Индукционная паяльная станция своими руками

индукционная станция quick 202d

Почитав на форуме про индукционный паяльник, решил тоже сменить свой старый паяльник на более новую технологию. Не устраивало меня в нем небольшая мощность и неточная регулировка. Даже не сама неточность аналоговой схемы сколько большая инерция.

Про индукционный нагрев я слышал давно и даже есть у меня такая плитка. Тестирование скорости нагрева в форуме на радиокоте показало, что индукционный нагрев самый быстрый. Ну и кпд тоже.

В форуме так никто и не выложил нормальных фоток. Посему взял на себя эту задачу. Значит вот основная плата. Состоит из импульсного бп и импульсного прерывателя, насколько я мог разглядеть по схеме.

С нижней стороны каплей белого герметика приклеен керамический резонатор. На микросхеме выполнен задающий генератор

На этой стороне видно 3х контактный разъем для питания, потом многоконтактный для шлейфа на плату управления и еще 2 штыря — сам паяльник. Возле гнезда видно трансформатор тока. Является датчиком отсутствия жала. На радиаторе расположен какой-то транзистор.
Еще там примерно 5 транзисторов то-92. Больше ничего интересного нет.

Плата управления сделана на меге 8. Возле разъема стоит тл072 для термопары. Ничего особенного. Индикатор заказной конечно, выполнен по технологии crystal on glass. Разъем снизу скорее всего для программатора.

Внутри корпуса еще стоит фильтр. Корпус железный и заземлен.

Монтаж довольно китайский, флюс не смыс. Смыл его сам.

Паяльник тоже довольно прост. Это общий контакт для термопары и заземления.

Красный контакт идет на термопару. Разбирается паяльник тоже просто. Никаких сложных деталей там нет.

Что касается жал. С виду они очень брутально выглядят. На самом деле это трубочка из жести. По трубочке снаружи идет проводок термопары.
Сама термопара не внутри жала, а снаружи. Вторым проводом является корпус трубки. Внутри трубки вроде бы катушка. Жало очень легкое, легче жал хакко.

Как работать с индукционной станцией?
Чтение форумов показало, что очень много людей независимо от возраста не умеют обращаться со станциями обычными. Т.е. паяют, набирая припой на жало, пытаются чистить жала напильником и прочие извраты.
Индукционная станция так же имеет свои нюансы.
Для начала надо включить ее с дефолтным жалом на 250 градусов и откалибровать. Для этого измеряем мультиметром температуру в точке термопары, потом нажимаем на звездочку, удерживаем ее и жмем на остальные 2 кнопки. На индикаторе загорится надпись калибровки. Выставляем температуру по показаниям мультиметра.

Теперь у вас жало работает в нормальном режиме. Ставим 250-280 и окунаем жало в канифоль, потом в припой. Хорошенько его там смачиваем и вытираем влажной губкой. Несмотря на свою небольшую толщину, губка впитывает и становится потом толстой.
Повторяем так раза 3. Теперь жало хорошо залужено.
Если этого не сделать, то за 5 минут можно очень сильно попортить жало.

Снимается жало в горячем состоянии при помощи резиновой штуки, что идет в комплекте. Разогрев нового жала до 100 градусов длится секунд 7. Так что можно успеть и руками поставить новое.
Новое жало так же требует калибровки.

Это самый большой недочет квика — отсутствие профилей жал. Т.к. экран заказной, то на нем ничего не вывести. Иначе можно было бы переписать прошивку и сделать профили.

Подставка тоже не очень удобная, паяльник туго входит и выходит. Иногда железное жало прилипает к мощному магниту.
Магнит служит для срабатывания геркона в паяльнике и перевода станции в экономный режим.

В инструкции указана частота 400кгц, но точно измерить ее не смог, т.к. период измерения моего частотометра больше периода включенного состояния.
Некоторые люди на форумах задают вопрос о безопасности такой штуки. У меня нет калиброванного измерителя эмп, но я ради интереса подключил первую попавшуюся катушку к осциллографу. Катушка из очень тонкого провода, диаметр ее сантиметров 5-6 и толщина 5мм. Может быть там витков 300-500.
Если засунуть в середину нее паяльник, то амплитуда будет порядка 2.5в.
Конечно же на основании этих показаний не стоит делать каких-то выводов об опасности или безопасности.
Однако я бы не очень хотел держать этот паяльник по 8 часов.

