Принцип работы и общие характеристики
Паяльная станция, а иногда ее называют станком или установкой это устройство, которое широко применяют и в быту, и в электронике, и электротехнике. Основное предназначение этого оборудования – групповая или единичная пайка деталей.
В конструкцию этого оборудования входят следующие компоненты:
- Блок управления, который контролирует рабочие параметры работы устройства.
- Паяльник, предназначенный для выполнения пайки.
- Пинцет, участвующий в сборке/разборке элементов, устанавливаемых на печатную плату.
- Фен, который предназначен для нагрева сборочного места. Его можно использовать для выполнения как единичных, так и групповых операций.
- Источник тепла, используемый для нагрева печатной платы для определенной в технологическом процессе температуры.
- Прибор для удаления лишнего олова.
- Вспомогательную оснастку – подставки и пр.
- Браслеты, которые снимают статическое напряжение.
Самодельная паяльная станция
Самые простые станции включают в себя паяльники, контролирующего прибора и подставки под паяльник. Ключевое отличие станции с феном от традиционного паяльника заключается в том, использование этого станка позволяет не только соединять между собой детали, но, при этом оптимизировать температурный режим. В состав станции входят различные приспособления, которые не только повышают производительность, но и обеспечивают безопасность работника.
И конечно нельзя забывать то, что паяльные станции с феном оснащены приспособлением для снятия статического напряжения.
Характеристики, а так же принципы работы станции с феном не отличаются большой сложностью, и это позволяет, соорудить паяльную станцию с феном своими руками.
Назначение самодельного фена
Надо иметь точное представление, для чего нужен паяльник такого типа. Прибор должен создавать температуру плавления олова в определённом месте схемы. При плавлении монтажного сплава монтируют радиодеталь или удаляют ненужный элемент на плате любого электротехнического устройства.
Фен создаёт направленный раскалённый воздушный поток в место, где нужно паять схему платы. Под действием высокой температуры олово переходит в жидкое состояние, тем самым давая возможность работнику произвести нужные монтажные операции.
Рекомендации по сборке самодельной паяльной станции с феном
Ключевое требование, которое можно предъявить к самодельной паяльной станции с феном можно сформулировать следующим образом – она должна обеспечить поток воздуха разогретый до температуры не менее 850 ⁰C. При этом мощность нагревательного элемента в паяльной станции не должна превышать 2,6 кВт.
Кроме этого, все компоненты этого паяльного станка с феном не должны иметь высокую стоимость и быть доступными. Кстати, бытовые фены не отвечают ни одному этому требованию. Чаще всего домашние мастера стремятся изготовить или ручной, или стационарный термофен.
Как ни странно, стационарное изделие собрать легче. Это вызвано следующими причинами – ни кто не ограничивает мастера в габаритно – весовых характеристиках. Нет необходимости в изготовлении пистолетной рукояти, которая необходима для управления прибором.
Схема электропитания паяльного фена
Термофен, в стационарном исполнении работает следующим образом – излучатель тепла стоит неподвижно на рабочем столе, а перемещать необходимо деталь. Такое решение приводит к осложнениям во время выполнения пайки. Для повышения эффективности пайки, целесообразно использовать ручной паяльник (термофен). Такой прибор должен иметь небольшие размеры, а управлять им можно незащищенными руками.
Один из главных вопросов, который встанет перед мастером, решившимся собрать паяльную станцию своими руками, звучит примерно так, какой нагревательный инструмент целесообразно использовать. Как уже отмечалось, компоненты из которых состоит бытовой фен не отвечают требованиям, которые предъявляются к устройствам этого типа. Поэтому, использовать их при создании самодельной паяльной станции недопустимо.
Практика создания самодельных станций говорит о том, что самый оптимальный вариант – это самостоятельное изготовление нагревателя из нихромовой проволоки. Ее сечение должно находится в диапазоне от 0,4 до 0,8 мм. При этом надо понимать, что использование проволоки большего сечения позволит обеспечить больший запас мощности, но получить при этом необходимую для работы температуру будет довольно сложно.
Спираль нагревателя из нихромовой проволоки
По определению нагреватель не должен быть большим. Для этого нагревательная спираль не должна превышать 4 – 8 мм, по внешнему диаметру. В качестве основания, на котором будет зафиксирован нагревательный элемент необходимо, использовать материал с высокой стойкостью к воздействию высокой температуры. Это может керамика. Кстати, вполне может подойти деталь такого плана, устанавливаемая в бытовом фене.
В качестве нагнетателя можно установить вентилятор небольшого размера. Кстати, его тоже можно снять со старого фена.
Вентилятор должен обеспечить поток воздуха в пределах 20-30 литров в минуту. Еще один вариант – воздушный компрессор для аквариумов. Для повышения его производительности необходимо дополнить его ресивером. Для него можно использовать обыкновенную пластиковую бутылку.
