Паяльная станция сделанная своими руками

Паяльная станция своими руками — практичное изделие, позволяющее сэкономить на покупке заводской модели, создать прибор под индивидуальные потребности. Самые простые системы делают из старых паяльников и некоторых электрозапчастей. С расширенными возможностями паяльную станцию собирают из готовых модулей, плат, наборов для сборки — это всегда будет намного дешевле. Есть несколько модификаций изделия: только с паяльником, с феном, инфракрасного, индукционного типа.

Зачем нужна паяльная станция

Функция паяльной станции — регулировка температуры при пайке. При перегреве выгорает припой, жало прогорает, надо счищать нагар. Настройкой можно продлить срок службы данного элемента. Но это второстепенный плюс, главная задача — создание нужного нагрева при работе с конкретными типоразмерами деталей. Нам нужно лишь расплавить определенное количество припоя, а как правило, для мелких деталей t° жала превышает эту потребность во много раз, возникает риск повреждения их от перегрева. С другой стороны, большой объем припоя «слабый» паяльник не расплавит. Описанные проблемы решить паяльная установка.

Заводские установки обычно всегда имеют термофен (бесконтактная пайка) для работы с чрезвычайно мелкими деталями на микросхемах — SMD, мелкими группами контактов, — которые выпаять даже самим тонким жалом сложно или невозможно. При самостоятельной сборке этот инструмент часто создают на отдельной базе.

Простая паяльная станция с диммером

Рассмотрим самый простой вариант аналоговой паяльной станции без фена, только с паяльником. С работой справится пользователь с минимальными навыками.

Что потребуется:

• паяльники обычные с нихромовой нитью накаливания. Лучше взять с большой мощностью, например, на 60, 80 Вт, диапазон регулировки будет шире,
• розетка (внутренняя), подойдет старая советская на 5 А,
• диммер — устройство для регулировки напряжения, например, для настройки интенсивности света лампочек накаливания. Так как экономное диодное освещение распространенно, устройство может быть незатребованным среди бытового хлама, его можно и купить, стоит дешево. Диммер по своему типоразмеру, принципу монтажа похож на розетку, только сверху селектор регулировки,
• корпус: ДВП, лобзик, шурупы, силиконовый клей. Можно взять старый корпус компьютерного БП, распаячную коробку,
• шнур с вилкой к сети питания. Взять от сломанного любого прибора, приобрести разборную вилку и 2 или 3-жильный (с жилой заземления) провод.

Далее, иллюстрированные этапы сборки с объяснением.

Выпиливаем из ДСП и собираем корпус. Применяем силиконовый клей, шурупчики, снизу — болтики, эту часть делаем съемной.  Отверстия: спереди под розетку, а точнее, под ее крепежный винт и провода, узел зафиксируем на поверхности, сверху — большое, под балласт диммера.

Внутри соединяем проводками диммер и розетку. Далее, присоединяем провод с вилкой для сети 220 В, выводим его из корпуса. При этом порядок проводков, полярность не имеет значения.

Устройство готово к работе, паяльник втыкаем в розетку базы, аппарат подключаем к сети. Установку можно использовать и так, но лучше сделать градуировку на диммере, чтобы четко определить, при каком положении будет перегрев или нужная температура.

Используем амперметр, нельзя его подключать параллельно — просто щупы к отверстиям подключенной розетки, — иначе он сгорит. Амперметр подсоединяется только последовательно нагрузке, то есть у нас паяльник должен быть включен в цепь. Поэтому берем еще одну разборную вилку с выведенными контактами, втыкаем ее в розетку станции.

При отключенной установке один вывод приматываем изолентой к зубчику вилки паяльника, второй — к одному из щупов амперметра. Подключаем станцию к сети. Ко второму зубчику вилки шнура паяльника касаемся другим щупом. Определяем величину тока, степень нагрева, делаем (ножом, надфилем, маркером и подобным) градуировку около селектора. Перед замерами на амперметре надо выставить параметр тока, соответствующий сети 220 В (переменный) и предельное его значение для имеющейся сети.

Станция для пайки с феном

Рассмотрим самый простой вариант, как сделать паяльный фен своими руками.

Внутрь стеклянной трубки помещаем нихромовую спираль накаливания. Все можно взять из нерабочего калорифера. Нить также — из любого нагревательного прибора с ТЭНом. Один конец спирали растягиваем, чтобы он выходил за край, второй остается внутри, концы выводятся и подсоединяются к питанию. Обязательно изолируем их кембриком (стеклотканью), изоляторы можно взять от старого паяльника. От него же берем кожух, вставляем туда собранный узел.

