Индукционная паяльная станция своими руками

ИК паяльная станция своими руками v2

Около двух лет назад я разместил статью ИК паяльная станция своими руками. Данная статья вызвала интерес у многих радиолюбителей. Но к сожалению после повторения ИК паяльной станции не обошлось без замечаний в плане работы станции, которые я постарался устранить в данной версии станции:
— применены аналоговые усилители термопары AD8495 со встроенной компенсацией холодного спая, в следствие чего увеличена точность показания температуры
— проблема с выходом из строя транзисторов нижнего нагревателя решена при помощи симисторного регулятора мощности
— доработана прошивка (которая совместима с прошлой версией станции). После запуска термопрофиль начинает выполняться с той температуры, до которой преднагрета плата, что экономит много времени. Отдельная благодарность Андрею за корректировку и адаптацию прошивки под китайские дисплеи.
— добавлен вакуумный пинцет
— корпус паяльной станции полностью переработан. Конструкция станции получилась очень симпатичной, более устойчивой и надежной, на рабочем столе занимает меньше места. В одном корпусе совмещено все необходимое, — нижний нагреватель, верхний нагреватель, вакуумный пинцет и сам контроллер.

Описание конструкции

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор PT100. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже.

Для свинецсодержащего припоя максимальная температура термопрофиля: — 1 термопрофиль — 190C о , 2 — 195C о , 3 — 200C о , 4 — 205C о , 5 — 210C о , 6 — 215C о , 7 — 220C о

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: — 8 термопрофиль — 225C о , 9 — 230C о , 10 — 235C о , 11 — 240C о , 12 — 245C о , 13 — 250C о , 14 — 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптации контроллера для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер начинает выполнять термопрофиль с той температура, до которой преднагрета плата. Это очень удобно, и позволяет оперативно перезапустить термопрофиль в случае, например, если была температура недостаточна для снятия чипа, то можно выбрать термопрофиль с температурой повыше, и тут же снять чип со второй попытки.

На схеме применен комбо силовой блок, состоящий из транзисторного ключа для верхнего нагревателя, и симисторного для нижнего нагревателя. Хотя, например можно использовать 2 транзисторных, или 2 симисторных ключа.

Я использовал 2 готовых модуля на AD8495, купленных на Aliexpress. Правда модули нужно немного доработать. Смотрим фото ниже.

Не обращаем внимания на то, что модуль на втором фото повернут на 90 градусов. Пришлось развернуть, так как модули у меня упирались в силовой блок. Разъемы для термопар использованы заводские.

Тем, кто не планирует в дальнейшем использовать платиновый терморезистор, то часть схемы выделенную красной пунктирной линией можно не собирать.

Печатные платы силового блока и контроллера.

Для охлаждения силовых ключей я применил радиатор от видеокарты с активным охлаждением.

Далее на фото будет виден этап сборки паяльной станции, как конструктора. Все материалы куплены в крупном строймагазине. Передняя и задняя панель сделаны из стеклотекстолита, укрепленного алюминиевым уголком. Базальтовый картон служит в качестве теплоизоляционного материала. Нижний подогрев состоит из 9 галогенных ламп (1500вт 220-240в R7S 254мм) объединенных в 3 группы по 3 соединенных последовательно лампы.

Провод для 220В применен силиконовый, высокотемпературный.

Хороший вакуумный насос можно приобрести на Aliexpress за 400-500 рублей. Ориентир для поиска на фото ниже.

Изначально я планировал использовать паяльную станцию совместно и ИК стеклом над нижним нагревателем, что давало хорошие преимущества:
— красивый внешний вид
— плату (на стойках можно ложить прямо на стекло), как у станций Термопро
Но увы, недостатки оказались весомее:
— очень долгий нагрев (остывание) платы
— очень сильно разогревается корпус паяльной станции, к примеру без стекла корпус во время работы едва теплый. Так что от стекла пришлось отказаться.

С открученным штативом стекло легко вынимается, или вставляется в станцию. Так же вместо стекла можно вставить, например, сетку.

Внешний вид собранной станции.