Изготовление корпуса для фена можно выполнить исходя из нескольких вариантов. Можно использовать материалы, которые показывают высокую стойкость к воздействию температуры, например, керамику, но такое решение приведет к удорожанию конструкцию. Можно ее удешевить, используя частичную теплоизоляцию канала, по которому продвигается горячий воздух.
Корпус термофена для пайки
Для корпуса самостоятельно изготавливаемого термофена можно использовать корпус от бытового прибора. Существуют некоторые условия – так, корпус должен быть достаточно объемным, а сопло необходимо выполнять из термостойких материалов или из металлов.
Другая забота, которая встанет перед мастером, это обеспечение работоспособности устройства. В частности, в конструкцию самодельного устройства должен входить пусковой механизм (выключатель) и элемент, отвечающий за регулировку параметров потока воздуха, а именно скорости его движения и его температуры. Для решения этих задач в электрической схеме должны быть установлены реостаты, которые позволяют выполнять плавную настройку мощности.
Сборку изделия начинают с изготовления спирали. При ее намотке необходимо учитывать, что ее сопротивление должно находиться в районе от 75 до 95 Ом. Спираль должна быть намотана на надежный изолятор, а сверху ее необходимо закрыть изолятором, например, асбест или стекловолокно. После сборки этого узла концы спирали должны выходить наружу.
Готовый элемент должен быть установлен в предварительно подготовленный канал корпуса, то есть он должен быть выложен слоем тепловой изоляции. После установки спирали на место ее можно соединять с силовой проводкой, в состав, которой входит выключатель.
ВАЖНО! При выполнении работ необходимо постоянно помнить о тепловой изоляции.
В тыльной части корпуса необходимо смонтировать воздушный нагреватель. Если габариты нагнетателя не позволяют установить его в корпус, то вполне возможно его закрепить с внешней стороны. Для подачи воздуха необходимо присоединить воздуховод.
Термовоздушная паяльная станция на Ардуино
Из этой статьи мы узнаем, как мастер-самодельщик изготовил термовоздушную паяльную станцию под управлением Arduino. В этом проекте алгоритм PID используется для расчета требуемой мощности и управляется драйвером Triac. По словам мастера, эта паяльная станция эффективна и надежна, и проста в сборке. Инструменты и материалы: — Arduino Pro Mini; -1602 ЖК-модуль + I2C; -Поворотный энкодер с кнопкой; -Фен для паяльной станции; -Подставка для фена; -Симистор BTA12-600B; -Транзистор IRFZ44; -Усилитель MCP602; -Оптопара MOC3021; -Оптопара 4N25; -Диодный мост 2W10M; -Диод UF4007; -4- контактный разъем; -3- контактный разъем; -2- контактный разъем; -2- контактный большой разъем; -Конденсатор 0,1 мкФ; -Конденсатор 10 нФ; -Резистор подстроечный 200K; -Резистор 100K; -Резистор 47K; -Резистор 10K; -Резистор 1K; -Резистор 470E; -Резистор 330E; -Резистор 220E; -Резистор 39E; -Зуммер;
Дальнейший монтаж следующий:
Для ЖК-модуля I2C Модуль I2C — Arduino Pro Mini GND — GND — GND VCC — VCC — 5V SDA — A2 — A4 SCL — A3 — A5.
Для модуля энкодера:
Encoder — Arduino GND — GND + — NC (не подключен, в коде используется встроенный ввод-вывод arduino) SW — D5 DT — D3 CLK — D4.
Фен (7 проводов) 3-контактный разъем — (зеленый, черный, красный) Красный провод — Термопара + Зеленый провод — Геркон Черный провод — Общая земля. 2-контактный разъем — (синий, желтый) Синий провод — Вентилятор +0 Желтый провод — Вентилятор — (или GND) 2 Большой контактный разъем — (белый, коричневый) Белый провод — Нагреватель Коричневый провод — Нагреватель (без полярности)
Шаг второй: принципиальная схема Схема состоит из 3 частей.
Часть интерфейса:
Состоит из ЖК-дисплея 1602 с модулем I2C и поворотного энкодера с кнопкой. На дисплее отображается заданная температура, текущая температура, скорость вращения вентилятора и приложенная мощность, а также текущее состояние ручки. Энкодер используется для различных входов и навигации по параметрам и элементам управления.
Часть датчика:
Состоит из термопары К-типа для измерения температуры и герконов для определения положения ручки. Напряжение термопары усиливается операционным усилителем до уровня напряжения, измеряемого с помощью Arduino. Усиление операционного усилителя контролируется 200K триммером.
Часть контроллера:
В этой схеме два контроллера. Один из них представляет собой простой ШИМ-регулятор скорости вращения вентилятора с полевым МОП-транзистором. Другой представляет собой изолированный контроллер для обогревателя. Он состоит из TRIAC, приводимого в действие опто-связанным DIAC. Оптопара 4N25 помогает поддерживать синхронизацию с сигналом переменного тока.
