Самодельная паяльная станция

Основы пайки

Прежде чем вы приступите к изготовлению фена для пайки на основе паяльника или обычного фена, вам вначале не помешает узнать, как проходит сам процесс пайки с помощью этого инструмента. Благодаря этой информации вы избежите многих ошибок при сборке и сможете изготовить правильно функционирующий агрегат.

Принцип работы

• Во время пайки феном на обрабатывающую поверхность воздействует струя горячего воздуха или излучения, вырабатываемого паяющим устройством.
• Печатная плата, а также расположенные на ней микросхемы выполнены из пластика, которые с большим трудом поглощают тепло из воздуха.
• Места пайки, а также металлические выводы микросхемы имеют металлическую основу. Они прекрасно проводят тепло и берут большую его часть из воздуха, подаваемого из сопла фена в область печатной платы.

Имейте в виду, что перед работой все прочие металлические элементы на плате, включая корпуса электролитических конденсаторов, теплоотводы микросхем, находящиеся в непосредственной близости к рабочей зоне, необходимо защитить от воздействия горячего воздуха или излучения при помощи специальных экранчиков из текстолита, которые необходимо предварительно зафиксировать на плате.

Особенности процесса отпаивания и припаивания

Теперь настала пора узнать, каким же образом осуществляется отпаивание или припаивание определённой микросхемы.

• Первым делом нужно залудить контакты. В этом вам сможет помочь обычный паяльник — просто проведите им вдоль линии контактов.
• Для припаивания вам понадобится припой ПОС и паяльная кислота. Эту работу вы можете выполнить и феном, однако для нанесения припоя вам в любом случае придется использовать паяльник.
• На следующем этапе хорошенько очистите все дорожки между контактами иголкой. Это нужно, чтобы во время припаивания вы ненароком не запаяли дорожки между собой. Одновременно с этим нужно убедиться, что на плате отсутствуют запаянные между собой дорожки.
• Далее можно переходить непосредственно к установке микросхемы на место. Для ее размещения вам понадобится пинцет, а ее закрепление выполняется при помощи паяльного фена, которым нужно равномерно прогреть все контакты.
• Во время припаивания фен двигают вокруг микросхемы для равномерного разогрева всех контактов. Когда вы с этим справитесь, нужно аккуратно прижать микросхему пинцетом к плате и подуть на неё. Так вы остудите контакты и поможете им быстрее припаяться.
• После этого берем иголку и выясняем, все ли контакты присоединились. Если с одним из них этого не произошло, то нужно запаять их и прочистить иголкой дорожки между контактами.

Проблем с отпаиванием микросхемы у вас возникнуть не должно. Для этого вам нужно перемещать фен вдоль припаянных контактов. После того как они все отойдут, можно снимать микросхему. Однако здесь вы должны убедиться, что все контакты были равномерно прогреты. Тогда они легко отсоединятся

Во время выполнения этой операции важно, чтобы не перегрелась микросхема, иначе она уже будет непригодна для дальнейшего использования

Это интересно: Паяльник с регулировкой температуры жала — схемы, виды, применение

Устройство фена

Паяльную станцию в виде фена принято использовать для того, чтобы расплавлять или размягчать пластмассовое изделие, тонкий металл или олово. Подавать воздух высокой температуры представляется возможным только после его проходе через сильно разогретую спираль. Для того чтобы создать паяльный фен самостоятельно, потребуется внимательно ознакомиться с его конструкцией.

Составляющие конструкции паяльного фена:

• нагреватель (специальный корпус-трубка);
• крыльчатый вентилятор либо насос, который подает поток воздуха;
• ручки, включателя, датчика температуры.

Иногда можно также использовать специальные насадки, позволяющие менять поток струи.

Схема управления

Рассмотрим принципиальную схему управления феном, которая питается от одного источника. Данный факт значительно упрощает эксплуатацию устройства.