Аксессуары, стойки, алюминиевый швеллер для стоек, ручка вакуумного пинцета, силиконовая трубка для пинцета, термопара.

Необходимые «ингредиенты» для изготовления ручки вакуумного пинцета. Использован смеситель от эпоксидного клея Момент в сдвоенном шприце. Алюминиевая трубка(в которой необходимо просверлить отверстие) и соединитель соответствующего диаметра для силиконовой трубки. Все вклеено в алюминиевую трубку эпоксидным клеем момент.

Для верхнего нагревателя очень рекомендую ELSTEIN SHTS/100 800W.

Настройка контроллера
Резистором R32 необходимо установить напряжение 5,12В на выходе U4. Резистором R28 настраиваем контрастность дисплея. Если не планируете использовать платиновый терморезистор, то настройка станции закончена.
Описание калибровки канала с платиновым терморезистором описано в статье первой версии станции.

Рекомендации
Верхний нагреватель необходимо устанавливать на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент выполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса — понижаем мощность верхнего нагревателя(включаем станцию с нажатым энкодером и устанавливаем максимальную мощность верхнего нагревателя). Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA обязательно нужно накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN в статье первой версии станции).
В общем смотрим видео ниже.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой.

Индукционная паяльная станция

Индукционная паяльная станция – новейшее оборудование, широко распространенное как среди профессиональных мастеров и специалистов-электронщиков, так и среди радиолюбителей различных уровней. Обладающая высокой скоростью нагрева, долговечностью и безопасностью она используется для различного рода монтажных и демонтажных паечных работ на микросхемах, при установке мелких и чувствительных к перегреву smd радиодеталей.

Что такое индукционная пайка

Индукционная пайка – вид паечных работ, выполняемых при помощи оборудования, имеющего индукционный нагревательный элемент. Благодаря быстрому контролируемому разогреву, данный вид пайки используется при монтаже любых радиодеталей.

Преимущества индукционных паяльников

Основными преимуществами подобного паяльного оборудования перед аналогами с керамическими нагревательными элементами являются:

  • Высокая скорость нагрева – жало прибора разогревается до рабочей температуры менее, чем за 30 секунд;
  • Надежность и долговечность – паяльное оборудование данного вида обладает высокой надежностью, при грамотном использовании имеет срок службы более 10 лет;
  • Тонкость регулировки нагрева жала – наличие большого количества регулировок позволяет настраивать температуру нагрева жала с максимальной точностью, что особо важно при работе с дорогостоящими и чувствительными к воздействию высоких температур smd радиодеталями;
  • Безопасность – в отличие от аналогов, такие устройства менее подвержены поломкам и пробоям питающего кабеля на корпус устройства;
  • Удобство – паяльники таких приборов имеют удобную форму и небольшие размеры, благодаря чему хорошо подходят для пайки мелких деталей в труднодоступных местах.

Также такие устройства для пайки имеют очень высокий КПД, так как в качестве нагревательного элемента выступает ферромагнитный слой жала, паяльник практически не теряет тепла и полностью использует его для различных паечных работ.

Устройство и принцип работы

Индукционная паяльная станция состоит из следующих элементов:

  • Электронный блок с понижающим трансформатором и генератором;
  • Паяльник с нагревателем-индуктором, соединенный с блоком при помощи длинного гибкого кабеля и специального разъема.

Рабочим органом такого оборудования является паяльник с установленным внутри него индуктором – катушкой из медной проволоки, намотанной вокруг гнезда, в которое вставляется хвостовик сменной насадки с ферромагнитным напылением.

Читайте также  Как сделать шнек для бура своими руками

Процесс нагрева жала индуктором происходит следующим образом:

  1. Генератор подает по питающему кабелю на катушку индуктора высокочастотный ток с напряжением 36 Вольт;
  2. Ток, проходящий через витки индуктора, порождает переменное магнитное поле, силовые линии которого пересекают находящийся внутри индуктора хвостовик жала с ферромагнитным напылением на поверхности;
  3. Магнитное поле при взаимодействии с ферромагнитным напылением на хвостовике жала приводит к его перемагничиванию и образованию вихревых токов. Данный процесс сопровождается выделением большого количества тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, следом и всего жала до высокой температуры.