Касательно удобства и качества пайки. Могу сразу сказать, что паяльник вполне удобный, легкий. Провод может быть разве только чуть жестковат. При 360 градусах паял 4 слоя. Секунд за 5 прогревает полностью. Температура падает градусов на 5. Паяю клином 3мм. дносторонние платы с большими полигонами тоже плавит за пару секунд. Спокойно можно паять на 280.

Плюсы
быстрый разогрев
стабильная температура
режим экономии с датчиком
автоотключение
довольно дешевые жала для такой технологии

Минусы
Цена завышена. Я отдал 180 + три дополнительных жала. 3 идут в комплекте. Больше 110 я бы не дал (без дополнительных жал).
Нет профилей жал.
Возможный вред физическому здоровью.

Выводы:
Если вы обычный паяла и денег лишних нет, то покупать не стоит. Лучше купить голый паяльник на 60-90вт и сделать пид регулятор.
Если же цена на нее упадет до 100 евров, то лучше взять ее.

Устройство и принцип действия паяльных индукционных станций

Контактный метод нагрева жала, используемый в классических схемах паяльных станций, несовершенен. Это проявляется в виде низкого КПД, большой потребляемой мощности, локального перегрева жала в зоне контакта и т.д. Паяльная индукционная станция лишена таких недостатков. Давайте рассмотрим принцип работы такого устройства, ознакомимся с несколькими популярными моделями и узнаем, как выбрать прибор, исходя из области его применения.

Принцип работы

Начнем с конструктивных особенностей индукционного нагревательного элемента (см. рисунок 1), это позволит лучше понять его принцип действия.

Нагревательный элемент индукционного прибора

Указанные обозначения:

• А – экранирующая оболочка;
• В – провода, подающие напряжение к индуктору;
• С – ручка паяльника;
• D – жало;
• Е – индукционная катушка;
• F – ферромагнитный слой.

Теперь поверхностно расскажем о принципе действия, не погружаясь в теоретические основы электромагнитной индукции. При поступлении в индукционную катушку высокочастотного напряжения происходит формирование переменного магнитного поля. Поскольку скин-слой жала выполнен из ферромагнитного материала, то начинается процесс его перемагничивания, который сопровождается образованием вихревых токов. Это приводит к значительному выделению тепловой энергии.

Преимущества индукционного метода очевидны: поскольку в качестве нагревательного элемента выступает жало паяльника, его нагрев происходит равномерно. Следовательно, отсутствуют потери от температурной инерции, и полностью исключен локальный перегрев, вызывающий окисление и выгорание жала. В результате, увеличивается его срок эксплуатации и повышается КПД устройства.

Принцип управления нагревом

Управлять процессом нагрева можно двумя способами:

1. Установив на жало термодатчик и подключив его к цифровому блоку управления. Такой способ стабилизации температуры применяется практически во всех недорогих индукционных паяльных станциях, например: Quick 203H или Yihua 900Н (показана на рисунке 2). Цифровая станция Yihua 900Н
2. Меняя состав ферромагнитного сплава, покрывающего жало. Данный принцип основан на том, что при определенной температуре (точка Кюри), ферромагнетики утрачивают свои свойства, в результате чего паяльник перестает нагреваться. Такой метод стабилизации температуры был запатентован компанией Metcal под названием SmartHeat®, что дословно переводится как «умный нагрев». Применяется в моделях Metcal, OKI, ERSA, Weller и т.д. Рисунок 3. Модель PS 900, может использоваться как для безсвинцовой пайки, так и обычной

У каждого из представленных выше методов есть свои достоинства и недостатки. Станции с термодатчиком существенно дешевле, что делает их доступными не только для профессионалов, но и любителей. Точность и надежность такого оборудования напрямую зависят от цифрового блока управления.