Главным элементом данной схемы является стабилизатор параметрического типа, который собран на транзисторе VT1, стабилитронах D5, D6, D7 и сопротивлении R1. Данное устройство гарантирует стабильность напряжения паяльного фена, в то время когда напряжение источника может изменятся из-за регулировок воздушных потоков.

Для того чтобы изменить скорость вентилятора используется выключатель SA1, который имеет два положения – 8В и 12В.

Стабилитрон D8 и предохранитель FU1 осуществляют защиту от предельных напряжений. Когда напряжение поднимается до 15 Вольт, диод открывается и предохранитель перегорает.

Разберемся, почему в данной конструкции лучше всего использовать именно параметрический стабилизатор. При использовании переменного тока, пики напряжения способны достигать предельных значений. Это выведет из строя микросхему. Пример привести довольно просто. При напряжении в 30 Вольт (переменный ток) пик составит:

Окончательная сборка

Сборка самодельной паяльной станции осуществляется в несколько этапов. Вначале собирают нагревательный элемент. Он состоит из 5 спиралей и керамической изоляционной трубки. Керамическую трубку можно заимствовать из телевизора (линия задержки содержит как раз то, что нужно).

Затем наматывают спираль нагревательного элемента. Производить намотку будущей спирали лучше всего при помощи дрели.

Одной из самых сложных деталей конструкции является корпус нагревателя. Его принято собирать из стакана, трубы и шайбы.

Удивительно, но стакан с внешним диаметров 1,65 см. идеально подошел от старой литий-ионной батареи. Именно в такие корпусы заключают химическую начинку. Перед тем как разбирать батарею ноутбука, ее следует полностью разрядить. Для этого используют низкоомные мощные резисторы.

В качестве корпуса паяльного фена можно использовать бутылку от газировки объем 1 литр. Бутылка выбирался исходя из размеров вентилятора.

Запуск паяльной станции

Первый запуск с высоковольтной частью:

1. Подключаем термопару фена и турбинку к основной плате.
2. Подключаем лампу накаливания 220v, вместо нагревателя фена, к высоковольтной платке.
3. Включаем станцию,запускаем фен кнопкой “Fen ON” – лампа должна засветится. Выключаем.
4. Если не “бахнуло”, и симистор не горячий (желательно закрепить на радиатор) – подсоединяем нагреватель фена.
5. Запускаем станцию с феном. Любуемся работой фена. Если есть посторонний звук (писк, скрежет) в районе симистора – подбираем конденсатор C3 в снаббере симистора, от 10 до 100 нанофарад. Но буду честен, и скажу сразу – ставьте 100n.
6. Если есть разница в показаниях температуры фена – можно подкорректировать резистором R14 в обвязке ОУ.

Виды паяльных станций

Современный рынок предлагает радиолюбителям огромное количество всевозможных видов аппаратуры для пайки с разной комплектацией.

В большинстве случаев станции для пайки делятся на:

1. Контактные станции.
2. Цифровые и аналоговые устройства.
3. Индукционные аппараты.
4. Бесконтактные устройства.
5. Демонтажные станции.

Первый вариант станций представляет собой паяльник, подключенный к блоку регулировки температуры.

Электрическая схема паяльной станции.

Контактные паяльные устройства делятся на:

• устройства для работы со свинцовосодержащими припоями;
• устройства для работы с безсвинцовыми припоями.

Устройства для пайки, позволяющие плавить безсвинцовый припой, обладают мощными нагревательными элементами. Такой выбор паяльников обусловлен высокой температурой плавления припоя без свинца. Безусловно, благодаря наличию регулятора температуры, подобные аппараты применимы для работы со свинцовосодержащим припоем. Аналоговые аппараты для пайки регулируют температуру жала при помощи термодатчика. Как только наконечник перегревается, питание отключается. При остывании сердечника питание вновь подается на паяльник и начинается нагрев.

Цифровые устройства управляют температурой паяльника при помощи специализированного ПИД регулятора, который в свою очередь подчиняется своеобразной программе, заложенной в микроконтроллер.