Регулировка тока (его частоты, следовательно, и температуры жала) производится при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке.

Принцип управления нагревом

В индукционных паяльных станциях применяются 2 способа контроля температуры, до которой нагревается жало паяльника:

  • При помощи термодатчика, встроенного в жало, – размещенная в жале термопара подает сигналы в электронный блок, который на основе полученных данных и установленных регулировок осуществляет нагрев жала прибора до определённой температуры;
  • При помощи сменных наконечников (картриджей) – в комплекте с большинством современных моделей подобных приборов для пайки идет несколько сменных насадок, имеющих ферромагнитное покрытие, утрачивающее свои магнитные свойства при определенной температуре.

На заметку. Технология использования сменных насадок картриджей с ферромагнитным напылением, обеспечивающим нагрев жала до определенной температуры, является разработкой компании «Metcal» и носит название «Умный нагрев», или «Smart heat».

Первый способ встречается в недорогих полупрофессиональных моделях. Основные его преимущества – относительная дешевизна и простота регулировки. Второе техническое решение применяют в более дорогостоящих, качественных и надежных моделях профессиональных станций для паечных работ.

Выбор подходящей модели

Основными критериями выбора подобного оборудования для пайки являются следующие:

  • Мощность – наиболее удобны и практичны модели паяльных станций с регулируемой мощностью в диапазоне от 5 до 60 Вт;
  • Частота тока в индукторе – для радиолюбителей и полупрофессионалов достаточно устройства с частотой тока от 400 до 700 КГц. Профессионалы и мастера применяют модели, имеющие значения данной характеристики до 13,5 МГц;
  • Тип управления нагревом – большая часть современного оборудования данного типа выпускается с регулировкой температуры нагрева жала по технологии «Smart heat»;
  • Количество независимых каналов – для того чтобы иметь возможность подключать, помимо паяльника, термопинцет, устройство должно быть оснащено 2 независимыми каналами;
  • Размеры и вес – для удобной работы и переноски устройство должно иметь небольшие размеры и вес не более 1 кг;
  • Также при выборе учитывают возможность послегарантийного ремонта устройства, наличие дополнительных комплектующих, делающих процесс пайки более удобным.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками

Большое разнообразие моделей подобного оборудования делает его самостоятельное изготовление практически нецелесообразным и затратным, проще купить простой китайский прибор, который при небольшой стоимости будет иметь достаточно длительный срок службы и хорошее качество пайки.

Поэтому сделать индукционный паяльник своими руками можно исключительно из научного интереса, изучив внутреннее строение подобного устройство и происходящие в нем физические явления более детально и наглядно.

Выполнение измерений с применением индукционной паяльной станции

При пайке различных мелких радиодеталей, согласно требованиям различных нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов, технике безопасности, температура жала при его прикосновении к рабочей поверхности должна быть не выше 2700С. При работе с описываемым паяльным оборудованием данный показатель устанавливают при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке устройства. Проверяют правильность такой настройки, прикасаясь к жалу прибора кончиком термопары, подключенной к мультиметру.

Дополнительная комплектация

В некоторых моделях данного паяльного оборудования в расширенную комплектацию входят следующие инструменты и приспособления:

  • Термопинцет;
  • Держатель для паяльника;
  • Набор сменных насадок для различных температур.

Также в некоторых дорогих паяльных станциях на электронном блоке имеется небольшой дисплей, отображающий температуру жала прибора.

Таким образом, паяльная станция с нагревателем-индуктором – оборудование, обладающее большим количеством преимуществ. Это делает ее востребованной и популярной среди как специалистов, так и простых радиолюбителей.

Видео

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.

Принцип действия и варианты реализации

Принцип работы паяльной станции заключается в способности устройства регулировать температуру нагрева и поддерживать ее в установленных пределах на протяжении всего процесса.

Разумеется, реализация всех вышеперечисленных функций задача не из простых, поэтому изготовление полноценного аналога под силу опытным электрикам, имеющим должное оборудование и опыт сборки электронных схем, изготовления печатных плат.