Второй способ стабилизации температуры осуществляется за счет установки картриджей-наконечников с определенной точкой Кюри — он более надежен. Но станции SmartHeat® имеют два существенных недостатка:

1. Высокая стоимость, не каждый профессионал может себе позволить купить такое оборудование. Но новое поколение бюджетных моделей более доступно.
2. При изменении режима пайки необходимо устанавливать соответствующий картридж-наконечник, которые, как правило, не входят в комплект поставки и стоят недешево.

Картриджи-наконечники

Краткий обзор

Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).

Внешний вид станции QUICK 203Н

Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.

Видео: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н

Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.

Характеристики:

• Заявленная производителем мощность – 90Вт.
• Рабочая температура от 200С° до 420С°.
• На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц.
• Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°.
• Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.

Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.

Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.

Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat® (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.

Характеристики:

• Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически).
• Индуктор работает на частоте 470кГц.
• Потребляемая мощность – 90Вт.
• Напряжение питания от 90 до 240В.

Особенности:

• Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания.
• Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников.
• Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно.
• Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.

Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня — MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.

Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов

Характеристики:

• Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически).
• Частота работы индуктора – 13,56МГц.
• Потребляемая мощность – 125Вт.
• Напряжение питания от 90 до 240В.

Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.

Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.

Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.

Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.

Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.

Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы — термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?

Данный вопрос имеет, скорее, теоретическую подоплеку, чем практическое применение. Безусловно, можно сделать самодельный блок управления под готовый индукционный паяльник. Но стоимость такого проекта будет незначительно отличаться от серийного изделия, произведенного в Китае.

Значительно полезней модифицировать готовое устройство с целью его усовершенствования.

Индукционная паяльная станция

Основным принципом работы обычных паяльных станций является передача тепловой энергии на жало паяльника непосредственно нагревательным элементом. Такая классическая схема устройства паяльных систем довольно несовершенна. Это сказывается на большом расходе потребляемой электрической энергии, низком КПД устройств и постоянном перегреве жала в зоне пайки. Индукционная паяльная станция (ИПС) не имеет таких недостатков. Прибор нового поколения интересен своей принципиальной схемой работы ИПС.

Паяльная индукционная станция

Что такое индукционная пайка

Индукционная паяльная система была разработана американской компанией «ОК Интернешнл». В последнее время ИПС получили широкое распространение во всём мире. В паяльнике отсутствует передающий нагревательный элемент. Нагревается только жало. Поэтому корпус прибора не нуждается в термоизоляции. Такая технология получила название Smart Heat – Умное тепло.

Ферромагнитное покрытие жала переходит в монолитный сердечник, который входит в индукционную катушку. Умная система сама активизирует нагрев наконечника паяльника, постоянно поддерживая необходимый уровень температуры в зоне паяния.

Принцип работы индукционной паяльной станции

Чтобы понять конструктивные особенности ИПС, нужно рассмотреть принцип работы нагревательного элемента.

Схема нагревательного элемента ИПС: A – экран; B – проводка подачи напряжения на индуктор; C – держатель паяльника; D – наконечник; E – индукционная катушка; F – ферромагнитная оболочка

Оперативным элементом индукционного паяльника является наконечник. Жало имеет основу из меди, покрытую ферромагнитным сплавом F. Индукционная катушка E инициирует появление переменного магнитного поля. Под его воздействием ферромагнетик начинает активно нагреваться и передавать тепловую энергию медному сердечнику. Медь сама по себе «равнодушна» к магнитному полю, поэтому для этого нужна ферромагнитная оболочка жала паяльника.

Достигнув определённой температуры (точки Кюри), оболочка наконечника D теряет способность воспринимать переменное магнитное поле. Во время пайки происходит активная потеря тепла ферромагнитным покрытием за счёт передачи тепловой энергии меди. Остывая, оболочка жала восстанавливает свои свойства. Процесс нагрева возобновляется. В этом заключается принцип индукционного метода нагрева паяльного устройства. Отсюда и слово в названии метода «импульс».

