Можно ли самому сделать паяльную станцию. Можно ли самому сделать паяльную станцию Паяльник из прикуривателя своими руками

Вспомню я пехоту и родную роту
и тебя за то что ты дал мне при курить
Давай закурим товарищ по одной
давай закурим товарищ мой
(К.Шульженко)

То, что СМД компоненты стремительно наступают, никого уже убеждать не приходиться. Да и не просто наступают, а на горло. Я то для себя давно уже решил, что пора стремительно переходить на поверхностный монтаж. Это и красиво, и компактно, да и дешевле теперь уже. Микросхемы в ДИП корпусах дороже чем в планарных. А многие современные чипы так и вовсе не выпускаются в ДИП исполнении. А ведь они весьма функциональны, и на требуют много "обвязки". Сказано - сделано. Начитался в интернете статей и начал обзаводиться инструментом. Тонкие припои, жидкие флюсы, тоненькие пинцетики, линзы, держалки, ну и т.д. И конечно же паяльная станция. Не есть дешевая агрегатина. Решил сначало попаять обычным маленьким паяльником, только регулятор сделал простой. При определенной сноровке и прямых руках пайка получается весьма даже неплохо.

Это запаивать получается неплохо, а вот выпаивать совсем даже наоборот. Начинается шаманство. Нитки, насадки, утюги, духовки, промышленные фены..... Способов немало. Как говорится: голь на выдумки хитра. Сначало с этими неудобствами миришься, чертыхаясь, потом раздражаешься, потом материшься и звереешь (когда поотламываешь выводы так нужной тебе сейчас деталюшки). Помаялся, собрал немного денюжков, и прикупил паяльник и фен от китайской паяльной станции, а сам блок управления собрал по схеме замечательного парня из Пскова. Паяю, распаиваю, получаю удовольствие от процесса. А тут как то знакомый радиолюбитель "фокус" показал: взял прикуриватель, открутил нагревательный элемент, прикрутил к нему провода, подключил к аккумулятору автомобильному, разобрал флешку, промазал ее канифолью жидкой, прогрел её этим прикуривателем и снял немаленький многоножковый чип. А в том что он его не перегрел и не спалил я уверен абсолютно. Канифоль после этого процесса осталась на платке чистая и прозрачная, только немного потемнела. А кипеть она начинает где то около 250 градусов. Так что по ее состоянию можно судить о степени "вандализма" по отношению в выпаиваемым деталям. Зацепил меня этот "фокус". Это то, что называется - дёшево и сердито. Вот и решил немного поэкспериментировать с прикуривателем. Взял схему простейшего ШИМ регулятора, мощный полевик, и соорудил простое дешевое устройство с регулируемой температурой на выходе. Получился такой себе гибрид прикуривателя-паяльника. <<ПРИКУЯЛЬНИК>> блин. Результаты меня весьма порадовали. На мой взгляд, работать с ним много приятнее чем с феном. Попробуйте и вы. Прикуриватель найти несложно, горстка недорогих деталей, немного удовольствия от процесса изготовления, и вы убедитесь как все просто и удобно. Вот небольшой ролик, как я выпаиваю и впаиваю деталюхи.

СХЕМА: А схем я перепробовал несколько. Начал с платы ШИМ на микроконтроллере. Сразу с замутом на будущее. Планировал сделать дистанционный контроль с использованием ИК термометра и обратную связь с поддержанием температуры в рабочей зоне. Но это все в будущем. Также сделал распространенную в интернете схему ШИМ регулятора на NE555 (или же отечественная 1006ВИ1). Но удачнее всех получилась схема ШИМ регулятора на UC3843. Вот она;