Отличительной особенностью индукционных устройств является нагрев сердечника паяльника при помощи импульсной катушки. В процессе работы происходят колебания высоких частот, образующие в ферромагнетиковом покрытии аппаратуры вихревые токи.

Остановка нагрева происходит из-за достижения ферромагнетиком точки Кюри, после которой меняются свойства металла и прекращается эффект от воздействия высоких частот.

Бесконтактные аппараты для пайки делятся на:

• инфракрасные;
• термовоздушные;
• комбинированные.

Самодельная инфракрасная паяльная станция состоит из нагревательного элемента в виде кварцевого или керамического излучателя. Инфракрасные паяльные станции, по сравнению с термовоздушными, обладают следующими ощутимыми преимуществами:

• отсутствие необходимости в поиске насадок на паяльный фен;
• хорошо подходят для работы со всеми видами микросхем;
• отсутствие термической деформации печатных плат из-за равномерного прогрева;
• радиодетали не сдуваются воздухом с платы;
• равномерный прогрев места пропая.

Зависимость температуры от времени пайки. В большинстве случаев инфракрасные аппараты состоят из:

• верхнего керамического или кварцевого нагревателя;
• нижнего нагревателя;
• стола для поддержки печатных плат;
• микроконтроллера, управляющего станцией;
• термопар для контроля текущих температур.

Термовоздушные станции для пайки используются для монтажа радиодеталей. В большинстве случает термовоздушными станциями удобно паять компоненты, находящиеся в SMD корпусах. Такие детали имеют миниатюрные размеры и хорошо паяются по средствам подачи на них горячего воздуха из термофена.

Комбинированные устройства, как правило, сочетают в себе несколько видов паяльного оборудования, например, термофен и паяльник.

Демонтажные станции комплектуются компрессором, работающим на втягивание воздуха. Такое оборудование оптимально подходит для снятия излишков припоя или демонтажа ненужных компонентов на печатной плате.

Все мало-мальски приличные станции для пайки компонентов в разных корпусах, имеют в наличие такое дополнительное оборудование:

• лампы подсветки;
• дымоуловители или вытяжки;
• пистолеты для демонтажа и всасывания излишков припоя;
• вакуумные пинцеты;
• инфракрасные излучатели для прогрева всей печатной платы;
• термофен для прогрева определенного участка;
• термопинцет.

https://youtube.com/watch?v=kikttR3pFj0

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. Компрессор в домашних условиях сконструировать сложно. К тому же, компрессор к фену не присоединишь, поэтому от основного блока придется еще проводить трубку для воздуха, что вносит значительные неудобства.

В качестве нагнетателя можно использовать любой малогабаритный вентилятор. В нашем случае – кулер от блока питания компьютера. 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.

Любой начинающий радиолюбитель и домашний мастер должен знать все тонкости — как правильно паять паяльником. Главными условиями качественной пайки являются обеспечение зачистки и обслуживания деталей перед соединением, а также необходимый прогрев во время самого процесса.

Для многих элементов — микросхем и некоторых транзисторов — подходит специальный паяльник, который обеспечит безопасную пайку и защитит от перегрева. Об особенностях такого инструмента можно узнать тут.

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.

До того, как подключить светодиодную ленту в машине, необходимо её правильно подобрать. Для этого следует учитывать следующие параметры устройства для LED подсветки транспортного средства: тип, плотность, мощность, цвет и влагозащита.

При включении светодиодных лент в домашних условиях используют блок питания на 12 Вольт, который служит стабилизатором тока в цепи диода. LED люстры в жилых помещениях устанавливают не только для улучшения дизайна и интерьера, но и как удобный осветительный прибор, которым можно управлять дистанционным пультом.

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.

После изготовления термофена нужно сделать основной блок, который будет выполнять функцию регулятора и выключателя.

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.

