Паяльная станция своими руками

Паяльная станция своими руками

Пайка электронных плат требует соблюдения определенного уровня температуры для различных деталей, ведь недостаток нагрева приведет к плохому соединению припоя, равно, как и чрезмерный нагрев вызовет преждевременное окисление олова и такое же низкое качество пайки.

Помимо этого на перегретой плате могут отслаиваться дорожки, обугливаться целые участки. Если раньше для работы с мелкими и крупными деталями, лужением относительно большой площади радиолюбители использовали набор из нескольких паяльников, сегодня эта функция решается одной паяльной установкой. Но из-за высокой стоимости такого устройства не все могут позволить себе ее приобретение, поэтому мы расскажем, как собирается паяльная станция своими руками.

Регулятор для паяльника своими руками

Эта тема давно освоена радиолюбителями, которые как никто другой заинтересованы в качественном инструменте для паяния. Предлагаем вам несколько популярных решений с электросхемами и порядком сборки.

Двухступенчатый регулятор мощности

Такая схема работает на устройствах с питанием от сети переменного напряжения 220 вольт. В разрыв цепи одного из питающих проводников, параллельно друг другу подключается диод и выключатель. Когда контакты выключателя замкнуты – паяльник запитан в стандартном режиме.

При размыкании – ток проходит через диод. Ели вы знакомы с принципом протекания переменного тока – работа устройства будет понятно. Диод, пропуская ток лишь в одном направлении – отсекает каждый второй полупериод, понижая напряжение вдвое. Соответственно, в два раза снижается мощность паяльника.

В основном, такой режим питания используется при длительных паузах во время работы. Паяльник находится в дежурном режиме, и наконечник не сильно охлаждается. Для приведения температуры к 100% значению, включаем тумблер – и через несколько секунд можно продолжать пайку. При снижении нагрева меньше окисляется медное жало, продлевая срок службы прибора.

Двухрежимная схема на маломощном тиристоре

Данный регулятор напряжения для паяльника подходит к маломощным устройствам, не более 40 Вт. Дли силового управления, используется тиристор КУ101Е (на схеме – VS2). Несмотря на компактные размеры и отсутствие принудительного охлаждения – он практически не греется в любом режиме.

Тиристором управляет схема из переменного резистора R4 (использован обычный СП-04 сопротивлением до 47К) и конденсатора С2 (электролит 22мф).

Принцип работы следующий:

• Режим ожидания. Резистор R4 выставлен не максимальное сопротивление, тиристор VS2 закрыт. Питание паяльника осуществляется через диод VD4 (КД209), снижая напряжение до 110 вольт;
• Рабочий режим с регулировкой. В среднем положении резистора R4, тиристор VS2 начинает открываться, частично пропуская через себя ток. Переход в рабочий режим контролируется с помощью индикатора VD6, который зажигается при напряжении на выходе регулятора 150 вольт.

Далее можно плавно поднимать мощность, увеличивая напряжение до 220 вольт.
Печатную плату изготавливаем по размеру корпуса регулятора. В предложенном варианте использован корпус от зарядного устройства для мобильника.

Компоновка очень простая, можно разместить в корпусе меньшего размера. Никакой вентиляции не требуется, радиокомпоненты практически не греются.

Собираем устройство в корпусе, ручку резистора выводим наружу.

Классический советский 40 ваттный паяльник легко превращается в паяльную станцию, которая работает устойчивей, чем все китайские аналоги.

Регулятор мощности на симисторе

Вариант так же относится к простым схемам, рассчитанным на приборы небольшой мощности. Собственно, регулируемый паяльник, как правило, нужен для работы с микросхемами или SMD компонентами. А в этом случае большая мощность будет излишней.

Схемное решение позволяет плавно регулировать напряжение практически от нуля до максимального значения. Речь идет о 220 вольтах. Силовым управляющим элементом служит тиристор VS1 (КУ208Г). Элемент HL-1 (МН13) придает графику управления линейную форму и выступает в роли индикатора. Набор резисторов: R1 — 220k, R2 — 1k, R3 — 300Ом. Конденсатор С1 – 0,1мк.

Схема на мощном тиристоре

Если требуется подключить к регулятору мощный паяльник, силовой блок-схемы собирается на тиристоре КУ202Н. При нагрузке до 100Вт охлаждение ему не требуется, поэтому усложнять конструкцию радиатором не придется.