Шаг третий: печатная плата Мастер рекомендует заказать печатную плату на соответствующем сайте, но при желании, ее можно сделать и самостоятельно. Arduino-Rework Station.sch Arduino-Rework Station.brd Плату со спецификацией можно посмотреть здесь.
При вращении кодера температура и скорость вентилятора можно регулировать. Короткое нажатие на энкодер переключает между скоростью вентилятора и настройкой температуры.
Фен начинает нагреваться, как только его вынимают из держателя. На дисплее отображается «Ready». При достижении заданной температуры заданной температуры раздается короткий звук зуммера. При установке фена в держатель нагрев прекращается, но вентилятор будет продолжать дуть до тех пор, пока не достигнет безопасной температуры. После того, как температура опустится ниже 50 C, он издаст короткий звуковой сигнал и отобразит «COLD».
Когда фен выключен, контроллер перейдет в режим настройки, если энкодер удерживать в нажатом состоянии. Режим настройки имеет параметры калибровки, настройки, сохранения, отмены и сброса настроек.
Примечание. Если используется печатная плата easyEDA, то следует изменить номер контакта геркона на номер контакта 8 и контакт зуммера на 6.
Нужно установить библиотеки Commoncontrols-master, time-master и код. hot_air_gun_station_V1.0.ino CommonControls-master.rar Time-master.zip Загрузить все файлы в одном zip-файле можно здесь.
Затем перейдите в режим настройки и выберите пункт «Calibrate». Выберите точку калибровки: 200, 300 или 400 градусов, нажмите на энкодер. Температура фена достигнет желаемой температуры и зуммер издаст звуковой сигнал. Вращая ручку энкодера, введите реальную температуру. Затем выберите другую контрольную точку и повторите этот процесс для всех точек калибровки.
После этого нажмите и перейдите на главный экран, а затем снова перейдите в режим настройки и выберите save.
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Правила пользования и техника безопасности
При работе необходимо строго соблюдать технику безопасности и правила использования подобных устройств. Во-первых, необходимо соблюдать противопожарную безопасность.
При работе недопустимо резко изменять температуру в нагревательном элементе.
Во время работу необходимо соблюдать осторожность и не допускать касания нагретых элементов. Недопустимо попадание влаги на корпус и внутрь термофена.
Насадки можно заменять только после того, как фен остынет.
Рабочее место должно хорошо проветриваться.
Схема паяльной станции своими руками, элементная база
Ключевой инструмент паяльной станции является паяльник. Если при самостоятельной сборке станции можно использовать какие-то элементы, снятые, например, с отслуживших свой срок бытовых приборов. То паяльник без всяких споров должен быть новый. Многие мастера отдают предпочтение изделиям Solomon и некоторым другим.
Схема паяльной станции
После подбора паяльника можно приступит к выбору диодного моста для электрической схемы и трансформатора. Для того, что бы получить напряжение в 5 В необходим линейный стабилизатор с хорошим охлаждением. В качестве альтернативного варианта можно рассмотреть использование трансформатора, у которого есть в наличии обмотка, которая необходима для обслуживания цифрового блока.
Принципиальную схему самодельного устройства можно поискать на специализированных форумах.
Схема блока питания
Принципиальная схема ИБП от принтера Кенон
Если БП в работоспособном состоянии тут самое главное избежать соблазна улучшения и кардинальных доработок. Всё на что нужно обратить своё внимание это смд резистор R25 номиналом 18 кОм. Для начала выпаять его и подпаять на контактные площадки два мягких многожильных провода в изоляции длиной по 15 см. И больше на плате ничего не трогать.
Доработка БП для кулера
А вот с данным конкретным блоком питания, в виду его недавней неисправности, пришлось обойтись менее деликатно – выпаять для верности и полного понимания его настоящего функционирования не только смд резистор R25, но и подстроечный резистор VR21 и выходной стабилитрон ZD21.
Полезное: ИК датчик препятствий с определением направления
Проверка мультиметром БП
Место подстроечника занял переменник на 4,7 кОм, а вместо смд резистора на 18 кОм был установлен переменный резистор на 22 кОм. Подключив в нагрузку электромотор ручной сверлилки и от души погоняв его, выставил переменником 4,7 кОм такое его положение, при котором переменный резистор на 22 кОм в крайнем левом положении ползунка выдавал 5 вольт на выходе, а в крайнем правом положении практически ровно 24 вольта.
Назначение кнопок и варианты прошивки
На передней панели станции должны быть установлены кнопки управления, отвечающие за исполнение следующих функций:
- Понижение/повышение температуры с определенным шагом, например в 5 или 10 градусов.
- Установку заранее подобранных режимов.
Настройка паяльной станции
Вместо кнопок управления можно использовать внешний прибор (программатор) или выполнить прошивку внутри схемы. Настроить температуру довольно просто.