Далее, потребуется отрезок силиконовой, резиновой трубки, ее насаживаем на стеклянную часть. Конструкцию обматываем слоем тканевой изолентой (продается в хозмагазинах), чтобы можно было ее удобно держать. Остается взять обычный аквариумный компрессор. Если эта помпа без диммера, то данный элемент ставят отдельно, простым подсоединением к контактам последнего. Пользователь получит возможность регулировки нагрева.

Создан аналоговый прибор, управляемый вручную, электромеханически, но им можно паять такие же типоразмеры деталей как заводскими и цифровыми установками, например станцией модели 8858 для деталей в корпусе bga. Но более приближенным к такому изделию будет фен по схеме ниже:

Инфракрасная паяльная установка

Инфракрасная простейшая паяльная станция своими руками, выполнение которой будет под силу каждому, — с автомобильным прикуривателем:

1. Разбираем устройство, оставляем только шпильку со спиралью — это основа, нагревательный элемент.
2. Раскручиваем дешевый (можно купить за 100 руб. в магазинах мелочей для быта) или ненужный паяльник.
3. Оставляем изоляторы (стеклоткань и кембрик), вставляем в них ножку с прикуривателем, ее можно зафиксировать размотанной нихромовой проволокой.
4. Контакты шнура с вилкой к сети 220 В от паяльника присоединяем к шпильке с нагревательной головкой. Изолируем стеклотканью.
5. Спираль можно приварить к кожуху паяльника, зафиксировать холодной сваркой или болтиками наподобие как фиксируется жало паяльника.
6. Нагревается головка инфракрасной паяльной станции через 3–4 сек — держать ее в таком состоянии постоянно нецелесообразно, так элемент быстрее изнашивается. Поэтому в ручку паяльника встраиваем выключатель обычный, а лучше микро.

Описанная самодельная ИК установка имеет особенность: ею удобнее пользоваться, меняя само расстояние раскаленной головки до обрабатываемых элементов, а не выставлять температуру отдельным регулятором, хотя его тоже можно приделать (диммер).

Самодельная ардуино инфракрасная паяльная станция, термовоздушная паяльная станция основываться может на аналогичном способе создания паяльника, в схему просто добавляются программные инструменты, микроконтроллер, фен создается, основываясь на нагревательной головке от прикуривателя.

Паяльные станции на микроконтроллерах и микросхемах

Если говорить о готовых наборах и элементах, то самая популярная схема паяльной станции на микроконтроллере Atmega, программируемым аппаратно-программным средством Arduino.

Преимущество самостоятельной сборки очевидное. Заводская паяльная станция собирается на тех же микросхемах, стоит она 5–15 тыс. руб. и выше. Отдельно микросхемы: стоимость самого Arduino — 1 $, Atmega 8 — 3 $. Начинка для блоков питания или готовые экземпляры также не особо дорогие. Не возникнет проблем и с покупкой регуляторов, разъемов и пр. ФЭН и паяльник можно докупить отдельно и это будет намного дешевле. Затраты сделанных самостоятельно установок в разы ниже, а по своим техническим параметрам приборы идентичны заводским.

Все микроконтроллеры наподобие Атмега «умные» и обеспечивают управление, а среди прочего следующее:

• регулировку и стабилизацию температуры жала — базовые функции,
• переход в режим ожидания,
• программируемое отключение.

Есть сборки и на иных устройствах управления, например, на ATtinyl3, lm358. Однозначно, самодельная с феном цифровая паяльная станция на готовых программируемых микросхемах, а тем более на собранных самостоятельно, предполагает наличие опыта в электронике как минимум среднего уровня.

В роли корпуса для всех самоделок удобно использовать короб от компьютерного БП, а лучше пластмассовую распаячную коробку.

Сборка комплекта на жалах Hakko

Простая паяльная станция, а точнее комплекты для ее сборки на специальных жалах Hakko, популярные на торговой площадке Алиэкспресс. На сайтах продавцов также есть инструкция и схема соединений. Пользователю останется только найти корпус и соединить детали.

Особенность установки — инновационные жала HAKKO T12 которые чрезвычайно быстро разогреваются и не прогорают.

Потребуется выключатель, разъем для питающего шнура тип AS-Евровилка. Эти элементы могут быть в комплекте или же их можно заказать вместе с основными частями. На лицевую сторону выносятся разъемы для паяльника, пульт управление температурой и иными параметрами.

На плате дорожка («test») для управления настройками не соединенная, для доступа к регулировке ее контакты надо спаять.