Схема собрана на доступной элементной базе, детали могут просто быть в ваших запасниках.

Принцип работы:
С анода тиристора VS1 снимается напряжение питания паяльника. Собственно это и есть регулируемый параметр, контролирующий температуру. Схема управления тиристором реализована на транзисторах VT1 и VT2. Питание управляющего модуля осуществляет стабилитрон VD1 вместе с ограничительным резистором R5.

Выходное напряжение блока управления регулируется с помощью переменного резистора R2, который собственно и задает параметры мощности подключенного паяльника.
В закрытом состоянии тиристор VS1 не пропускает ток, и паяльник не греется. При вращении управляющего резистора R2 блок питания выдает все большее управляющее напряжение, открывая тиристор.

Схема монтажа состоит из двух частей.

Блок управления удобнее собрать на протравленной плате, чтобы его микрокомпоненты были сгруппированы без проводного соединения.

А вот силовой модуль из тиристора и его обслуживающих элементов располагаются отдельно, равномерно распределяясь по корпусу.

«На коленке» собранная схема выглядит так:

Перед упаковкой в корпус, проверяем работоспособность при помощи мультиметра.

При вращении резистора R2 напряжение на входе в паяльник должно плавно изменяться. Схема помещается в корпусе накладной розетки, что делает конструкцию очень удобной.

Дно розетки закрывается подходящей крышкой. Идеальный вариант – не просто накладная, а герметичная уличная розетка. В данном случае выбран первый вариант.
Получается своеобразный удлинитель с регулятором мощности. Пользоваться им очень удобно, на паяльнике нет никаких лишних приспособлений, и ручка регулятора всегда под рукой.

Регулятор на микроконтроллере

Если вы считаете себя продвинутым радиолюбителем, можно собрать достойный лучших промышленных образцов, регулятор напряжения с цифровой индикацией. Конструкция представляет собой полноценную паяльную станцию с двумя выходными напряжениями – фиксированным 12 вольт и регулируемым 0-220 вольт.

Низковольтный блок реализован на трансформаторе с выпрямителем, и особой сложности в изготовлении не представляет.

Блок управления переменной величиной напряжения выполнен на контроллере PIC16F628A.

Подробности схемы и перечисление элементной базы ни к чему, все видно на схеме. Силовое управление выполнено на симисторе ВТ 136 600. Управление подачей мощности реализовано с помощью кнопок, количество градаций – 10. Уровень мощности от 0 до 9 показывается на индикаторе, который также подключен к контроллеру.

Генератор тактов подает импульсы на контроллер с частотой 4 МГц, это и есть скорость работы программы управления. Поэтому контроллер моментально реагирует на изменение входного напряжения, и стабилизирует выходное.

Схема собирается на монтажной плате, на весу или картонке такое устройство не спаять.

Для удобства станцию можно собрать в корпусе для радиоподелок, или в любом другом, подходящего размера.

В целях безопасности, розетки на 12 и 220 вольт размещаются на разных стенках корпуса. Получилось надежно и безопасно. Такие системы отработаны многими радиолюбителями и доказали свою работоспособность.

Как видно из материала, можно самостоятельно изготовить регулируемый паяльник с любыми возможностями и на любой кошелек.

Маленькая паяльная станция своими руками v2

Некоторое время назад я собрал маленькую паяльную станцию, о которой хотел рассказать. Это дополнительная упрощенная паяльная станция к основной, и конечно не может ее полноценно заменить.

Основные функции:

1. Паяльник. В коде заданы несколько температурных режимов (100, 250 и 350 градусов), между которыми осуществляется переключение кнопкой Solder. Плавная регулировка мне тут не нужна, паяю я в основном на 250 градусах. Мне лично это очень удобно. Для точного поддержания температуры используется PID регулятор.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 3_Solder:

2. Фен. Также заданы несколько температурных режимов (переключение кнопкой Heat), PID регулятор, выключение вентилятора только после остывания фена до заданной температуры 70 градусов.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 2_Air:

