видео

Также мы подготовили видео-инструкцию:

Видео сборки

Для тех, кто любит смотреть как другие работают:

Для чего нужна паяльная станция

Паяльная станция, в отличие от простого паяльника, – система более усовершенствованная. Она позволяет спаять мелкие детали, такие, к примеру, как SMD-компоненты, контролировать нагрев на табло, программировать кнопки. Кроме того, благодаря бесконтактной системе пайки перегрев соседних элементов здесь исключён.

Паяльная станция бесконтактного типа относится к современным системам пайки. К примеру, нагрев с помощью термофена помогает мастерам в ремонте бытовых электроприборов и мобильников. А вот с помощью ИК-систем можно производить монтаж и демонтаж микросхем (даже формата BGA).

Завершение сборки

Теперь можно прикрутить плату к лицевой панели. Допускается при этом использовать обычные стойки высотой 10мм, но мы подготовили специальные стойки, обеспечивающие лучшую фиксацию платы. Модель для 3D-печати также можно будет найти в конце статьи.

Боковые стенки устанавливаются без каких-либо креплений. Теперь остается только вставить в пазы заднюю крышку, закрутить гайки, продернуть провода для питания через отверстие и закрепить их при помощи кабельных хомутов. Помните, что детали из оргстекла достаточно хрупкие и не перетягивайте крепеж!

Изготовление корпуса и нагревательных элементов

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.

Важно! Возьмите с собой рулетку. Ваша задача – найти противень оптимальной ширины и глубины. Размеры зависят от высоты ИК-излучателей и их количества.

Инфракрасная паяльная станция своими руками

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.

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.

Как сделать своими руками термовоздушную паяльную станцию

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.

Монтаж печатной платы

При сборке удобно пользоваться сборочными чертежами:

Начать необходимо с установки SMD-компонентов. Установите элементы на платы согласно перечню элементов. При установке элементов важно следить за ориентацией танталовых конденсаторов и операционного усилителя. Первый вывод DA2 определяется по скосу на корпусе.

Если все собрано верно, то плата должна выглядеть следующим образом

Обратите внимание, что мы использовали резисторы на 1кОм без маркировки.Далее необходимо установить выводные элементы на плату в соответствии с перечнем элементов. Длинный вывод светодиода – плюс. Семисегментный индикатор устанавливается “точками” вниз.

Вот так выглядит лицевая сторона печатной платы в сборе:

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.

Для справки! Некоторые устройства оборудованы специальной подставкой, которая нагревает печатную плату во время пайки, что помогает избежать её деформации.

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.

В качестве ещё одного дополнительного элемента может выступать специальный инфракрасный нагреватель. Принцип его похож на работу термофена, он нагревает не место стыка, а определённую площадь. Однако, в отличие от термофена, здесь отсутствует поток тёплого воздуха.

Особенности изготовления своими руками паяльной станции на arduino (ардуино)

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.

Особенности изготовления своими руками паяльной станции на atmega8 (атмега8)

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.

Паяльный фен своими руками: универсальная схема

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.

Приступаем к поиску деталей для сопла. Лучше всего для этого подойдёт труба из керамики или фарфора. Оставляем небольшой зазор между стенками сопла и спиралью. Сверху поверхность обматываем изоляционными материалами. Можно использовать асбестовый слой, стекловолокно и т.д.

Принципиальная схема

Схема предельно простая. В основе всего микроконтроллер Atmega8. Сигнал с термопары 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.

Прошивка контроллера и настройка

HEX-файл для прошивки контроллера также будут в конце статьи. Фьюз-биты должны остаться заводскими, то есть контроллер будет работать на частоте 1МГц от внутреннего генератора.

Первое включение производится до установки микроконтроллера и операционного усилителя на плату. В первую очередь необходимо проверить схему питания. Для этого на плату надо подать постоянное напряжение питания от 12 до 24В и проконтролировать, что на выходе стабилизатора DA1 присутствует напряжение питания 5В. После этого при отключенном питании с соблюдением положения ключа устанавливаются микросхемы DA1 и DD1 в панельки.

Теперь при повторном включении должны заработать следующие функции: на индикаторе будет отображаться температура, энкодер будет ее изменять, паяльник начнет нагреваться, 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 подкрутить коэффициент усиления операционника многооборотным подстроечным резистором R4.

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 и откалибрована, можно аккуратно, чтобы не потрескались детали, установить лицевую панель.

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.

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

К сведению! Существуют комбинированные станции, позволяющие проводить как монтажные, так и демонтажные работы. Они снабжены двумя видами паяльников, различающихся по мощности.

Сборка и настройка работы паяльной станции

Мощность паяльной станции, как мы уже замечали выше, обычно находится в пределах от 24 до 40 Ватт. Однако если вы планируете паять шины питания и проводники, то мощность прибора должна быть увеличена от 40 до 80 Ватт.