Поэтому сначала мы разберем относительно простые варианты изготовления, регулировка температуры в которых осуществляется вручную. Но и таких паяльных станций вполне достаточно, чтобы выполнить качественную пайку деталей, ориентируясь только по внешним признакам работы жала.

Способ №1. Контактная паяльная станция

Для такой паяльной станции вам понадобиться относительно классический паяльник мощностью хотя бы 80 – 100Вт, регулятор мощности (в данном примере мы будем использовать диммер), диодный мост, соединительные провода. Такая паяльная станция будет работать без обратной связи по температуре жала паяльника, поэтому результативность воздействия на припой придется определять опытным путем.

Рис. 1: схема изготовления простейшей станции

Так как в домашней сети напряжение может быть значительно ниже 220В, в схеме паяльной станции будет использоваться диодный мост.

Процесс изготовления состоит из следующих этапов:

  • Соберите из четырех диодов мост или возьмите готовую сборку с параметрами работы с 220 В на 300 В;
  • Отрежьте питающий шнур на расстоянии 10 – 15 см от ручки, запас нужен для подключения к паяльной станции;
  • Зачистите выводы проводов как возле паяльника, так и на шнуре, его также будем использовать для подключения;
  • Подключите одну из жил шнура питания к диодному мосту через диммер, а вторую напрямую;
  • Подсоедините выводы диодного моста к жилам паяльника, лучше использовать клеммное соединение, болтовое или пайку;
  • Места электрических соединений заизолируйте для предотвращения поражения электрическим током при работе паяльной станцией;
  • Установите мост и светорегулятор на диэлектрическое основание.

Простейшая паяльная станция готова к использованию, достаточно включить ее в розетку и повернуть ручку в нужное положение. Принцип работы с ней схож с прибором для выжигания по дереву. Работая с крупными элементами, регулятор мощности устанавливается в максимальное положение. С мелкими, выводится в половинное значение, следует отметить, что конструкция регулятора температуры на основе диммера изменяет напряжение питания от 220 до 0В, а вам ограничивать его меньше половины смысла не имеет.

Способ №2. Бесконтактная паяльная станция

Как показывает практика, далеко не всегда нагревом жала можно воздействовать на любые элементы платы, к примеру, к тем же smd деталям крайне трудно подобраться. В таких ситуациях используется паяльный фен, направляющий поток горячего воздуха на ножки.

Несмотря на схожесть, переделать обычное устройство для сушки волос в инфракрасную станцию не получится, так как рабочая температура должна достигать 500 — 800ºС. Для сборки такой паяльной станции вам понадобится компрессор для подачи воздуха, нагревательный элемент, корпус для элементов управления, сопло, понижающий трансформатор, выпрямитель, блок управления скоростью подачи воздуха.

Принципиальная схема такой паяльной станции приведена на рисунке ниже:

Рис. 2: электрическая схема термофена

Принцип действия паяльной станции основан на воздействии инфракрасного излучения от нагревательного элемента непосредственно в область пайки. Компрессор подает воздух от нагревателя через сужающееся сопло, создавая эффект турбины, производительность насоса желательно обеспечить в пределах от 20 до 30 л в минуту.

При изготовлении инфракрасной станции существует два способа для ее выполнения — ручная модель или стационарная. Первый вариант подходит в тех ситуациях, когда корпус ИК паяльной предвидится относительно небольших размеров и будет удобно помещаться в руке. Второй способ подойдет для крупногабаритных приспособлений, в которых станция установлена неподвижно, а заготовка перемещается под соплом.

