Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Обзор и советы по выбору инфракрасных паяльных станций

Как пользоваться паяльной станцией

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

Контроллер и паяльник – важнейшие элементы паяльной станции должны быть чистыми и защищёнными от пыли

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.

Если вы не сможете собрать самостоятельно такой прибор, то воспользуйтесь рекомендациями профессионалов

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

Watch this video on YouTube

Свои вопросы и комментарии к статье оставляйте в специальной форме ниже. Надеемся, что наши рекомендации помогут сделать собственную паяльную станцию, которая прослужив вам верой и правдой долгие годы.

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.

Контактные ПС− это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры. Бесконтактные ПС − в основе работы блок управления и особая система управления элементов.
Свинцовые Бессвинцовые

Требуют повышенной температуры плавки.

Термовоздушные

Обеспечивают эффективную пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Позволяет осуществлять пайку любого типа, как со свинцом, так и без него.

Инфракрасные

Здесь присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца.

Комбинированные

Сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования: фен или классический паяльник, или, как мы уже говорили, ИК-нагреватель и оловоотсос допустим, паяльник и фен.

По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга. А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры. Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные. Первые осуществляют пайку приборов, однако, не имеют оловоотсоса и других элементов, позволяющих проводить чистку и замену деталей.

Демонтажная паяльная станция Xytronic LF-852D с насадками

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

Как пользоваться?

А теперь поговорим о том, как нужно паять этим прибором. Ход работы представлен несколькими этапами:

  • Печатную плату следует поместить на платформу инфракрасной станции. Она свободно фиксируется боковыми упорами и вспомогательными реечками.
  • Около монтажной зоны пластиковые детали заклеиваются специальной фольгой.
  • На расстоянии в 3-4 см от микросхемы устанавливается инфракрасный излучатель.
  • На гибкой трубке термопару приближают к зоне пайки. Специальные термические контроллеры задают режимы работы верхнего и нижнего нагревателей.
  • К зоне пайки подводится светильник на стальном шнуре. Теперь ПС можно включить стартовой кнопкой.
  • Когда пайка завершена, микропроцессор снимается с платы специальным пинцетом.
  • Так же точно, но в обратном порядке монтируется новый микропроцессор.

Ничего экстрасложного нет. Но, конечно, перед пайкой не лишним будет изучить само устройство. Например, рассмотрев все его составляющие. Рабочий стол – это углубленная платформа из ТЭНов, укрытая металлосеткой. Упоры с фиксаторами удобно двигаются по направляющим.

У поперечных бортов есть опоры на винтах, поддерживающие плату на требуемой высоте. На вертикальной опоре сложно не заметить поворотное устройство – на нем, собственно, и зафиксирован ИК-нагреватель. Сам излучатель двигается по прямой линии по направляющим штатива. Паяльник способен крутиться вокруг вертикализированной опоры.

Изготовление своими руками

Высокая стоимость ИК паяльной станции (60-150 тыс. руб.) стимулирует домашних мастеров к изготовлению такого оборудования самостоятельно. При наличии определённого опыта сделать своими руками самодельный инфракрасный паяльник вполне реально. Материальные затраты обычно не превышают 10 тыс. руб. Нужно подготовить материалы и компоненты, необходимые для сборки ИК станции.

Детали для самодельного прибора

Для сборки инфракрасной паяльной станции своими руками понадобится следующее:

  • лист жести;
  • гибкая спиральная металлическая трубка светильника;
  • рычажный штатив от старой настольной лампы;
  • галогеновые лампы;
  • оцинкованная мелкая сетка;
  • алюминиевый профиль в виде узких реек;
  • 2 термопары;
  • плата Ардуино Mega 2560 R3;
  • плата SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K – 2 шт.;
  • адаптер постоянного тока 5 вольт, 0,5 А;
  • провода.

Сборка

Монтаж паяльной станции состоит из нескольких этапов:

  1. Термостол;
  2. Инфракрасный нагреватель;
  3. ПИД-регулятор на Ардуино.

Термостол

Делать термостол своими руками желательно в условиях оборудованной домашней мастерской. Конструкция представляет собой нижний нагреватель, состоящий из следующих компонентов:

  • корпус, отражатель, лампы;
  • система крепежа платы;
  • гибкая трубка термопары;
  • светильник.
Корпус
  1. Основу термостола изготавливают в виде рамы из Г-образного жестяного профиля. Можно полосы металла согнуть уголком. Ножницами делают вырезы и по ним сгибают металл, соединяя части саморезами.
  2. Проём закрывают металлической сеткой. Чтобы она не прогибалась, над сеткой протягивают металлические прутки в поперечном и продольном направлениях.