Почему удачнее? Диапазон регулировки коэффициента заполнения ШИМ от 0% до 100%. Кратко принцип работы: формируемое в микросхеме пилообразное напряжение, частота которого задается R1C1 через повторитель Q1 и делитель R3 поступает на внутренний компаратор, где сравнивается с постоянным напряжением, задаваемым делителем R5 R6 R7. В результате формируется ШИМ сигнал с постоянной частотой и заполнением, зависящем от угла поворота R6. Поскольку микросхема предназначена для работы в блоках питания с мощными полевыми транзисторами, дополнительных схем согласования (т.н. драйверов) не требуется. Ток через полевой транзистор в открытом состоянии около 8А. Сопротивление открытого канала 18mOm. Следовательно, в статическом режиме рассеиваемая на транзисторе мощность равна 150mW. Мизер. Но поскольку схема все таки работает в динамике, рассеивается слегка поболее. Транзистор без радиатора ощутимо теплый на ощупь.
Этот вариант схемы требует немного регулировки. Подстроечный резистор R3 выставляем в такое положение, чтобы резистором R6 обеспечить весь диапазон регулирования ШИМ. Эту процедуру я выполнял с использованием осциллографа. У кого нет осциллографа, попробуйте подстроечный резистор заменить постоянными резисторами, как это показано на схеме в прямоугольнике. Отверстия для этого случая в плате предусмотрены. При использовании элементов с указанными на схеме номиналами это должно обеспечить нормальную работу. Ну и еще про "номиналы". При использовании элементов с указанными на схеме номиналами частота ШИМ находится в слышимом диапазоне. Что то около 3кГц. Из за этого схема при определенных режимах "звучит". Уменьшив емкость С1 можно вывести частоту за пределы слышимости, но при этом нагрев силового полевика увеличивается. Не до критических величин, но все же радиаторчик потребуется. Или же наоборот, увеличить емкость, и заставить работать на частотах ниже 20 Гц. Надо попробовать.

А это второй вариант схемы на таймере 1006ВИ1. Или же по импортному NE555.

Вторую схему менее удачной я назвал потому, что диапазон регулировки заполнения ШИМ от 10% до ~95%, и от положения движка R1 зависит не только скважность, но и немного частота.Хотя нам, впрочем, это совершенно "по барабану", на итогах работы это не отражается. Но собирается она на недорогих распространенных деталях, и не требует регулировок и настроек. начинает работать сразу, и так как предсказано. Работа подобной схемы описана в интернете многократно. Но если вкратце, то: пила формируется на конденсаторе С1 зарядной и разрядной цепями. Зарядная цепь R2,D1, левое плечо R1, разрядная цепь правое плечо R1,D2, вход Discharge. Таймер следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THRESH (THRESHOLD — порог). Когда оно превысит порог 2/3 VCC внутренний триггер переключается на разряд, и конденсатор разряжается. А когда напряжение на нем упадет ниже 1/3 VCC разряд прекратится и начнется заряд конденсатора С1. Поворачивая R1 мы меняем время заряда и разряда, а следовательно меняем коэффициент заполнения ШИМ. Схема неоднократно расписана в интернете, и поэтому я не заострял на ней особо внимания. Транзисторы Т1 и Т2 это своеобразный <драйвер полевика>. Они обеспечивают малое время переключения полевого транзистора и следовательно, его невысокий нагрев.

Теперь о том, как изготовить саму "излучающую" головку.

Сам процесс выпаивания занимает от 2 до 6 минут. Это если работаем с обычной двухсторонней платой. С многослойными работать не пробовал, небыло надобности. Думаю время несколько увеличится. Попробуете сами. Сразу я просто прикрутил нагревательный элемент прикуривателя винтом к стеклотекстолиту, думал что выдержит. Но не тут то было. После непродолжительного времени все завоняло, почернело, и начала выделяться черная жижа, наверно смолы из стеклотекстолита. Так что вывод из этого следующий: нужен "термобарьер". В качестве оного я успешно использовал свитую в пружину мягкую стальную проволку, диаметром примерно 1-1,5 мм. Валялась такая дома. Я думаю что вариации с "термобарьером" могут быть разнообразными. У кого на что хватит фантазии. Единственно, не рекомендую использовать медную проволку. У неё большая теплопроводность, и окисляется быстро. Конструкции прикуривателей весьма разнообразны, поэтому способ присоединения их к устройству надо придумать самому, исходя из имеющихся у вас материалов. Это либо болт с гайкой, либо хомутик, либо другой обжим. Для сварки все слишком мелкое, для пайки - слишком горячее.