В результате оптимального режима потребления тепловой энергии не происходит перегрева или преждевременного остывания жала. Это значительно экономит потребление электроэнергии, увеличивает срок службы наконечников и повышает качество пайки. На таком принципе работают все индукционные паяльные станции. Разработчиком таких станций является американская компания Metcal. Она же на сегодня есть основной производитель и поставщик на рынок индукционных паяльных станций.

Основная рабочая частота электрического тока станций – 450 КГц. В последнее время появились новые дорогостоящие модели с рабочей частотой, достигающей величины 13 МГц. Это относится к профессиональным аппаратам.

Паяльная станция Quick 2020

Одна из популярных моделей среди населения на сегодня является ИПС Quick 2020. Прибор заключён в металлопластиковый корпус с экраном. На дисплее отражается заданный уровень нагрева наконечника, режим ожидания. В комплект поставки станции входят паяльник со сменными наконечниками-картриджами, металлическая подставка с держателем для паяльника.

Паяльная станция Quick 2020

Сменные картриджы имеют различную форму, предназначенную для разных видов пайки. Их легко меняют, не выключая паяльник. Паяльник, вставленный в держатель, автоматически переходит в режим ожидания. Жало в это время находится в нагретом состоянии в пределах 100-1100 С. Клавишами управления задают время, по истечению которого инструмент полностью остывает. Температура нагрева устанавливается поворотной кнопкой от 0 до 4800 С.

Все заданные параметры отражаются на дисплее прибора: рабочая температура нагрева жала, время ожидания и степень нагрева в этом режиме. Жало паяльника достигает заданный уровень температуры в течение 4-5 секунд.

Как сделать индукционный паяльник своими руками

В источниках массовой информации можно найти множество вариантов самодельных паяльников, в том числе индукционного принципа работы. Следует отметить, что сделанный индукционный паяльник своими руками – не совсем то, что приборы, описанные выше.

При изготовлении самоделок не применяются ферромагнетики, нагрев жала просто осуществляется сердечником в индукционной катушке. Для корпуса используют светодиодные фонарики, старые паяльники и подходящие по форме изделия.

Самодельный индукционный паяльник

В корпус встраивают металлическую трубку, на которую навивают медную проволоку диаметром от 1 мм и более. Обычно делают 9-12 витков. Металлический стержень обёртывают термостойкой изоляционной лентой. Медную спираль тоже покрывают слоем термоизоляции. Обязательно следят за тем, чтобы витки не смыкались. В трубку вставляют медный прут, который служит жалом.

Роль станции исполняет любой небольшой понижающий трансформатор. Часто для самоделок используют трансформаторный блок для ламп дневного света.

В заключение можно сказать, кто раз пользовался индукционным паяльником, тот становится приверженцем таких приборов. Быстрый нагрев, лёгкий вес устройства и его экономичность – основные преимущества перед аналогичными «собратьями» по ремеслу.

Самодельная паяльная станция 5 в 1

Паяльная станция построена на картриджах Hakko T12. Имеет два паяльника по 70 Ватт, вытяжку дымоуловитель, блоки питания для внешних потребителей. Бюджет составил около 10-15$.

Начало эпопеи было несколько месяцев назад когда пришло купленное на пробу жало Hakko T12-KU. Собранный для пробы паяльник «паяльник на жале Т12» оказался вполне удобным, также сами картридж жала порадовали своей работой. Было заказано еще одно более массивное жало, и я решил сделать законченную паяльную станцию.

Функции паяльной станции:

Два паяльника по 70вт управляемых по отдельным каналам. При выпайке деталей, часто удобней пользоваться двумя паяльниками одновременно. Да и при монтаже не надо терять время на смену жала. Плюс в моей конструкции паяльника замена жал не предусмотрена, для тех кто хочет иметь сменные жала в качестве одного из паяльников нужно поставить покупную ручку.

Вытяжка с фильтром. Дышать флюсом и припоем особо не хочется и лишнего места на столе, как правило нет, а тут одним блоком заменил два.

Блок питания 24в с отдельным выключателем, можно подключить дрель или других потребителей. Дополнительно также экономится место, поскольку не надо держать блок питания для дрели или постоянно перенастраивать лабораторный блок питания.