1. Паяльник применил от своей старой станции Lukey 936A, но с замененным нагревательным элементом на китайскую копию Hakko A1321.
2. Кнопка отключения отключает сразу все что было включено.
3. Можно одновременно включать и паяльник и фен.
4. На разъеме фена присутствует напряжение 220В, будьте осторожны.
5. Нельзя отключать паяльную станцию от сети 220В пока не остынет фен.
6. При отключенном кабеле паяльника или фена, на дисплее будут максимальные значения напряжения с ОУ, пересчитанные в градусы (не ноль). Поясню: если например просто подключить кабель холодного паяльника должен показывать комнатную температуру, при отключении покажет например 426. Какой в этом плюс: если случайно оборвется провод термопары или терморезистора, на выходе ОУ будет максимальное значение и контроллер просто перестанет подавать напряжение на нагреватель, так как будет думать что наш паяльник раскален и его нужно охладить.
7. Защиты от КЗ нет, поэтому рекомендую установить предохранители.
8. Стабилизатор на 5В для питания Arduino используйте любой доступный с учетом напряжения питания вашего БП и нагрева в случае линейного стабилизатор. Так как у меня напряжение 20В установил 7805.
9. Паяльник прекрасно работает и при 30В питания, как в моей основной паяльной станции. Но при использовании повышенного напряжения учитывайте все элементы: стабилизатор 5В и то что напряжение вентилятора 24В.

1. Основная плата:

— Arduino Pro mini,
— сенсорные кнопки,
— дисплей от телефона Nokia 1202.

2. Плата усилителей:

— усилитель терморезистора паяльника,
— полевой транзистор нагрева паяльника,
— усилитель термопары фена,
— полевой транзистор включения вентилятора фена.

3. Плата симисторного модуля

— оптосимистор MOC3063,
— симистор со снабберной цепочкой.

— блок питания от ноутбука 19В 3.5А,
— выключатель,
— стабилизатор для питания Arduino.

А теперь подробнее по узлам.

1. Основная плата

Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться. Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

На верхней стороне находятся площадки сенсорных кнопок, наклеена лицевая панель, припаивается дисплей. Площадки сенсорных кнопок и дисплей подключены к нижней стороне через перемычки тонким проводом. Типоразмер резисторов и конденсатора 0603.

Лицевую панель, по размерам из 3Д модели, я сначала нарисовал в программе FrontDesigner-3.0_rus, в файлах проекта лежит исходник.

Распечатал, вырезал по контуру, а также окно для дисплея.

Далее заламинировал самоклеящейся пленкой для ламинирования и приклеил к плате. Дисплей за также приклеен к этой пленке. За счет выреза в плате дисплей получился вровень с основной платой.

На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

2. Плата усилителей

Как правильно заметил easyJet в схеме дифференциального усилителя была ошибка, отсутствовал резистор R11 (выделил цветом). Но ошибка не критичная, влияет при равенстве сопротивления R3 и терморезистора в паяльнике, то есть при комнатной температуре. В случае исправления потребуется калибровка температуры паяльника. В своей паяльной станции решил оставить как есть.

Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

1. Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
2. Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.

1. Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
2. Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов. Рекомендую использовать например MCP6001. Но нужно обратить внимание что в зависимости от букв в конце отличается распиновка:

3. Плата симисторного модуля

Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

4. Блок питания

Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

5. Корпус

Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

Варианты монтажа регуляторов мощности паяльника

В зависимости от поставленных задач, устройство для настройки мощности паяльной станции можно поместить в несколько различных корпусов:

• Вилка. Это наиболее распространенный и удобный вариант. Довольно часто люди используют для этого зарядку от смартфона или корпусы от других адаптеров.
• Внутри паяльника. Некоторые паяльные станции имеют достаточно большие корпуса, внутри которых можно без проблем расположить регулятор. Это очень удобно, так как устройство будет всегда под рукой.
• Розетка. Часто регулятор напряжения для паяльника располагают внутри розеток. Этот способ можно использовать, если нет вилки или не хватает места в паяльной станции.

Важно! Прежде чем устанавливать регулятор в тот или иной корпус, надо ознакомиться с инструкцией и разобраться, как это делать правильно.

Необходимые материалы и инструменты

Чтобы сделать регулятор для паяльника своими руками, понадобятся следующие материалы:

• Тиристор — электронный ключ для пропуска тока в одном направлении.
• Симистор — подвид тиристора для проведения тока в двух направлениях.
• Резистор — используется для конвертации напряжения в силу тока.
• Конденсатор — необходим для своевременного выключения тиристора.
• Стабилитрон — нужен для стабилизации напряжения.
• Микроконтроллер Atmega — отвечает за электронное управление.