В настройках есть возможность выставлять шаг регулировки t°, делать ее программную калибровку. Такая функция доступная прямо в процессе работы паяльника — реж. Р10, Р11. Как это сделать: нажать на энкодер, удерживать его пару сек., перейдем в Р10, затем кратковременным нажимом меняем шаг (сотни, десятки, единицы). Поворачивая ручку, меняем значение, потом снова жмем и пару сек. держим селектор энкодера — настройка сохраняется и совершается переход в Р11 и так далее. А двухсекундное нажатие возвращает в рабочий режим.

Если зажать включатель энкодера и подавать питание к контроллеру, то попадем в более объемное меню:

Блок питания надо докупить отдельно, хватит на 24 В, в зависимости от значения, на которое рассчитан паяльник. Можно обойтись и внешним БП 24 В, выдающим до 4 А.

БП можно создать и самостоятельно из следующего:

• понижающий советский трансформатор,
• готовая сборка с диодным мостом KBPC5019,
• сетевые фильтры, они же электролитические конденсаторы для сглаживания пульсаций,
• три параллельно соединенных полевых транзистора IRF730,
• микросхема LM317,
• радиатор охлаждения, вентилятор, подключенный через свой диодный мост.

Напряжение в нашем случае подается на управляющую плату (24.4 В). Опишем, как работает схема. На трансформатор идет напряжение от сети (220 В, 50 Гц), понижается им до 28 В. Выпрямляется диодным мостом, фильтруется конденсаторами, значение возрастает до 35 В. Далее, подается на плату регулировки из полевых транзисторов на основе микросхемы lm317. Подстраиваем подстроечным резистором, получаем 24.4 В постоянного напряжение, которое и запитывает установку.

Сборка пошагово на Arduino c ATmega

Паяльная станция на atmega8 не обязательно включает данную модель этого микроконтроллера, это могут быть его разные версии (ATmega328p, 168). Описываемая МК — это база для Arduino UNO — чрезвычайно популярного инструмента программирования электронной начинки паяльных станций, роботов, радиоуправляемых машинок, подобных самоделок, сигнализаций, световой индикации и пр.

Потребуется дисплей на протоколе (интерфейс) I²С и несколько шт. энкодеров:

Вкл./выкл. осуществляется энкодером, после выкл. в памяти МК хранится последнее значение t° паяльника и фена, оборотов кулера. После выкл. на дисплее первого отображается температура, вплоть до остывания до +50° С. Если деактивирован фен, то крыльчатка охлаждает его до +50° C в бесшумном режиме на оборотах в 10 %.

Следующий элемент — БП на 24 В и 2–3 А выходного тока и преобразователь. Их можно сделать самому, если есть опыт и желание паять микросхемы, подбирать элементы, но также можно купить недорого на том же Алиэкспресс. Это изделие именно для подобных сборок, без корпуса — сама основная функциональная начинка. Цена более чем приемлемая. То же относится и к преобразователю DC-DC на LM2596S — его подключаем к БП и настраиваем подстроечным резистором 5 В.

Паяльник и фен продаются как комплектующие. Важно покупать изделия именно на термопаре, а не на резисторе, иначе схему и прошивку придется дорабатывать. В нашем примере оснащение может комплектоваться паяльниками от модельной линейки установок 852D +, 853D, 878AD… и фенами — от 858, 878D, 858D… . Для подключения их к корпусу — разъемы GX16-5 и GX16-8. Приобретен также комплект из 5 жал.

Корпус из металла может создавать помехи, желательно использовать пластиковые коробы. Для данной части можно применять распаячную коробку средних размеров.

Схема и платы

В нашем примере схема и печатная плата контроллера ATMEGA 168, которую мы взяли из популярного примера в сети, доработана (представлена ниже). Отличия от оригинала: подключение дисплея, заменены переменные резисторы и кнопки вкл./выкл. на энкодеры, а также убран стабилизатор на 12 В (фен у нас на 24 В) и на 5 В (заменен на DC-DC преобразователь).

Плата создана стандартным способом — ЛУТом (сплав розе в лимонной кислоте). Симистор на компактном радиаторе. Силовые мосфеты без него, так как нагрев там слабый, переменные резисторы многооборотные. Микроконтроллер подключен классически.

Ниже оригинальная схема, там же список элементов, которые используем и в нашем примере, учитывая сделанные модификации:

Прошивку микроконтроллера делали через Arduino UNO:

Финишный этап: собираем все в единый модуль, настраиваем t° паяльника и фена, для определения значений можно использовать термопару мультиметра. Контрастность дисплея выставляем переменным резистором на переходнике его платы.