Рассмотрим такой пример изготовления паяльной станции бесконтактного типа:

  • Намотайте нагревательную спираль из нихромовой проволоки, в данном случае используется диаметром 0,8мм. Можете взять и другой вариант, к примеру, от электрической плиты. Рис. 3: намотайте нагревательный элемент
  • Для намотки используйте жесткий каркас, укладывайте витки вплотную, но не делайте нахлестов и следите за тем, чтобы не закоротить намотку. Чем меньше диаметр проволоки у вас получится, тем эффективнее будет идти нагрев, достаточно будет спирали с наружным диаметром 8 – 10 мм.
  • В данном примере изготавливаются несколько спиралей, соединяемых параллельно для повышения температуры нагрева.
  • Установите полученную спираль на цилиндрический каркас из негорючего материала.
Читайте также  Как перепресовать сайлентблоки своими руками

Рисунок 4: поместите спирали на диэлектрический элемент

Предварительно удалите с каркаса все лишнее но если он уже готов, можете сразу осуществлять намотку.

  • Изготовьте металлический стакан для нагревательного элемента, в этом примере изготовления паяльной станции мы сделаем его из корпуса пальчиковой батарейки.
  • Из куска телескопической антенны от радиоприемника сделайте сопло, один край которого нужно расплескать и надеть на шайбу. Рис. 5. Наденьте шайбу
  • Прикрутите шайбу сопла к стакану из батарейки при помощи соразмерных болтов. Рис. 6: прикрутите сопло к стакану
  • Поместите внутрь стакана между спиралью и стенками термоизоляционный материал, чтобы предотвратить перегревание наружных деталей.
  • Соберите диодный мост из четырех полупроводниковых элементов, если под рукой уже есть готовая сборка, можете использовать и ее.
  • Изготовьте блок питания из понижающего трансформатора и выпрямительного агрегата, ваша задача получить на выходе низкое напряжение для снижения вероятности поражения электротоком. В рассматриваемом примере получается около 10 – 15В, мощность трансформатора составляет 150Вт. Аналогичная модель может браться с готового оборудования.
  • Корпус для паяльной станции мы изготовим из обычной пластиковой бутылки. В данном примере нам нужен прозрачный пластик, так как в нем легче подключать блок питания, нагнетатель воздуха и плату управления. Рис. 7. соедините все элементы в корпусе
  • Подключите куллер и нагревательную спираль к выводам блока питания, подсоедините регулятор напряжения. Рис. 8. установите кулер

Регулировка мощности теплового потока может осуществляться либо по скорости подачи воздуха, либо по уровню напряжения, подаваемого на нагреватель.

  • Подключите шнур питания к выводам трансформатора – паяльная станция готова к использованию. Рис. 9: паяльная станция готова

Способ №3. Автоматическая паяльная станция на базе Ардуино

Такая паяльная станция собирается на базе микроконтроллера Arduino, который выполняет роль логического элемента, обрабатывающего данные от индикатора температуры и регулирующего мощность нагрева жала. Отличительной особенностью такого устройства является полная автоматизация контроля за температурой – вам достаточно задать ее и дождаться нагревания. Пример схемы для сборки приведен на рисунке ниже:

Рис. 10. схема паяльной станции на базе ардуино

Чтобы собрать такую станцию вам понадобится:

  • сама плата Ардуино для управления работой паяльной станции;
  • цифровое табло для отображения температуры нагрева;
  • микросхему для программирования паяльной станции;
  • транзистор, стабилизатор и кнопки, магазин резисторов и емкостных элементов.

Для сборки такой паяльной станции воспользуйтесь приведенной схемой, в качестве нагревательного элемента будет выступать жало обычного паяльника с датчиком температуры, которые подключаются к собранной схеме.

К недостаткам такого устройства следует отнести его сложность, из-за чего начинающие радиолюбители могут попросту не собрать рабочую версию с первого раза. Также для пайки используемых в автоматической станции элементов вам понадобиться специальный паяльник и предварительные навыки работы с ним, чтобы не испортить детали.