Воздушный паяльник

Иногда при пайке нужно заменить SMD элементы, и паяльник с жалом для этого слишком велик. С этой целью применяется воздушное устройство, чей принцип работы аналогичен принципу работы обычного фена: поток воздуха подается принудительно через разогретый элемент к месту пайки, бесконтактно и равномерно разогревая припой.

Воздушный паяльник можно сделать из рабочего старого прибора – вместо жала вставить трубку от антенны, соответствующую старому жалу по размеру. Сделать паяльник так герметичным. Принудительную подачу воздуха обеспечивает аквариумный компрессор, через трубки для капельниц.

Для регулировки температуры воздушного потока можно использовать регулятор напряжения. Наилучший вариант при отсутствии лишнего рабочего паяльника – взять нерабочий инструмент, перемотать под напряжение 8-12 В. Данный способ предпочтителен с точки зрения электрической безопасности. Нихромом для нагревателя здесь может выступать кусок провода, спирали от электроплитки 0,8 мм, который намотан без нахлестов около 30 витков вместо старой. Мощность трансформатора должна быть не меньше 150 Вт.

Более затратным методом регулирования температуры на жале паяльника является поддержание температуры на жале. С этой целью дополнительно устанавливается термопара. Совмещение описанных самоделок позволит сделать универсальную паяльную станцию. Устройство будет иметь регулятор напряжения, с помощью которого регулируется вход на трансформаторе, что изменяет мощность нагревателя.

Когда нужно выпаять большую микросхему, и ее для этого нужно хорошенько и равномерно прогреть, рекомендуется работать самодельным термическим феном с регулятором температуры. Еще можно изготовить инфракрасную паяльную станцию, для чего нужны:

• спираль нихрома;
• керамический патрон для лампы.

Нихром подключен к понижающему трансформатору. Контроль температуры на поверхности деталей осуществляется терморегулятором.

Собираем воздушный паяльник из обычного

Возникает вопрос: зачем? Ответ в начале статьи: обычным жалом невозможно работать с элементами SMD конструкции. Поэтому жертвуем одним электроприбором, и собираем паяльный фен из паяльника.

Сразу оговорим особенности: конструкция простейшая, собирается без применения сложных узлов, производительность будет не такой выдающейся. Термофен из паяльника нагревает воздух не выше 300 ℃.

Для изготовления нам понадобятся два основных компонента:

• Собственно, паяльник мощностью 40 Вт с деревянной рукоятью и стандартным нагревательным элементом (который просто удаляется).
• Любой источник сжатого воздуха. Например, компрессор для аквариума.

Модернизируем паяльник

Нагревательный элемент не трогаем, просто извлекаем жало. Внутри остается свободный проход для воздуха. Провод питания выводим в боковую стенку, а в задний торец рукояти вклеиваем втулку для подачи воздуха. Место ввода электрокабеля герметизируем.
Отверстия в металлическом корпусе паяльника обматываем фольгой, усиливаем теплоемкость медной проволокой. Металлическую трубку плотно загоняем в рукоять. Вместо жала загоняем в отверстие стальную трубку подходящего диаметра.

Принцип работы паяльного фена, сделанного своими руками, следующий

Нагревательный элемент работает в штатном режиме, горячий воздух собирается в камере, «утепленной» с помощью медной проволоки и фольги. Поступающий от компрессора воздух выталкивает воздух через установленную стальную трубку.

Температура паяльника не регулируется, можно лишь менять интенсивность обдува, пережимая подающую трубку. Меньше скорость потока – выше температура на выходе.
Подобрав параметры продувки, можно достичь температуры плавления припоя.
Фен из паяльника, сделанный своими руками, не заменит паяльную станцию, но поможет вам в работе с мелкими радиодеталями.