Блок питания 5в, два разъема USB, для питания самих устройств. Я последнее время на все платы с питанием от 5в распаиваю в качестве питания мини USB разъемы или для совсем мелких плат кидаю шнурок с USB разъемом на конце.

Warning

Сначала несколько предупреждений.

Первое.

В случае отсутствия качественной земли крайне не рекомендую использовать для питания паяльников блок построенный на основе компьютерного блока питания. Т.е. не желательно их использовать в старых домах где не проведена централизованно шина заземления. Использовать в качестве заземления трубы центрального отопления также нельзя поскольку сейчас массово в квартирах заменяются трубы на пластиковые и нельзя быть уверенным в электрическом соединении батареи с землей.

Если вы предполагаете возможность использования паяльной станции при отсутствии качественного заземления, то следует блок питания строить на основе классического трансформатора. (Схемы регуляторов температуры не требуют стабилизированного источника питания, единственное желательно, что бы напряжение лежало в пределах от 19 до 24 в, иначе мощность паяльника значительно упадет. т.е. можно обойтись после трансформатора просто выпрямителем с конденсаторным фильтром)

Второе.

Я не заземлял жало. Предполагаю при пайке особо чувствительных элементов просто бросать провод с крокодилом на жало. Если вы часто паяете маломощные полевые транзисторы и другие элементы, особо чувствительные к пробою, то рекомендую заземление заложить сразу. Единственное по соображениям безопасности жало как и браслет следует заземлить через резистор более 100 кОм (рекомендуется через резистор 1МОм).

Третье.

Как говорится не все йогурты одинаково полезны.

Второе жало купленное за $2.76 имеет заметные недостатки.

Перечислю по возрастанию проблемы.

1. При работе регулятора от жала слышны звуки, щелчки при включении циклов нагрева. Скорее всего при заливке нагревателя остались пустоты, как это скажется на долговечности не понятно.

2. Термопара занижает показания. Если у вас такое жало будет использоваться вместе с нормальными придется проводить постоянно перекалибровку, смешение довольно большое около 100гр. А для аналоговой схемы регулировки перекалибровка представляет не тривиальную задачу.

3. Самый главный недостаток. При протекании тока похоже нагревается холодный спай термопары, что нарушает нормальную работу регулятора.

Привожу осциллограммы работы регулятора со старым жалом (стоило оно около 4$) и нового.

Со старым жалом регулятор нормально функционирует, цикл нагрева и длинная пауза пока набранная температура не упадет до пороговой.

Жало за 2.76$ кардинально отличается в поведении. Как я предполагаю происходит нагрев холодного спая током протекающим во время разогрева. И после цикла нагрева при измерении температуры происходит ошибка и схема снова уходит в нагрев, пока температура горячей части не превысит температуру на которую нагрелся холодный спай протекающим током. После пачки циклов нагрева порог все таки превышается и регулятор уходит в длинную паузу. Холодный спай быстро остывает (менее 100мс) и температура меряется близко к правильной. В итоге фактически удлиняется цикл нагрева и мы получаем колебания температуры жала, для относительно массивного жала на конце они оказались на уровне нескольких градусов, что не фатально влияет на работу. Как подобные жала будут работать с ПИД регуляторами затрудняюсь сказать, но думаю результаты будут более плачевные и добиться устойчивой работы регулятора не получится.

Основной блок

Паяльная станция построена на базе блока питания АТХ с 12см вентилятором. Взял для переделки вот такого махрового китайца. Заявленная мощность совершенно не соответствует начинке, реально блок ватт на 200. Но для наших целей вполне сойдет потребление в пике двух паяльников не превысит 140 Вт.

С верху разместил два регулятора температуры, отдельно для каждого паяльника. И три выключателя позволяющие раздельно включать каждый паяльник и внешнюю нагрузку 24в. Общее включение блока оставил на штатном выключателе блока АТХ. Кабель питания также подключается к штатному разъему. Дополнительно вывел разъемы питания 24в и колодку USB для подключения нагрузки 5в.