Сопротивление спирали прикуривателя около 1,8ом. И если кто то применит смекалку, керамику(а может даже и просто обожженную глину), термоклей и нихром с таким сопротивлением, то сможет изготовить иной излучатель, который будет более соответствовать его задачам. Обычный же прикуриватель успешно справляется с мелочевкой и небольшими планарными корпусами. Для нужд "среднего" радиолюбителя более чем достаточно. Я без труда выпаивал и запаивал ATmega 16AU в корпусе TQFP44. Думаю и TQFP64 тоже потянет. Ток, протекающий через прикуриватель, 8А. Это накладывает определенные требования на питающее устройство и провода. Если использовать трансформатор, то его мощность должна быть не менее 100W и вторичная обмотка должна обеспечивать ток 8А. Устройство питается постоянным напряжением. Следовательно для трансформаторного питания необходимо использовать выпрямитель, состоящий из диодного моста и конденсатора, емкостью 5 000 - 10 000 мкФ. При работе диодный мост КВРС3510 ощутимо нагревается, даже с прикрепленным алюминиевым радиатором. При подключении соблюдайте полярность. Если объемы работ небольшие и требуются нечасто, можно применить в качестве питателя автомобильный аккумулятор. Также собираюсь поэкспериментировать с электронным трансформатором для питания галогеновых светильников. Но там также требуется мостовой выпрямитель на диодах Шоттки и конденсаторе. Еще раз напоминаю о полярности. Защит никаких нет, и при ошибках микросхемы быстренько испускают "волшебный дым" и навсегда замолкают.

Сам процесс выпайки-запайки прост: мажем флюсом, греем, снимаем (ну или ставим). На видеоролике все замечательно видно. А по поводу нюансов в процессе скажу следующее: не жалейте канифоли. Это и ускоряет, и облегчает процесс. Канифоль начинает кипеть при 250 градусах. Старайтесь не допускать её обильного кипения и "дымления". Температуру платы я вначале контролировал с помощью термопары и тестера, но не скажу что это удобно и эффективно. Просто наблюдайте за выпаиваемой деталью. Вы непременно увидите когда припой начнет плавиться. "Нежные" микросхемы при выпаивании или запаивании накрывайте небольшим кусочком стеклотекстолита размером с корпус. Есть мнение, что участок видимого спектра инфракрасного излучения активно поглощается черным корпусом микросхемы, и сильнее её прогревает. При необходимости закрывайте алюминиевой фольгой ту часть платы, которую нежелательно нагревать. Устройство весьма компактно. И достаточно удобно им пользоваться, держа в руке, и направляя в нужную точку излучение. Или же закрепив на какой нибудь подставке. На фото выше пример того, как я использую устройство. Не оставляйте надолго устройство в режиме полной мощности.

Идея использования прикуривателя в качестве нагревателя для ИК-станции не моя, ее взрастили сперва на easyelectronics, потом она была отлита в граните "Радиокотом", где была отличная статья на тему. Что особенно хорошо, "в комплекте" к прикуяльнику с "Радиокота" шла неплохая схема PWM-регулятора на UC3843 с минимумом деталей. Гугл знает, что есть прикуяльник и выдает "Радиокота" первой ссылкой.

Взялся воплотить.

Автозапчасти:

Головка прикуривателя есть?

Вот, в сборе...

А отдельно головка?

Патрон? А на какую машину?

На любую, мне не для авто

Ээээээ.... ну вот, например, 106 рублей
- беру!

Сердце прикуяльника - именно прикуриватель.

Его мощность примерно 120 Вт или чуть более. После отшелушивания ненужных деталей - стакана, пружины, декора - в руках остается цилиндрическая хреновина с нагревателем в торце. Обечайка нагревателя один вывод, верхний алюминиевый тубус - второй.

На обечайку надет кусок ленты с отверстиями и стянут винтиком М2 - это один токовод. Второй - горизонтальная "палка" из пары стеклотекстолитовых полосок - одновременно держатель прикуяльника, токовод, держатель резистора регулировки мощности. Нагреватель сжат четырьмя винтами М3.

Отдельное спасибо коллеге Саше за две очень важных детали: штатив от чего-то, с тяжелым основанием и крепко вбитым вертикальным штырем, и крепежный хомут из пластика. Эти две детали были словно созданы друг для друга и их комбинация позволяет крепко удерживать нагреватель со всеми сопутствующими деталями на штативе, в то же время допуская перемещение по вертикальной и горизонтальной осям, то бишь регулируя тепловое пятно и интенсивность обогрева платы.