Подробнее о том, как паять феном от паяльной станции, смотрите в этом видео.

Сборка и регулировка работы паяльной станции

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.

Сборка корпуса и объемный монтаж

Подключение питания и паяльника производится по следующий схеме:

Перед сборкой корпуса необходимо подготовить выключатель и разъем. Выключатель надо подключить в разрыв красного провода так, чтобы на одном контакте выключателя был короткий отрезок красного толстого провода, а на втором длинный.

К первому и пятому контактам разъема паяльника требуется подключить короткие красные провода, а к остальным черные.

На выключатель и разъем необходимо надеть термоусадочные трубки и залудить все свободные концы проводов, чтобы потом удобнее их было прикручивать в клеммы.

Далее необходимо установить выключатель и разъем паяльника на лицевую панель. Обратите внимание, что выключатель может устанавливаться туго и может возникнуть необходимость доработать прорезь под него надфилем.

Затем следует подключить первый контакт разъема к первому контакту платы, второй ко второму, и т.д. в соответствии с приведенным ранее рисунком. К плюсу питания на плате надо подключить красный короткий провод от выключателя, а к минусу черный провод.

Система управления паяльной станцией

Для сборки системы управления самодельной паяльной станции типа фен своими руками в ней необходимо разместить два реостата: один регулирует входящий поток, другой − мощность нагревательного элемента. А вот выключатель обычно делается один как для нагревателя, так и для нагнетателя.

Здесь очень важно правильно подключить провода, чтобы они соотносились с реостатами.

Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю.

Система управления паяльной установкой

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.

Список компонентов

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

1. BQ1. Энкодер EC12E24204A8
2. C5. Конденсатор танталовый 35В, 10мкФ, типоразмер С
3. C1-C4, C7-C9. Конденсаторы керамические 0.1мкФ в корпусе 0805
4. C6. Конденсатор танталовый 16В, 22мкФ, типоразмер С
5. DD1. Микроконтроллер ATmega8A-AU в корпусе TQFP32
6. DA1. Стабилизатор L7805ACD2T-TR на 5В в корпусе D2PAK
7. DA2. Операционный усилитель LM358ADT в корпусе SO8
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. R1,R6. Резисторы 300 Ом, корпус 0805 — 2шт
11. R4, R7-R20. Резисторы 1кОм, корпус 0805 — 15шт
12. R3. Резистор 100кОм, корпус 0805
13. R5. Резистор 1МОм, корпус 0805
14. R2. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
15. VT1. Полевой транзистор IRF3205SPBF в корпусе D2PAK
16. VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе SOT323 — 3шт
17. XS2. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
18. XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
19. XS3. Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
20. XS4. Разъем программирования PLS-06
21. Разъем для подключения паяльника
22. Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
23. Паяльник. О нем мы еще позже напишем
24. Детали из оргстекла для корпуса (ссылки на файлы для резки оргстекла в конце статьи)
25. Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
26. Стойки. Их также можно напечатать, но можно использовать обычные втулки с отверстием 3мм и высотой 10мм
27. Винт М3х60 — 4шт
28. Гайка М3 — 8шт
29. Шайба М3 — 4шт
30. Шайба М3 увеличенная — 8шт
31. Шайба М3 гроверная — 8шт
32. Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка

Вот так выглядит набор всех деталей:

Список радиоэлементов

Ссылки

Прямые ссылки на все необходимые файлы для скачивания вы сможете найти на

У этого устройства также есть версия на односторонней плате с использованием только выводных компонентов. Найти ее можно здесь

Еще раз хочу подчеркнуть, что мы предоставляем все необходимую и очень подробную информацию для самостоятельного изготовления этого устройства, и дополнительно предоставляем возможность приобрести его в виде набора (один, два, три).

P.S.: а еще мы готовим фен) спасибо за интерес к нашей деятельности!

Техника безопасности

Кроме паров припоя, вредными являются также пары флюсов.

Следует следить за качеством вентиляции (а лучше всего работать под вытяжкой). Не следует также забывать, что паяльная станция является электроприбором, который питается от бытовой сети 220 В. Соблюдайте общепринятые правила электробезопасности.

Заключение

Эта простая паяльная станция, сделанная при поддержке группы

, сильно изменит ваше впечатление о пайке, если вы паяли до этого только обычным сетевым паяльником!

О паяльнике надо сказать еще пару слов. Это самый простой паяльник с датчиком температуры. У него обычный нихромовый нагреватель и самое дешевое жало. Жало лучше заменить, например, на такое. Подойдет любое с внешним диаметром 6,5мм, внутренним 4мм, и длиной хвостовика 25мм.