Паяльная станция своими руками

Варианты постройки паяльной станции

Среди всякого полезного и не очень набора информации, имеющегося в сети, можно отыскать массу схем и устройств самодельной разработки, вплоть до вариантов изготовления самодельных термопар и фенов. На практике, для перепайки и прогрева электронных компонентов материнских плат и видеокарт компьютеров, станций управления и прочей микропроцессорной техники чаще всего используют два типа установки:

• Конструкция, работающая на принципе передачи тепла раскаленным воздухом. Собирается такая термовоздушная паяльная станция своими руками достаточно просто, но при одном условии, большую часть компонентов необходимо покупать готовыми, а не пытаться сделать кустарным способом;
• Бесконтактная установка работает по принципу теплового излучателя. Инфракрасная паяльная станция своими руками собирается на основе мощных галогеновых ламп и системы отражателей. Для управления нагревом используются программные возможности ноутбука.

Самой крутой паяльной станцией, работоспособность которой подтверждена на практике, признана установка, изготовленная из отражательного зеркала и мощной галогеновой лампы на 500Вт.

Но для пайки или прогрева такой девайс будет смертельно опасен, потому что главным критерием при выборе варианта паяльной станции должна быть управляемость нагрева поверхности с точностью до 1оС.

Принцип работы и общие характеристики

Схема паяльной станции с феном состоит из основного блока и манипулятора-термофена, в котором происходит нагревание воздуха. Такие приборы используют для ремонта бытовой техники и мобильных телефонов. По способу формирования воздушного потока станции делятся на:

1. Турбинные – воздух подается с помощью маленького крыльчатого электромотора, встроенного в термофен.
2. Компрессорные – подача воздуха осуществляется компрессором, который расположен в основном блоке.

Выбор паяльной станции с феном делают, исходя из характеристик этих разновидностей. Основное отличие компрессорных станций от турбинных заключается в том, что последние способны формировать больший поток воздуха, но плохо проталкивают воздух через узкие отверстия, а компрессорные – наоборот, более эффективны в тех случаях, когда воздуху нужно пройти через узкие насадки, которые используют для пайки в труднодоступных местах.

Принцип работы термовоздушной паяльной станции довольно прост: поток воздуха проходит через керамический или спиралевидный нагреватель, находящийся в трубке термофена, нагревается до установленной температуры, а затем через специальные насадки выходит на паяемую деталь.

В сравнении с другими станциями, в частности, с инфракрасными, недостатки термовоздушных станций состоят следующем:

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

Преимущество заключается в том, что турбовоздушные станции намного дешевле.

Строим воздушную паяльную станцию малой мощности

Конструкция паяльной станции состоит из четырех основных элементов:

• Платы управления процессом нагрева;
• Корпуса;
• Блока питания;
• Фена и паяльника.

Блок питания и корпус подбирают в соответствии с имеющимися ресурсами. Остальные узлы придется покупать или делать собственноручно.

Главным рабочим органом паяльной станции является фен с электрической спиралью и кулером, продувающий горячий воздух на поверхность пайки или микрочипа. Устройство его несложное, и при желании можно намотать нихровомовую спираль от обыкновенного низковольтного паяльника на керамическую трубку.

Нагревательный элемент изолируют несколькими слоями стеклоткани. Нихром не будет нагреваться до состояния раскаленного металла, но заизолировать поверхность необходимо хотя бы для того, чтобы металлическая поверхность не окислялась. На выходе из нагревательного устройства необходимо установить керамическое кольцо или сопло, диаметром 8-10 мм.

Для организации наддува можно использовать кулер от компьютера, или взять за основу корпус с двигателем и вентилятором от походного фена. Но в этом случае придется разрабатывать свой вариант управления оборотами двигателя и напором воздушного потока.

Совет! Существует немало схем с ручным управлением, в которых подачу воздуха в нагревательный элемент предлагают организовать с помощью вынесенного компрессора.

Из практики можно сказать, что управление подачей воздуха паяльной станции должно быть только автоматическим, в противном случае включение-выключение клапана перепуска давления сделает процесс пайки настоящей мукой, а не работой.

Кроме того, в конструкции фена должна быть установлена термопара, с помощью которой, собственно, и регулируется температура воздуха.

Схему подключения фена можно выполнить так, как указано на рисунке ниже.

От того, насколько удобным и безопасным в работе получится конструкция фена, зависит качество пайки, поэтому, если у вас нет желания морочить голову самоделками, то можно купить обычный фен от настольной паяльной станции Luckey, модель702, и просто адаптировать ее к плате управления.