12см вентилятор помимо обдува блока, использую для вытяжки дыма. Для увеличения воздушного потока помимо вентилятора внутри корпуса установлен еще один вентилятор на наружной стороне. Желательно использовать вентиляторы мощностью более 4Вт. Мне попался вентилятор 12см 220В 8Вт который я использовал как внешний. Для питания вентилятора 12в используется линейный стабилизатор КРЕН8Б установленный через изолирующую прокладку на радиатор низковольтных диодов. Он понижает напряжение 24В до 12, одновременно он вместе с вентилятором служит нагрузкой блока питания на холостом ходу. При использовании 2 мощных вентиляторов 12В желательно использовать импульсный понижающий стабилизатор (стоимость готовой платы на ток около 2А на али около 1$). В крайнем случае, при использовании линейного стабилизатора установите его на отдельный радиатор. На внешний вентилятор спереди закреплена решетка от вентилятора блока питания, по верх которой размешен воздушный фильтр. Использовал кусок фильтра от кухонной вытяжки, он в составе волокна имеет отсорбент. Можно также поискать и чисто угольные фильтры, мне к сожалению пока не попался подходящих размеров.

Подробно останавливаться на переделке блока АТХ не буду поскольку доработка зависит от модели блока питания. Мой блок был построен на базе микросхемы 3845. Я убрал все все элементы не 12в каналов и все элементы штатных фильтров и конденсаторов вторичного питания. Распаял новый фильтр используя более высоковольтные конденсаторы. Мне повезло, что в максимуме блок выдавал 29в, и для получения 24в пришлось только подобрать сопротивление резисторов в цепи стабилизации, и заблокировать цепи защиты по напряжению.

На задней решётке видны клеммы 24 в и планка с USB взятая от старого корпуса. Отверстия проделывал просто выкусывая элементы решётки.

Конструкция паяльников

Конструкцию рассматривал и в предыдущей статье. Сейчас повторно и более подробно покажу этапы изготовления.

Подключения проводов на скрутке и термоусадках.

А также относительно прошлого раза несколько изменил склейку бумаги. Я в этот раз увеличение площади слоев сделал постепенной, что облегчило склейку.

Сверху обжал термоусадку.

Сзади для увеличения жесткости залил клеем.

Ручка паяльника получается легкая 26 гр. Расстояние от жала не большое всего 4.5 см.

Такую конструкцию можно использовать как минимум для второго паяльника, например сделав его на основе жала T12-K или T12-KF, которые удобны для выпаивания компонентов и микросхем.

Также в сети встречал такой вариант: человек припаивали провода к контактам, а ручку делал из дерева.

Схема регулятора температуры

В этот раз сделал схему на основе LM324. (схема на основе LM358 приведена в прошлый раз).

Китайский вариант схемы взятый за основу должен быть тоже работоспособным, единственное надо параллельно конденсатору С4 поставить защитный диод типа 1N4148, как в схеме на LM358, и полевой транзистор должен иметь разрешённое напряжение по затвору более 25 в.

Основное отличие этой схемы, от схемы на LM358, это то что напряжение с термопары сначала усиливается, а лишь затем подается на компаратор. Моя схема представляет компиляцию предыдущего устройства на LM358 и китайской схемы на LM324.

Плату рисовал в Sprint-Layout версии 5. Переменный резистор ВСП4-1 0.5вт, СМД резисторы и керамические конденсаторы типоразмера 0805, кроме R3 размера 2512 и R8 размера 1206, конденсатор С7 типо размера В. Разводка платы не идеально но мне нужно было что бы по размерам и посадке она совпадала с предыдущей платой. Диод D3 служит для зашиты от неправильного включения и в принципе он не нужен если плата не используется автономно, но я в процессе отладки умудрился включить плату неправильно по полярности в итоге через несколько секунд рванул конденсатор С5, а остальная плата осталась цела. Резистор R3 можно заменить просто перемычкой. Резисторы R1 и R2 вместе с подстроечным резистором определяют диапазон регулировки температуры, к сожалению разброс дрейфа нуля операционного усилителя не позволяет точно подобрать номиналы этих резисторов. У меня диапазон регулировки настроен от 200 до 400 градусов.