Индукционные паяльные станции

Индукционные паяльные станции — это инновация и среди всех типов приборов в этой отрасли, они самый мощные и качественные. Используется нагрев вихревыми токами, электромагнитными полями. Основа: инвертор и индукционная катушка (витки медной проволоки), которые под действием высокочастотного тока (выше, чем 50 Гц в сети 220 В) осуществляют нагрев размещенного в ней объекта.

ИК паяльная станция создает нагрев дистанционный, бесконтактный — не обязательно, чтобы жало напрямую соприкасалось с витками. Подобный принцип в микроволновках. Небольшие приборы за 5–10 сек. способны раскалить до красного толстый металлический стержень. Такие устройства используются в металлургии, на бытовом уровне подобные узлы имеют ВИН-котлы, микроволновки.

В данном случае источником переменного тока является специальный ВЧ преобразователь, инвертор. Рассмотрим вкратце его работу на примере такового узла в сварочном аппарате:

1. Переменный ток от обычной сети с частотой 50 Гц поступает на выпрямитель.
2. Обработанная величина сглаживается фильтром — получается постоянный ток.
3. Последний преобразуется транзисторами инвертора со значительной частотой коммутаций снова в переменный, но уже с нужной частотой 20–50 кГц. Только такая, значительная, величина способна создать ощутимый нагрев токами Фуко (преобразовать электричество в интенсивное тепло).
4. Если рассматривать сварочный инвертор, то затем переменное напряжение с описанной нами высокой частотой понижается до 70–90 В, а ток возрастает до нужных для сварки 100–200 А. Подобным образом будет работать иной прибор с индукционным нагревом.

Этапы сборки

Процесс как собирается индукционная паяльная станция из паяльника своими руками:

1. Создаем инвертор, он же генератор или индукционный нагреватель, на есть комплекты для сборки или готовые модули. Применим простой двухтактный автогенератор на 2 полевых транзисторах. Важно подобрать мощность на несколько десятков Вт, так как этот показатель даже у небольших приборов может достигать 500 Вт, что чересчур много для наших целей.
2. Разбираем старый паяльник, оставляем ручку и голый кожух с жалом или его одно.
3. Помещаем модуль в корпус. Делаем из медной проволоки диаметром 0.6 мм (10–15 витков) и выводим обмотку (индукционную катушку) на жало паяльника.

Станция состоит из 3 элементов. Ниже опишем подробно.

Мощность источник питания около 80 Вт (нам хватило бы и 50 Вт). Блок питания может быть любым, важно, чтобы он обеспечивал постоянное напряжение 18–20 В и 2–3 А.

Далее, импульсный стабилизатор, используем готовую плату XL4015 для того, чтобы менять напряжение генератора, а следовательно, температуру нагрева жала. Можно взять и другие такие элементы, например, с ШИМ управлением, но эти схемы нуждаются в определенной настройке.

Плата стабилизатора рассчитана на 5 А в реальности она выдает меньше и для нас этого достаточно, так как требуется максимум 2 А (стабилизатор не будет перегреваться).

Схема генератора основывается на 2 полевых ключах типа IRFZ44, можно использовать и другие с током от 20 А. Нагрузка для ключей — импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого — 1 неполный виток толстой медной жилы, концы подсоединены к индуктору

Схема работает по принципу пуш-пул: первичная обмотка трансформатора вместе с конденсатором образует параллельный колебательный контур. Основная рабочая частота схемы зависит от резонансной частоты последнего. Зная ее, лего можно рассчитать первичную обмотку трансформатора для конкретного сердечника: есть программы для расчета импульсных трансформаторов (там надо выбрать тип генератора пушш-пулл). Второе преимущество применения разделительного трансформатора — параметры индуктора не будут влиять на работу схемы в целом, так как в отличие от некоторых оригинальных схем тут индуктор не задействован в схеме L-C контура

Паяльник и жало с индукционной катушкой (обмоткой)

Создаем паяльник, для чего разбираем стандартное изделие. Жало изолируем термстойким скотчем, наматываем медную проволоку сечением диаметром 0.6 мм, количество витков 15. По этому параметру пользователь может модифицировать конструкцию как угодно: брать голое жало или в кожухе, обычное — в виде толстого медного стержня или такое, как в нашем примере. Фактически наш паяльник — это ручка (можно взять туже рукоятку от б/у прибора, любую толстую деревяшку и прочее) с металлическим стержнем с индукционной обмоткой концы которой крепятся к базе с БП и инвертором (ВЧ преобразователю).

База почти не нагревается, но можно для большей надежности на транзисторы БП и генератора установить небольшие радиаторы или один общий, но ключи тогда должны изолироваться. В данном случае тут именно принцип индукционного нагрева, так как в сети часто ошибочно таковым называют метод, используемый в паяльниках на трансформаторах.

Видео по теме