Из приведенного списка наиболее сложным узлом паяльной станции для постройки своими руками является плата управления. Ее можно купить готовой, но если есть опыт постройки подобных конструкций, схему вполне по силам собрать своими руками, комплект деталей можно заказать в сети.

Из всех существующих вариантов, доступных в онлайне, наиболее надежной и удобной в работе признана схемка на основе контролера ATMEGA серия 328р. Плата собрана на основе по приведенной ниже схеме.

Сборка выполняется на стеклотекстолитовой плате, и при нормальном качестве монтажа система управления паяльной станции запускается с первой попытки. При сборке платы потребуется крайне осторожно выполнять пайку элементов, особенно питающей цепи чипа, сделать землю и постараться не переусердствовать с нагревом ножек.

В схеме управления паяльной станции используется пара мощных мосфетов IRFZ44N, нужно предпринять меры по защите от перегрева и выгорания. Если нагреватель фена получился чересчур мощным, вполне возможно срабатывание блокировки блока питания.

Симмистор и оптоэлектронную пару желательно вывести на отдельную плату, и обязательно установить радиатор охлаждения. Для оптопары рекомендуется использовать сравнительно маломощные светодиоды управления с максимальным током потребления до 20 миллиампер.

В конструкции паяльной станции используется пятипиновый паяльник мощностью в 50 Вт. Разработчики рекомендуют использовать Arrial 936, но можно установить любой аналогичный инструмент с предустановленной термопарой.

Все элементы монтируются в закрытый штамповый корпус от старого блока питания, на заднюю стенку выносится радиатор и включатель, на передней индикатор температуры.

Управление паяльной станцией осуществляется тремя переменными сопротивлениями на 10 кОм Первыми двумя регулируется температура паяльника и фена, третьим выставляются обороты фенового вентилятора.

Процесс регулировки касается только юстирования на плате паяльной станции температуры нагрева паяльника и фена. Для этого подключаем питание к паяльнику и термопарой с тестером измеряем реальную температуру нагрева жала. Далее подстроечным резистором выводим показание на цифровом индикаторе станции в соответствии с данными тестера.

Рекомендации по сборке самодельной паяльной станции с феном

Для начала разберемся в особенностях схемы паяльного фена.В домашних условиях легче и дешевле всего сделать паяльную станцию своими руками с феном на вентиляторе, а в качестве нагревателя использовать спираль. Керамический нагреватель дорогой, и при резких изменениях температуры он может просто потрескаться.

В качестве нагнетателя можно использовать любой малогабаритный вентилятор.

Он будет находиться возле ручки термофена. К нему нужно будет присоединить трубку, в которой воздух будет нагреваться и выходить на паяемый элемент.

На торце кулера нужно вырезать отверстие, через которое воздух будет попадать в трубку (сопло) с нагревателем. С одной стороны кулер нужно плотно закрыть, чтобы при работе воздух проходил только в трубку, а не выходил в окружающую среду. Нагнетатель устанавливается в задней части фена.

Нагреватель собрать куда сложнее. Нихромовая проволока накручивается в виде спирали на основание. Витки спирали не должны касаться друг друга. Длина спирали рассчитывается из условия, что ее сопротивление должно быть 70-90 Ом. В качестве основания должно быть выбрано основание с плохой теплопроводностью и хорошей стойкостью к большим температурам.

Для конструирования термофена много деталей можно взять из старых фенов для волос. В каждом фене, даже самом простом и дешевом, можно найти слюдяные пластины. Из таких пластин нужно собрать крестообразное основание для спирали.

Кроме того, можно использовать основание из старых паяльников или галогенных ламп для прожекторов. Основание на 5-7 сантиметров должно оставаться не занятым спиралью. От спирали отводим концы по основанию, в виде проволоки. Затем эту N-сантиметровую часть плотно обматываем жаропрочной тканью.

После этого нужно сделать трубку (сопло) из фарфора, керамики и т.п. Диаметр рассчитываем так, чтобы между внутренними стенками сопла и спиралью оставался небольшой зазор. Сверху на трубку наклеиваются термоизоляционные материалы: асбестовый слой, стекловолокно и т.д. Такая изоляция обеспечит большее КПД фена, а также возможность спокойно браться за него руками.