Установка металлической сетки

  1. Старый галогеновый светильник разбирают, освобождая отражатель от ламп. Его обрезают по внутреннему периметру корпуса.
  2. Лампы возвращают на место. Нагреватель вставляют в опорную раму снизу.

Монтаж отражателя

Система крепежа платы

Алюминиевую рейку разрезают на несколько отрезков. В них просверливают монтажные отверстия.

Два отрезка профиля закрепляют на широких бортах корпуса, в канавках которых будут передвигаться винтовые фиксаторы поперечных реек. Всё станет понятно из нижнего фото.

Крепёж платы

Гибкая трубка термопары

Спиральную металлическую трубку устанавливают в одном из углов рамы, протягивают провода термопары. Длина трубки должна обеспечивать доступ термопары ко всей рабочей зоне станции.

Светильник

На конце гибкой трубки закрепляют патрон с пятивольтовой лампочкой с отражателем. Основание металлического шланга крепят в углу рамы так же, как и в предыдущем случае.

Верхний нагреватель

Инфракрасный излучатель состоит из двух элементов, это:

  1. Керамическая пластина в корпусе.
  2. Держатель.

Крепление штатива к корпусу верхнего нагревателя

Керамическая пластина в корпусе

Дополнительная информация. Вмонтированный в верхнюю плоскость корпуса ИК пластины кулер от компьютера поможет предохранить радиодеталь от перегрева.

Держатель

Для держателя идеально подходит двухсекционный кронштейн настольного светильника. Основание кронштейна крепят к раме станции. Верхний поворотный шарнир соединяют с корпусом верхнего нагревателя.

ПИД-регулятор на Ардуино

Сделанная ИК станция своими руками обязательно комплектуется блоком управления. Для него нужно сделать отдельный корпус. Внутри помещают плату Ардуино и ПИД регулятор. Примерная схема компоновки деталей блока управления станцией видна на фото.

Блок управления ИК станции

Микропроцессорная платформа Arduino Mega 2560 R3 управляет режимами нагрева керамического ИК излучателя и платформы термостола. К плате Ардуино присоединены провода вентиляторов (верхний и нижний), ПИД регулятора, термопар и светильника.

Программирование паяльной станции осуществляется через интерфейс контроллера. Его экран отражает текущий процесс нагрева печатной платы с обеих сторон.

Самодельная ИПС

В роли тестера выступают термопары. Они, в конечном счёте, являются источниками информации о состоянии уровня нагрева тыльной стороны печатной платы и верхней поверхности микропроцессора.

Особенности и преимущества

Особенностью ИК паяльной станции является то, что, в отличие от индукционного устройства, в работе отсутствует материальный контакт с радиодеталью, по сравнению с феном, нет давления воздушного потока. Весь процесс пайки происходит полностью в бесконтактном режиме.

К преимуществам ИПС надо отнести следующие достоинства:

  • в отличие от других конструкций, инфракрасный паяльник обеспечивает быстрый монтаж или, наоборот, снятие припоя в условиях полного контроля уровня нагрева обрабатываемой радиодетали;
  • сфокусированный пучок инфракрасного излучения позволяет точечно направить тепловой энергопоток в нужное место платы;
  • ИПС даёт возможность установить режим ступенчатого роста температуры нагрева в рабочей зоне;
  • инфракрасная пайка надёжно восстанавливает нарушенное соединение площадки микросхемы с печатной платой;
  • отсутствие припоя и флюса в работе станции позволяет сохранять рабочее место в чистоте и не засорять плату каплями олова и кристаллами присадки.

Это интересно: Импульсный паяльник своими руками — схема, устройство, принцип работы

Общие характеристики и принцип работы паяльной станции

Внешний вид промышленной воздушной паяльной станции: 1 – блок управления, 2 − паяльник, 3 – фен, 4 − ручка для переноски, 5 – регуляторы температуры для фена и нагревателя

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

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

Вариация самодельного паяльника для микросхем

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. Профессиональные паяльные станции могут оборудоваться специальными сопутствующими инструментами, оловоотсосами и вакуумными пинцетами.