Из инструментов может понадобиться паяльник, отвертки, нож, флюс и припой.

Преобразователи на управляемых диодах

Каждый из возможных вариантов исполнения устройств отличается своей схемой и регулирующим элементом. Существуют схему регуляторов мощности на тиристорах, симисторах и другие варианты.

Тиристорные устройства

По своему схемному решению большинство известных блоков регулировки изготавливаются по тиристорной схеме с управлением от специально формируемого для этих целей напряжения.

Двухрежимная схема регулятора на тиристоре низкой мощности приводится на фото.

Посредством такого прибора удаётся управлять паяльниками, мощность которых не превышает 40 Ватт. Несмотря на небольшие габариты и отсутствие вентиляционного модуля преобразователь практически не греется при любом допустимом режиме работы.

Такое устройство может работать в двух режимах, один из которых соответствует состоянию ожидания. В этой ситуации ручка варьируемого по величине резистора R4 установлена в крайне правое по схеме положение, а тиристор VS2 полностью закрыт.

Питание поступает на паяльник через цепочку с диодом VD4, на котором величина напряжения снижается примерно до 110 Вольт.

Во втором режиме работы регулятор напряжения (R4) выводится из крайне правой позиции; причём в среднем его положении тиристор VS2 немного приоткрывается и начинает пропускать переменный ток.

Переход в это состояние сопровождается зажиганием индикатора VD6, срабатывающего при выходном питающем напряжении порядка 150 Вольт.

Путём дальнейшего вращения ручки регулятора R4 можно будет плавно увеличивать мощность на выходе, поднимая его выходной уровень до максимальной величины (220 Вольт).

Симисторные преобразователи

Ещё один способ организации управления паяльником предполагает применение электронной схемы, построенной на симисторе и также рассчитанной на нагрузку небольшой мощности.

Эта схема работает по принципу снижения эффективного значения напряжения на полупроводниковом выпрямителе, к которому подключается полезная нагрузка (паяльник).

Состояние регулировочного симистора зависит от положения «движка» переменного резистора R1, меняющего потенциал на его управляющем входе. При полностью открытом полупроводниковом приборе поступающая в паяльник мощность снижается примерно в два раза.

Простейший вариант управления

Самый простой регулятор напряжения, являющийся «усечённым» вариантом двух рассмотренных выше схем, предполагает механическое управление мощностью в паяльнике.

Такой регулятор мощности востребован в условиях, когда предполагаются длительные перерывы в работе и не имеет смысла держать паяльник всё время включённым.

В разомкнутом положении выключателя на него поступает небольшое по амплитуде напряжение (примерно 110 Вольт), обеспечивающее невысокую температуру нагрева жала.

Для приведения устройства в рабочее состояние достаточно включить тумблер S1, после чего наконечник паяльника быстро нагревается до требуемой температуры, и можно будет продолжить пайку.

Такой терморегулятор для паяльника позволяет в промежутках между пайками снижать температуру жала до минимального значения. Эта возможность обеспечивает замедление окислительных процессов в материале наконечника и заметно продлевает срок его эксплуатации.

Устройство паяльной станции

Базой является блок управления, с помощью которого происходит настройка температурного режима. Паяльная станция также может состоять из:

• Термофен – разогревает припой потоками горячего воздуха, генерируемого компрессором;
• Подогреватель печатных плат – на нее кладут печатную плату, чтобы ее не деформировать в процессе пайки;
• Инфракрасный нагревательный элемент – отвечает за нагрев определенной площади за счет сфокусированного пучка инфракрасного излучения;
• Оловоотсос – используют для удаления припоя с платы;
• Вакуумный пинцет – применяют при подъеме и перемещении различных компонентов без каких-либо повреждений.
• Прочее – станция может быть оснащена лампами для подсветки, дымоуловителем, демонтажным пистолетом.

Производители выпускают множество разных вариантов исполнения оборудования с разнообразной конфигурацией указанных или иных компонентов.

Сборка

Простая односторонняя компоновка печатной платы гарантирует, что конструкция будет достаточно простой даже для начинающих радиолюбителей.