Нагревательный элемент и сопло по отдельности крепятся к нагнетателю так, чтобы воздух поступал в трубку, а нагреватель находился точно посередине внутри сопла. Место скрепления сопла с нагнетателем нужно заизолировать, чтобы не выходил воздух.

У нас получилась конструкция, по форме немного напоминающая пистолет. Для удобства можно прикреплять к корпусу всевозможные ручки и держатели. Специальные насадки можно купить или выточить собственноручно из термостойкого металла.

От изготовленного термофена к основному блоку должны отходить 4 провода. Выходить они будут из задней части фена. Лучше собрать их вместе и повторно заизолировать.

В корпусе блока размещаем два реостата. Один будет регулировать мощность потока воздуха, другой – мощность нагревательного элемента. Выключатель лучше сделать общий, для нагревателя и нагнетателя.

Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю. Остается сделать выход для розетки, и термовоздушная паяльная станция будет готова.

Изготовление инфракрасного паяльника

Паяльные станции, работающие на инфракрасном излучении, за редким исключением, используются для прогрева распаявшегося процессора, моста или проца на видеокарте. Как известно, процессоры очень плохо переносят перегрев, и зачастую, при интенсивной нагрузке и плохом теплоотводе, происходит распаивание низкотемпературного припоя контактов от площадки.

Одним из варварских способов восстановления контакта является прогрев «тела» процессора дозированным тепловым излучение. Это можно сделать обычным феном или даже утюгом, но после подобных процедур положительный эффект достигается в одном из трех случаев. Поэтому специалисты-самодельщики предпочитают строить паяльные станции инфракрасного нагрева.

Изготовление корпуса и нагревательных элементов

Конструктивно паяльная станция состоит из четырех основных элементов:

• Нижнего нагревательного блока;
• Верхнего нагревательного блока;
• Штатива и блока управления нагревателями.

Между верхним и нижним корпусом укладывается материнская плата компьютера так, чтобы инфракрасный поток от верхней системы нагрева был направлен преимущественно на цель — корпус процессора. Остальная часть платы закрывается от нагрева алюминиевой пластиной или фольгой с вырезанным окном под процессор.

Нижний корпус паяльной станции применяется для создания теплового экрана, проще говоря, для дополнительного подогрева платы, чтобы уменьшить потери тепла за счет конвекции воздуха.

Важно! Вся хитрость паяльной станции заключается в том, чтобы сделать нагрев не только эффективным, но и управляемым, то есть, нельзя допустить перегрева корпуса, поэтому в конструкции используется термопара и интерфейс управления галогенками.

В качестве нагревателей можно использовать обыкновенную нихромовую спираль, уложенную внутрь кварцевых трубок или галогенки R7S J254.

Для изготовления корпуса нижнего блока можно использовать любой подходящий по размеру стальной коробок, на который устанавливаются разъемы для ламп. В итоге, после сборки и подключения проводки получается конструкция паяльной станции, как на фото.

Аналогичным способом изготавливается верхний нагревательный блок.

Все устройство и управление монтируется на штативе от старого советского фотоувеличителя, у которого есть регулировка положения верхнего блока по высоте. Остается собрать систему управления паяльной установки.

Для того чтобы не допустить перегрева, в паяльной станции используются две термопары – для корпуса процессора и остальной поверхности материнской платы. Для управления паяльной станцией используется плата интерфейса Arduino MAX6635, которая подключается к последовательному порту домашнего ноутбука или ПК, для которого приходится искать соответствующее программное наполнение –обеспечение или сделать его самому.

Управление паяльной станции выполняется следующим образом. Компьютер через интерфейс и термопару получает информацию о температуре и меняет мощность теплового потока с помощью импульсов включения-выключения галогенок станции. По мере перегрева продолжительность периода горения лампы будет снижена, а при остывании, наоборот, увеличена.

В собранном виде паяльная станция выглядит, как на фото. Стоимость постройки обошлась чуть более 80 долл.

Правила пользования и техника безопасности

1. На рабочем месте соблюдайте технику противопожарной безопасности.
2. Во время работы избегайте резкого изменения температуры нагревателя.
3. Не прикасайтесь к нагревательному элементу и к насадкам термофена.
4. Меняйте насадки только после выключения и остывания термофена.
5. Не допускайте попаданий жидкости на термофен.
6. Рабочее место должно быть хорошо проветриваемым.

https://www.youtube.com/watch?v=KVvm4V3dIMg

Также, несмотря на свои недостатки, это вполне выгодный и бюджетный вариант для ремонтника бытовой техники.