Электронный регулятор собран на KA3843B и транзисторе IRFZ44n - все по канону. Транзистор фланцем прикручен к тоководу и таким образом сток подключается к прикуривателю, на который уже заведен постоянный "плюс".

Плата не сразу заработала, как выяснилось, один из пятачков макетки (3 ножка) был отделен от соседних, а я это проглядел. Как только я это место восстановил, все заработало. Подстроечником задается ширина регулирования нагрева. Во время работы слышен писк, что неудивительно, ведь частота импульсов около 3кГц. Но по звуку хорошо определяется нагрев.

Ручка переменного резистора это тот же прикуриватель, его пластмассовая держалка с немного рассверленным посадочным отверстием.

Попробовал попаять, вывод такой: нужно приноравливаться. Массивные платы прогреваются долго, но я снял и всякие соики, и QFN. Паять тоже ок, мазнул флюсом точки пайки, сунул под нагреватель и деталька моментально прыгает на свое место.

А это второй вариант схемы на таймере 1006ВИ1. Или же по импортному NE555.

Теперь о том, как изготовить саму "излучающую" головку.

Паять платы и электронные схемы обычным паяльником не очень удобно и не всегда возможно. В этом плане даже простая пыльная станция — ценный инструмент. Но стоимость готовых изделий довольно высока, и если работу проводить не часто, то окупится он не скоро.

Выход есть: сделать паяльную станцию своими руками сможет каждый, кто занимается программированием микроконтроллеров. Вначале надо разобраться в принципе работы устройства и ее основных элементах.

Причиной того, что современный рынок способен предложить широкий спектр паяльного оборудования является тот факт, что обыкновенный бытовой паяльник стал инструментом, который можно купить на каждом углу. А вот паяет он далеко не все современные приборы.

При помощи паяльной станции, которую можно сделать своими руками, есть возможность производить ремонт любого электрического оборудования, в том числе такого сложного и высокоточного, как материнская плата компьютера.

Прежде, чем приступить к конструкции и начать описывать самодельный цифровой паяльный механизм, рассмотрим, какой может быть станция и какие типы пайки существуют.

Станции условно можно классифицировать таким образом:

контактного типа;
контактного типа без применения свинца;
термовоздушного типа;
комбинированно-термовоздушного типа;
демонтажного типа;
инфракрасные станции.

Самый простой вид – контактный. Его строение мало чем отличается от привычного паяльника, однако контактное оборудование лишено многих конструктивных недостатков, которые есть у паяльников.

Контактная пайка

Главной проблемой паяльника является чрезмерный нагрев радиокомпонентов, в частности транзисторов, диодов, тиристоров. Из-за высокой температуры, полупроводниковые элементы начинают менять свою вольтамперную характеристику и нарушать протекание электрического тока в цепи.

Именно поэтому становится невозможным регулировать температуру нагревательных элементов, иными словами традиционный паяльник рано или поздно перестает «слушать» — температура либо неограниченно растет, либо перестает расти вообще.

Таким образом, после достигнутых 400 °C, пайка может быть безопасной только из-за краткосрочного контакта «жало-припой».

Приступая к созданию контактной паяльной станции, или выбирая одну из моделей, которые уже предложены на рынке, следует понимать, что она должна содержать блок питания, включающий в свою конструкцию гальваническую развязку. Именно такой механизм «питание — нагреватель» гарантирует адекватную регулировку напряжения и температуры прогрева. Чаще всего наиболее рациональной температурой нагрева является 250-350 °C.

Бесконтактная пайка

Бесконтактными (термовоздушными) паяльными станциями являются такие установки, которые отлично подходят для ремонта мобильных телефонов, крупной и мелкой бытовой техники. Мощность таких установок крайне высока, они отлично справляются как с припоями, содержащими свинец, так и с бессвинцовыми.

Однако следует помнить, что применять такие устройства для микросхем BGA-типа нельзя. Термовоздушная, бесконтактная пайка представляет собой симбиоз строительного фена и паяльника, паять с помощью такого оборудования очень удобно и быстро.

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.

Инфракрасная станция для пайки

Ремонтируя сложные схемы и материнские платы (особенно в которых имеют место компоненты BGA), потребуется инфракрасная станция. Китайская продукция отличилась очень низким качеством, а хорошая инфракрасная установка стоит довольно дорого. Выход очевиден: нет ничего сложного в том, чтобы собрать паяльный инструмент своими руками.