Начните с установки панельки для микроконтроллера, убедившись, что контакт 1 совпадает с контактом 1 на схеме. Затем установите керамические конденсаторы, перемычку между TP3 и C1, резисторы, диоды (убедитесь, что они исправны).

Резисторная сборка R2 устанавливается так, что контакт 1 (общий) находится ближе к конденсатору C6. Оба электролитических конденсатора C1 и C2 должны лежать на плате, в противном случае не хватит места для ЖК-дисплея, который установлен на 15 мм выше печатной платы.

Регулятор напряжения 7805 крепится к плате с помощью короткого винта и гайки М3. Силовой полевой транзистор T1 имеет SMD корпус и является единственным компонентом, установленным на нижней стороне платы.

Единственный требуемый кабель — это 14-контактный разъем и ленточный кабель для соединения между печатной платой (K1) и ЖК-модулем. Штыревые разъемы K2 — K4 доступны для будущего расширения схемы. В разъеме K5 нет необходимости, если вы не планируете программировать / перепрограммировать микроконтроллер непосредственно на плате.

Сетевой адаптер на 12 В и паяльник — единственные два внешних компонента, подключенных к контроллеру. Символы полярности напечатаны на плате: плюс к TP7, минус к TP2. Соблюдение полярности подключения самого паяльника не важно. Подключите два провода от паяльника к точкам TP11 и TP12.

Остается только проводка между платой и входными гнездами для измерения напряжения (два красных и два черных). Черные розетки подключены к земле (TP1 или TP6). Как уже было сказано ранее, красный разъем для канала 1 (диапазон 10 В) подключен к TP9, а красный разъем для канала 2 (диапазон 40 В) — к TP10.

ДИП-65 — импульсный паяльник типа двухконтурный термопинцет

Двухконтурный термопинцет предназначен для пайки мелких двухвыводных керамических компонентов (резисторы, конденсаторы, индуктивности). Термопинцет позволяет снимать или устанавливать без повреждения крайне чувствительные к термоудару элементы. Скорость нагрева термопинцета подбирается технологом или радиомонтажником и регулируется путем изменения подводимой к термопинцету мощности в зависимости от задачи.

Термопинцет оснащен съемными наконечниками из нихрома двух типоразмеров. Для щадящего нагрева компонентов конструкция наконечников термопинцета предусматривает большую площадь соприкосновения с контактными площадками и меньшую с компонентом.

Узкие наконечники термопинцета обеспечивают безопасную перепайку мелких двухвыводных компонентов.

Наконечники термопинцета с широкой рабочей частью расширяют сферу применения. Термопинцетом с такими наконечниками можно работать с более крупными компонентами и многовыводными компонентами, а также с корпусами типа SOT23.

ИС-70 — инструмент для снятия изоляции с проводов

(импульсная обжигалка для проводов)

Как быстро снять изоляцию с проводов? Обычная обжигалка с нихромовой петлей не справляется с тугоплавкими изоляторами. Таким образом аккуратное снятие изоляции с проводов в условиях мелкосерийного и еденичного производства часто становится проблемой. Предлагаемый импульсный инструмент для снятия изоляции с проводов – удобное, производительное и безопасное решение для зачистки не только ПВХ изоляции, но и тугоплавкой изоляции на таких проводах, как МГТФ, МС и авиакосмических кабелях БИФ и БФС.

По просьбам наших пользователей специалистами ТЕРМОПРО разработаны профилированные насадки типа "Двойная петля" из нихромовой проволоки. Эти насадки обеспечивают зачистку тугоплавкой изоляции на проводах с сечением от 0,1мм2 (двойка — в квадрате). После испытаний наши технологи сделали вывод, что ножевые носадки более эффективны, удобны и производительны по сравнению с насадками типа "Двойная петля".

Зачистка провода МГТФ

Экспериментальный подбор правильной мощности инструмента для снятия изоляции с проводов каждого вида обеспечивает зачистку без следов нагара и минимизирует тепловое воздействие на тонкие жилы медного провода.

Мощность подобрана, теперь полный порядок! Импульсный инструмент для снятия изоляции с проводов полностью оправдал себя. МГТФ зачищен, все жилы целы и не изменили свой цвет.