Плату делал на двух стороннем текстолите одна из сторон используется под землю. В контакты обозначенные на схеме как с металлизацией впаиваются перемычки остальные зенкуются. Но плату можно сделать и используя односторонний текстолит, тогда со всех точек обозначенных металлизацией бросаются перемычки проводами на точку расположенную рядом с отрицательным выводом электролита С5 (желательно внести изменения в плату добавив там дополнительных площадок). Я обрезаю плату до нужного размера после травления сверловки и лужения, поскольку на краях где резал ножницами фольга деформированна и плохо зачищается.

После распайки СМД деталей отмыл плату, а уже затем распаял переменный и подстроечный резистор, а также ДИП детали с проводами. Это позволяет при пайке СМД меньше ограничиваться в выборе флюсов.

Остальные детали и провода паяю используя спиртоканифоль или последнее время чаще безотмывочный флюс. (Из за проблем с жалом во время отладки и пока не понял причин немного замучил плату перепайками.)

В целом схема на LM324 немного лучше работает чем на LM358, хотя при пайке различия не особо заметны. Схема на LM358 при подходе к температуре стабилизации примерно на секунду частит светодиодом, т.е. подход происходит плавно с падением мощности отдаваемым в нагреватель вблизи температуры стабилизации. Схема на LM324 выходит на режим стабилизации более резко почти сразу переходя на медленное мигание светодиодом. Какую схему выбрать для реализации скорее должно определятся какие детали под рукой, как я говорил при пайке особой разницы я не заметил, хоть схема на LM324 и ведет себя лучше.

Или что хотел сделать и пока не реализовал, как говорится, в мире нет ничего более постоянного чем сделанное временно.

Подумываю поставить разъемы для паяльников. Чтобы можно было сделать еще паяльников под другие жала и в случае необходимости менять подключенные паяльники. Сейчас на корпусе есть два мини джека, но я опасаюсь их использовать для тока в три ампера.

Поставит предохранитель на внешние разъемы 24в и возможно также для USB выходов.

Ну и надо искать, чем заменить старый фильтр вытяжки, а то он уже грязный, и воздух проходит с трудом.

Также хорошо бы сделать какую то новую подставку под оба паяльника.

На вентилятор необходимо установить небольшой козырек, что бы направлять потоки воздуха и улучшить всасывание дыма.

Как продолжения идеи козырька подумываю туда же прикрепить увеличительное стекло с подсветкой, но это совсем из далеких планов.

Индукционные паяльные станции

Индукционные паяльные станции представляют собой станции контактного типа. Принцип действия индукционного паяльника был описан в статье «Электрические паяльники: виды и конструкции». Если коротко, то принцип работы индукционного паяльника сводится к следующему.

Паяльный стержень имеет ферромагнитное покрытие, вокруг стержня намотана индукционная катушка. В катушку подаются высокочастотные прямоугольные колебания (470КГц), которые создают в ферромагнитном покрытии вихревые токи, токи Фуко. За счет потерь в ферромагнетике происходит его разогрев, который продолжается до тех пор, пока температура не достигнет точки Кюри, при которой исчезают магнитные свойств ферромагнетика, и нагрев прекращается.

На этом принципе работают все индукционные паяльные станции, разве, что за исключением китайских, о чем будет сказано несколько позже. Сам метод получил название Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Изобретателем этого метода является американская компания Metcal, она же до сих пор является одним из основных производителей индукционных паяльных станций.

Индукционные паяльники улучшаются

Паяльная станция MX-5000

Частота 470КГц в настоящее время считается пониженной, поскольку лучшие, наиболее продвинутые, индукционные паяльные станции имеют частоту генератора аж 13 с лишним МГц! Ярким примером такой станции может служить паяльная система высшего уровня METCAL MX-5000. Ее внешний вид показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Индукционная паяльная станция MX-5000

Такая высокая частота позволяет не только уменьшить размеры паяльного инструмента, что можно оценить по рисунку 1, но и улучшить его эксплуатационные свойства. Станция MX-5000 имеет второй канал, который используется для подключения термопинцета, что значительно расширяет возможности станции.