При сборке такого паяльного устройства можно вложиться в бюджет до 10 тыс. рублей. Несмотря на низкую себестоимость, станция отлично себя показала при проведении ремонтных работ, связанных с монтированием микросхем.

Описание конструкции

Устройство состоит из следующих компонентов:

контроллер управления;
подогрев нижнего типа;
нагрев верхнего типа.

Контроллер должен быть 2-канального типа.

Первый канал подключается к термопаре или терморезистору платинового типа. Второй следует просто подключать к паре. Оба канала обладают автоматическими и ручными режимами. Первый допускает поддержку температур до 255 градусов при помощи обратных связей с термопарой или терморезистором.

Ручной режим позволяет производить настройки в диапазонах 99%. Память контроллера содержит четырнадцать различных типов термопрофилей: семь профилей свинцового типа и семь профилей для пайки без свинца.

Для припоя без свинца максимальные температуры профилей начинаются с 225°, и далее через каждые 5 до 250°.

В тех случаях, когда верхний нагревательный элемент попросту не справляется и нагрев обеспечить не удается, контроллерный элемент становится в режим «пауза» и ожидает нужную температуру. Это позволяет приспособить микросхему для нагревателей настолько слабых, что они не способны следовать за термопрофилями.

Контроллеры также используются, как регуляторы температуры паяльной станции, например, если необходима сушка или запекание паяльных масок. Такие устройства отлично подходят для поддержки температуры.

Простейшая установка от прикуривателя

Прикуриватель, который управляется 12 вольтами автомобильного аккумулятора, способен создавать температуры, позволяющие паять BGA-контроллеры и различные SMD.

Множество конструкторов считают, что такая станция дает кольцо нагрева (так называемое «колечко»), которое будет повторять проекцию нагревателя. Однако тест на бумаге показал абсолютно равномерный нагрев, без колец. Это означает, что доработка прикуривателя имеет смысл.

При тесте было видно, что цвет бумаги равномерно окрашивает лист от центра в сторону краев. Чистый инфракрасный прогрев плюс конвекция без каких-либо поддувов – и прикуриватель превращается в отличное паяльное устройство.

Паяльные станции из прикуривателя, по сравнению с паяльными термофенами, тихие, не дают никаких струй и отдач, пайка происходит спокойно. Десяти вольт переменного тока, которые подаются от подходящего трансформатора, оказывается вполне достаточно для того, чтобы на расстоянии 1-1,5 см снять с материнской платы 100-разъемный процессор.

Второй контакт спирали необходимо выводить в трубку корпуса и фиксировать высокотемпературным герметиком. При конструкции потребуется пайка латунью. Ее можно выполнить при помощи бензиновой горелки, полосы латуни и буры. Дистанция, при которой осуществляется спаивание, достигает максимально 1,5 см. Данная конструкция зарекомендовала себя очень хорошо.

Если придумать ручку, корпус и держатель, а это довольно несложно, учитывая корпус прикуривателя, то данное устройство будет в разы лучше, чем обычный паяльник китайского производства.

Набор для сборки

Существуют специальные наборы для сборки паяльных станций. Один такой набор предлагает собрать цифровую станцию на базе контроллера Atmega 328P.

Список деталей:

контроллер Atmega328p;
LCD с размерами 16х2;
ОУ: LM358;
оптическая развязка: MOC3063;
мосфеты IRFZ44N (2 шт.);
симистор: BT138;
стабилизатор;
потенциометры 10кОм;
подстроечные резисторы 10кОм.

В комплект также входят два светодиода, резонатор 16 Мгц, SMD резисторы и конденсатор емкостью 1 мкф. Неполный будет паяльный работ без переключателей, гнезда GX16 5 и 8 пин, импульсного блока питания на 24 Вольта.

Схема и печатная плата

Таким образом, при знании законов радиофизики изготовление паяльной станции своими руками не составит особого труда. Более того, при подборе качественных компонентов можно добиться отличных результатов.

Паяльный фен, контактная станция и другие самодельные приборы будут служить очень долго и, в отличие от китайских аналогов, будут работать в том температурном режиме, который нужен.