Мини паяльная станция с большими возможностями

Еще один полноценный термофен собран из баночки от таблеток.
Механическая часть конструкции довольно примитивна: алюминиевая трубка от старого конденсатора со спиралью внутри и воздуховод с вентилятором.
Рукоять не нужна, устройство очень компактное. Изюминка в блоке питания на контроллере, с помощью которого можно устанавливать необходимую температуру.
В итоге получаем фактически промышленный аппарат. После калибровки индикаторов температуры, можно выполнять работы с любым типом радиодеталей, не беспокоясь об их сохранности.Итог:
Современную паяльную станцию можно собрать практически бесплатно, при этом качество работы не уступает заводским образцам.

Особенности и предназначение

Для разогрева металлических отводов и специального паяльного вещества необходимо специальное оборудование, которым и является паяльный фен. Устройство способно очень быстро разогреваться до нужной температуры даже с учетом простой конструкции. Благодаря простому строению, с аппаратом может работать и начинающий электрик и профессионал. Для упрощения работы с мелкими деталями применяют также дополнительное оборудование совместно с фенами, но так как цена приборов немалая, то лучшим вариантом будет паяльная станция с феном своими руками. Это оборудование позволит справиться с большинством сложных задач без особых усилий.

По конструкции аппарат устроен так же, как и строительный фен, но обладает меньшей мощностью и более компактными насадками. Чаще всего в комплекте паяльной станции имеется обычный паяльник и термофен. При этом приборы оснащаются регуляторами температурного режима.

Для профессиональной мастерской термофен проще купить, так как он быстро оправдает свою стоимость, и пользоваться таким оборудованием будет удобнее. А если микросхемы необходимо припаивать в домашних условиях и не каждый день, то для этого подойдет самодельная термовоздушная паяльная станция своими руками.

Отличия паяльных фенов

Очень часто радиолюбители задумываются о том, как сделать паяльный фен своими руками, но перед началом сборки необходимо знать принципы и отличия паяльной станции и самого паяльника. Схема устройства состоит из основной и дополнительной части. Основной частью является блок, к которому подключаются паяльники. В зависимости от способа подачи воздуха станции бывают двух видов:

1. Турбинная — воздушный поток формируется благодаря встроенному кулеру в термофене.
2. Компрессорная — поток воздуха формируется посредством компрессора, установленного в главном корпусе станции.

При покупке паяльной станции такие особенности имеют большое значение, так как компрессорными создается сильный воздушный поток, и они могут использоваться для работы в труднодоступных местах даже с узкими насадками, а турбинные не способны продавить воздух с необходимой мощностью через узкое отверстие насадок.

Работа устройства заключается в нагревании керамического или спиралеподобного элемента, который установлен в термофене, и нагревании воздуха, проходящего через этот элемент. Паяльный термофен может нагревать воздух до температуры в пределах 100—180 градусов, а в современных моделях имеется возможность регулировки температурного порога.

По сравнению с инфракрасными аналогами, термовоздушные станции имеют такие недостатки:

1. Поток воздуха сдувает мелкие детали.
2. Неравномерный прогрев поверхности.
3. Изменение насадок для разного типа работ.

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.

Паяльная станция в сборе

Паяльная станция в сборе

Рекомендации по изготовлению

Без переделки устройство фена для просушивания волос не принесет успехов при эксплуатации, поэтому рекомендуется использовать только мотор с вентилятором и спираль, которая будет наматываться с учетом требований к самодельному приспособлению. Сильный нагрев совместно со снижением вращения вентилятора и уменьшением диаметра сопла приводит к перегоранию спирали и расплавлению пластикового корпуса, а также, при плохой изоляции может произойти короткое замыкание.

Установив дополнительную кнопку включения для вентилятора, можно ускорить процесс остывания паяльника. Если выключить нагревательный элемент, а кулер оставить включенным, то нагревающаяся часть устройства будет продуваться воздухом, тем самым охлаждая всю систему. Для удобства в работе с устройством рекомендуется изготовить подставку с металлическим основанием, а также с использованием магнитов. Благодаря использованию неодимового магнита, термофен будет надежно удерживаться в нужном положении.