Размеры паяльного жала настолько незначительны, что может возникнуть вопрос, а как же в нем запасается тепло? Ведь достаточно таким миниатюрным жалом коснуться места пайки, как оно сразу остынет. Оказывается все несколько не так, как у обычных паяльников.

Жало индукционного паяльника тепло почти не запасает, слишком мала масса, и остывает при касании места пайки. Но срабатывает стабилизация по точке Кюри, и быстро нагревается и само жало, и место пайки. Мощность паяльника саморегулируется, для индикации мощности служит информационное табло, показанное на рисунке 2. Следует также обратить внимание на то, что на передней панели нет никаких ручек и кнопок для установки температуры, все происходит автоматически по точке Кюри.

Рисунок 2. Дисплей паяльной станции MX-5000

При остывании паяльного стержня ниже точки Кюри магнитные свойства восстанавливаются, причем пропорционально разнице температур. Чем больше эта разница, тем сильнее скорость нагрева, и наоборот, чем разница меньше, тем нагрев происходит медленнее, мощность регулируется автоматически.

Такой алгоритм очень напоминает работу ПИД-регулятора, температура жала поддерживается очень точно. Ведь точка Кюри это физический закон, а против закона не пойдешь. Если потребуется другая температура пайки, то приходится использовать жало с другой точкой Кюри. В подтверждение этих слов можно привести рисунок с техническими характеристиками станции MX-5000.

Рисунок 3. Технические характеристики станции MX-5000

До рабочей температуры индукционный паяльник разогревается всего за 1…2 секунды, что позволяет отключать его, когда он просто лежит на подставке: не успели донести паяльник до места пайки, а он уже горячий! Этим обеспечивается не только экономия электроэнергии, но и значительное увеличение срока службы паяльного стержня.

Если в первых моделях индукционных паяльников использовался паяльный стержень, помещенный в картридж, то сейчас применяются отдельные сменные жала, количество которых просто огромно. Набор сменных жал показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Набор сменных жал станции MX-5000

Естественно, жала эти не простые, а с точкой Кюри. Всего имеется несколько наборов жал с различными температурами: 500, 600, 700 и 800 по шкале Фаренгейта (или соответственно 260, 315, 352 и 370 ˚C). Эти температуры зависят от химического состава паяльного стержня, от сплава из которого он сделан.

Точка Кюри у железа 700 ˚C, у никеля 358 ˚C. Ни одна из этих температур для пайки не подходит, поэтому в сплав добавляются редкоземельные элементы, способные понизить точку Кюри полученного сплава на сколько угодно. Например, у редкоземельного элемента гадолиния точка Кюри имеет температуру всего 16 ˚C.

Рассказ об этой паяльной станции будет совсем неполным, если его не дополнить еще одним рисунком.

Рисунок 5. Паяльная станция мечты…

Комментарии, как говорится, излишни. Такие паяльные станции мог позволить себе только Пентагон, ведь для американских военных надежность электроники превыше всего.

Китайские индукционные станции

Китайцы поспели и тут. Хорошие и относительно недорогие индукционные паяльные станции выпускает китайская фирма Quick. Но, в отличии от фирмы METCAL, китайские инженеры пошли своим путем. Они не стали варить сплавы с точкой Кюри, просто сделали индукционный нагреватель, а стабилизацию температуры поручили электронному блоку с термопарой, как в обычных паяльных станциях. Одна из китайских индукционных станций показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Паяльная станция Quick-203

В результате такой разработки удалось получить сверхбыстрый нагрев со стабилизацией температуры, при этом цена устройства стала значительно ниже, чем у станций фирмы METCAL, может быть, при незначительном снижении качества. Но в настоящее время именно китайские индукционные паяльные станции широко применяются различными фирмами на своих производственных линиях, например в компании RIGOL.

Индукционные паяльные станции фирмы Quick постепенно завоевывают популярность у любителей – электронщиков, ведь неспроста станции модельного ряда Quick-203 уже предлагаются в интернет магазинах по цене менее восьми тысяч рублей. Думается, что те, кто постоянно занимается ремонтом современной электроники, сделанной по технологии Lead Free, по достоинству оценят все возможности этих паяльных станций.