Описание процесса ИК-пайки

Процесс инфракрасной пайки состоит из нескольких фаз:

  1. Печатную плату помещают на платформу станции.
  2. Её фиксируют боковыми упорами и дополнительными рейками.
  3. Вокруг монтажного участка пластиковые элементы закрывают клейкой фольгой.
  4. На высоте 3-4 см от микросхемы устанавливают инфракрасный излучатель.
  5. Термопару на гибкой трубке подводят непосредственно к месту пайки.
  6. С помощью кнопок на интерфейсах термоконтроллеров задаются режимы работы верхнего и нижнего нагревателя.
  7. К месту пайки подводят светильник на стальном гибком шнуре.
  8. Включают станцию нажатием стартовой кнопки.
  9. По истечении заданного времени микропроцессор снимают с платы с помощью пинцета.
  10. Таким же образом, только в обратном порядке, монтируют новый микропроцессор.

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.

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.

Универсальная паяльная станция с феном

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.

Схема паяльной станции с феном состоит из основного блока и манипулятора-термофена, в котором происходит нагревание воздуха

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.

Для более точечного направления тёплого воздуха можно приобрести готовые насадки на сопло термофена

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. Это увеличит высокое КПД фена, а также позволит брать его руками, не получив ожог. Крепим нагревательный элемент так, чтобы воздух подавался в трубку, а нагреватель находился точно посередине внутри сопла.

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.

Варианты подключения системы управления к термофену.

Здесь очень важно правильно подключить провода, чтобы они соотносились с реостатами. Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю

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

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.

А вот паяльные инструменты на 100 Ватт и больше, как правило, используют для крупногабаритных конструкций из цветмета, которые, в принципе, обладают значительной теплопроводностью

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

Watch this video on YouTube

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.

Благодаря «умному» блоку управления можно задать необходимые настройки температуры, включить и выключить систему нажатием одной кнопки

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).

Особенности паяльных станций

Подобная конструкция представлена основным блоком, а также манипулятором-термофеном, отвечающим за нагревание воздуха. Такие агрегаты применяются для ремонта различной бытовой техники.

Все станции делятся на две группы:

  • турбинные, где за подачу воздуха отвечает небольшой крыльчатый электромотор;
  • компрессорные, в которых подача воздуха происходит благодаря наличию компрессора.

Первый вариант отличается способностью формирования значительного потока воздуха, а второй помогает пройти ему через действительно узкие насадки.

В целом принцип работы паяльной станции очень простой. Так, воздух проходит через нагреватель, расположенный в трубке, а затем он нагревается и выходит на деталь через соответствующую насадку.

Естественно, у термовоздушных станций есть несколько недостатков:

  • возможность сдуть небольшую деталь;
  • неравномерное прогревание поверхности;
  • необходимость различных дополнительных насадок.

Самостоятельное создание станции

Такую конструкцию можно выполнить своими руками. Для этих целей подойдет фен и спираль, представляющая собой нагревательный элемент. В качестве нагнетателя выступит любой небольшой вентилятор. Например, это может быть кулер от блока питания. Его располагают на ручке термофена. Сюда же подсоединяется трубка для нагревания воздуха. Сам кулер с одной стороны плотно закрывают, а с другой — подготавливают небольшое отверстие.

Сборка нагревателя может вызвать определенные сложности, потому работу выполняют очень аккуратно.

  1. Проволоку из нихрома накручивают на основание, причем витки должны находиться на небольшом расстоянии.
  2. Для создания основания потребуется материал с низкой теплопроводностью и повышенной устойчивостью к значительным температурам. Для этой цели можно взять слюдяные пластины, которые встроены в старых бытовых фенах. Также это может быть галогенная лампа, использующаяся в прожекторе.
  3. 5–7 см основания должны оставаться свободными. Это место обматывают жаропрочной тканью.
  4. Затем подготавливают сопло из керамики либо фарфора. Здесь нужно закрепить термоизоляционный материал, что повысит КПД готовой конструкции.
  5. Все элементы нужно собрать так, чтобы воздух попадал в трубку, а нагреватель располагался посредине сопла.

Готовое изделие внешне будет напоминать пистолет. Чтобы им было удобно выполнять работу, допускается фиксация различных держателей или насадок.

Из задней части такой станции выходят 4 провода, которые рекомендуется заизолировать. Также стоит позаботиться о наличии пары реостатов, благодаря которым удастся отрегулировать мощность воздушного потока и нагревательного элемента. Затем останется установить выключатель и подготовить выход для розетки.

Сделать паяльный фен для выполнения различных работ своими руками очень просто. Для этих целей можно воспользоваться любым старым паяльником либо феном. Главное – правильно выполнить сборку всех компонентов, чтобы устройство не перегревалось и обеспечивало необходимую мощность .