Видео по теме



Индукционная паяльная станция своими руками

Плюсы и минусы

Основными преимуществами данного типа приборов по сравнению с аналогичным оборудованием с керамическими нагревательными элементами являются:

  • Высокая скорость нагрева. Рабочая часть агрегата нагревается до необходимой температуры менее чем за 30 секунд.
  • Надежность и долговечность. Этот класс оборудования при правильном использовании имеет срок службы более 10 лет.
  • Возможность отрегулировать тонкости нагрева. Паяльник имеет большое количество регулировок, позволяет устанавливать температуру нагрева наконечника с высокой точностью.
  • Высокотемпературные компоненты SMD-радио. Они особенно важны для чувствительной настройки режима работы.
  • Безопасность. В отличие от аналогичных паяльников такие устройства менее подвержены отказам и не повреждают шнур питания, подключенный к корпусу устройства.
  • Удобство. Паяльник имеет удобную форму и небольшой размер, что делает его идеальным для пайки мелких деталей, особенно там, где их трудно достать.
  • Более того, такое паяльное устройство имеет очень высокую эффективность, поскольку ферромагнитный слой наконечника используется в качестве нагревательного элемента. Прибор фактически не теряет тепло.
  • Дизайн паяльника

К недостаткам данного вида приборов для пайки относят:

  • Необходимо отдельно докупать сменные насадки вслучае, если требуется изменить режим пайки.
  • Стоимость относительно других паяльников достаточно высока.

Схема принципиальная электрическая


Схема индукционного нагревателя от 12В
Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.

Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Полезное: Измеритель длины и сопротивления кабеля

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.


Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ


Нагрев ножа ТВЧ

Конструкция

Станция индукционной пайки состоит из следующих компонентов:

  • электронный блок с понижающим трансформатором и генератором
  • датчиком нагрева, который подключается к устройству с помощью длинного гибкого кабеля и специального разъема.
  • Рабочим органом такого устройства является жало, в котором медная проволока намотана вокруг гнезда, куда вставлен ​​хвостовик.

Вам это будет интересно Особенности приборов для измерения напряжения


Устройство прибора

Как работает

Основным отличием индукционного паяльника от обычного паяльника является нагревательный элемент или его нет вообще. Инструмент нагревается за счет наличия вихревых токов под воздействием переменного магнитного поля.

Индукционный паяльник имеет катушку, в которую вставлен стержень устройства.

Процесс нагрева индуктора заключается в следующем:

  1. Генератор подает высокочастотный ток в 36 В на катушку индуктивности через линию питания.
  2. Ток, протекающий через индуктор, превращается в переменное магнитное поле, силовая линия которого пересекает ось наконечника, расположенного внутри индуктора.
  3. Магнитное поле, которое взаимодействует с ферромагнитным распылением на наконечнике, заставляет его намагниченность поворачиваться и образовывать вихревое электрическое поле. Этот процесс сопровождается большим выделением тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, после чего вся поверхность находится при высокой температуре.
  4. Регулировка тока (от частоты которого зависит температура наконечника) осуществляется с помощью регулировочного датчика на электронном блоке. В индукционной паяльной станции используются два метода для контроля температуры нагрева паяльника: с помощью датчика температуры, встроенного в наконечник паяльника и сменные картриджи. Пи первом способе термопара в головке паяльника отправляет сигнал электронному блоку, а электронный блок в соответствии с полученными данными производи регулировку температуры. Для второго способа регулировки необходимо иметь дополнительные сменные наконечники.

Важно! Не у всех моделей в комплекте идут сменные наконечники. Поэтому следует заранее позаботиться о том, чтобы их докупить при необходимости.


Принцип действия

Принцип управления нагревом

Паяльная станция на Ардуино

В индукционных паяльных станциях применяются 2 способа контроля температуры, до которой нагревается жало паяльника:

  • При помощи термодатчика, встроенного в жало, – размещенная в жале термопара подает сигналы в электронный блок, который на основе полученных данных и установленных регулировок осуществляет нагрев жала прибора до определённой температуры;
  • При помощи сменных наконечников (картриджей) – в комплекте с большинством современных моделей подобных приборов для пайки идет несколько сменных насадок, имеющих ферромагнитное покрытие, утрачивающее свои магнитные свойства при определенной температуре.

На заметку. Технология использования сменных насадок картриджей с ферромагнитным напылением, обеспечивающим нагрев жала до определенной температуры, является разработкой и носит название «Умный нагрев», или «Smart heat».

Читайте также  Точилка для ножей профессиональная своими руками


Сменные насадки (картриджи) с ферромагнитным напылением

Первый способ встречается в недорогих полупрофессиональных моделях. Основные его преимущества – относительная дешевизна и простота регулировки. Второе техническое решение применяют в более дорогостоящих, качественных и надежных моделях профессиональных станций для паечных работ.

Индукционная паяльная станция своими руками

Изготовление индукционного паяльника своими руками — дело не особенно сложное и затратное. Но оно имеет несколько недостатков. Во-первых, мощность и эффективность данного устройства будут невелики. Во-вторых, прибор не будет иметь большого количества дополнительных функций и регулировок, как это могло быть с заводским вариантом. Поэтому наиболее приемлемым вариантом является покупка дешевого китайского аналога.


Стержень из меди

Если же все-таки имеется желание сделать паяльник самому, то нужно выполнять действия по данному алгоритму:

  • подобрать подходящую трубку, которая будет выполнять функции корпуса.
  • встроить в нее трубку из металла меньшего диаметра. На нее будет наматываться импровизированная катушка.

Вам это будет интересно Измеритель заземления М416


Стержень и корпус

  • медной проволокой диаметром около 1 мм сделать примерно 12 витков.

Важно: Витки не должны соприкасаться.

  • стержень и катушку покрывают слоем изоляции.
  • в трубку встраивают медный прут, который будет выполнять функции жала.
  • для питания применяют любой трансформатор, понижающий напряжение.


Вариант самодельного паяльника

Принцип работы индукционного паяльника

Жало обычного резистивного паяльника нагревается за счет электрического тока, который протекает через нихромовую спираль, намотанную на капсулу стержня. Недостатки этого процесса: низкий КПД, локальный прогрев, и как результат, большое потребление электроэнергии.

Керамические паяльники более совершенные, но они боятся резких перепадов температур. Совсем по другому принципу работает индукционная паяльная станция. Разогрев жала происходит быстро, а регулировка нагрева максимально простая.

Как применять

При пайке различных небольших радиокомпонентов, согласно требованиям нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов температура на кончике рабочей поверхности не должна превышать 2700С. При использовании новых моделей устройства этот параметр можно установить с помощью регулятора регулировки на электронном блоке устройства. Правильность данной настройки проверяется касанием наконечника устройства наконечником термопары, подключенной к мультиметру. Основными критериями выбора такого сварочного оборудования являются:

  • мощность — наиболее удобна и практична модель паяльной станции, мощность которой может регулироваться от 5 до 60 Вт.
  • частота тока в индукторе — для радиолюбителей и полупрофессионалов тока с частотой от 400 до 700 кГц будет достаточно. Модели, используемые профессионалами и рабочими, имеют частоту до 13,5 МГц.
  • типы управления нагревом — большинство современных устройств могут использовать интеллектуальную технологию нагрева для регулировки температуры нагрева наконечника.
  • количество независимых каналов — для возможности подключения к паяльнику горячего пинцета Устройство также должно быть оснащено 2 независимыми каналами.
  • размер и вес — для удобства эксплуатации и переноски устройство должно иметь небольшой размер и вес (не более 1 кг)
  • также при выборе необходимо учитывать срок гарантии, возможность ремонта и наличие дополнительных компонентов, которые делают процесс пайки более удобным.

Индукционный паяльник — эффективное средство для пайки. Изготавливать такое устройство своими руками не совсем целесообразно. Намного проще купить дешевый китайский аналог, который прослужит дольше и будет иметь большое количество настроек и дополнительных функций.

Выбор подходящей модели

Основным критерием при выборе необходимой модели может служить лишь сфера применения паяльной станции. Если подразумевается использование на производстве или в профессиональных целях, то рекомендуется выбирать приборы с «умным нагревом», хотя и стоят они более 1 тыс. у.е.

Любителям же предпочтительнее использовать системы с цифровым блоком. Их вполне хватит для качественной и удобной работы. Правда, в таких вариантах будет отсутствовать фен, но его можно купить и отдельно. Удобен такой вариант ещё и тем, что нет необходимости каждый раз подбирать наконечник с заданной точкой Кюри, а это сильно упрощает работу.

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.

Видео