Способ №2. Бесконтактная паяльная станция

Как показывает практика, далеко не всегда нагревом жала можно воздействовать на любые элементы платы, к примеру, к тем же smd деталям крайне трудно подобраться. В таких ситуациях используется паяльный фен, направляющий поток горячего воздуха на  ножки.

Несмотря на схожесть, переделать обычное устройство для сушки волос в инфракрасную станцию не получится, так как рабочая температура должна достигать 500 — 800ºС. Для сборки такой паяльной станции вам понадобится компрессор для подачи воздуха, нагревательный элемент, корпус для элементов управления, сопло, понижающий трансформатор, выпрямитель, блок управления скоростью подачи воздуха.

Принципиальная схема такой паяльной станции приведена на рисунке ниже:

Рис. 2: электрическая схема термофена

Принцип действия паяльной станции основан на воздействии инфракрасного излучения от нагревательного элемента непосредственно в область пайки. Компрессор подает воздух от нагревателя через сужающееся сопло, создавая эффект турбины, производительность насоса желательно обеспечить в пределах от 20 до 30 л в минуту.

При изготовлении инфракрасной станции существует два способа для ее выполнения —  ручная модель или стационарная. Первый вариант подходит в тех ситуациях, когда корпус ИК паяльной предвидится относительно небольших размеров и будет удобно помещаться в руке. Второй способ подойдет для крупногабаритных приспособлений, в которых станция установлена неподвижно, а заготовка перемещается под соплом.

Рассмотрим такой пример изготовления паяльной станции бесконтактного типа:

  • Намотайте нагревательную спираль из нихромовой проволоки, в данном случае используется диаметром 0,8мм. Можете взять и другой вариант, к примеру, от электрической плиты.
  • Для намотки используйте жесткий каркас, укладывайте витки вплотную, но не делайте нахлестов и следите за тем, чтобы не закоротить намотку. Чем меньше диаметр проволоки у вас получится, тем эффективнее будет идти нагрев, достаточно будет спирали с наружным диаметром 8 – 10 мм.
  • В данном примере изготавливаются несколько спиралей, соединяемых параллельно для повышения температуры нагрева.
  • Установите полученную спираль на цилиндрический каркас из негорючего материала.

Рисунок 4: поместите спирали на диэлектрический элемент

Предварительно удалите с каркаса все лишнее но если он уже готов, можете сразу осуществлять намотку.

  • Изготовьте металлический стакан для нагревательного элемента, в этом примере изготовления паяльной станции мы сделаем его из корпуса пальчиковой батарейки.
  • Из куска телескопической антенны от радиоприемника сделайте сопло, один край которого нужно расплескать и надеть на шайбу.
  • Прикрутите шайбу сопла к стакану из батарейки при помощи соразмерных болтов.
  • Поместите внутрь стакана между спиралью и стенками термоизоляционный материал, чтобы предотвратить перегревание наружных деталей.
  • Соберите диодный мост из четырех полупроводниковых элементов, если под рукой уже есть готовая сборка, можете использовать и ее.
  • Изготовьте блок питания из понижающего трансформатора и выпрямительного агрегата, ваша задача получить на выходе низкое напряжение для снижения вероятности поражения электротоком. В рассматриваемом примере получается около 10 – 15В, мощность трансформатора составляет 150Вт. Аналогичная модель может браться с готового оборудования.
  • Корпус для паяльной станции мы изготовим из обычной пластиковой бутылки. В данном примере нам нужен прозрачный пластик, так как в нем легче подключать блок питания, нагнетатель воздуха и плату управления.
  • Подключите куллер и нагревательную спираль к выводам блока питания, подсоедините регулятор напряжения.

Регулировка мощности теплового потока может осуществляться либо по скорости подачи воздуха, либо по уровню напряжения, подаваемого на нагреватель.

Подключите шнур питания к выводам трансформатора – паяльная станция готова к использованию.
Рис. 9: паяльная станция готова

Какую выбрать?

Есть несколько базовых характеристик, влияющих на выбор станции. Среди них:

  • комплектация – то есть наличие дополнительных элементов, которые входят в набор вместе с самим паяльником (термопинцет, различные держатели и прочие детали);
  • мощность – считается, что большая часть паяльных работ проводится с помощью станций с мощностью 60-90 Вт;
  • вид нагревательного элемента – как уже говорилось выше, керамический сегодня наиболее востребован;
  • тип управления – более надежными справедливо считаются цифровые станции.

Если нужны конкретные бренды, то и среди профи, и среди радиолюбителей лидируют такие марки как Ersa, Zubr, Hakko, Lukey, Aoyue.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации