Инфракрасная паяльная станция своими руками

Виды ИПС

По типу инфракрасного излучателя различают два вида ИПС:

Керамические

Примером керамической инфракрасной паяльной станции является модель Achi ir6000. Станция обладает массой достоинств. Она зарекомендовала себя как надёжное, прочное и долговечное оборудование. Рабочая температура в зоне пайки достигается в течение 10 минут. В станциях такого типа используется сплошной плоский или полый керамический излучатель.

Кварцевые

В отличие от керамического паяльника, кварцевая станция достигает максимального нагрева за 30 секунд. Кварцевые станции очень чувствительны к частым циклам включения – выключения.

Внимание! Если специфика паяльного режима требует в течение короткого периода нескольких отключений оборудования, то лучше пользоваться керамической паяльной станцией

Собираем воздушный паяльник из обычного

Из простого паяльника легко собрать термофен своими руками. Возникает вопрос, а зачем мы модернизируем паяльник? Ответ прост: часто бывают ситуации, в которых нет возможности расплавить припой обычным жалом.

Конструкция такого прибора проста и собрать сможет каждый. Для изготовления потребуется обычный пальник с деревянной ручкой и стандартной мощностью 40 Ватт. Для подачи воздуха необходим источник сжатого воздуха, Для этого подойдет компрессор для аквариума.

https://youtube.com/watch?v=5p3VfiKI9Hs

Необходимо извлечь жало, а нагревательный элемент оставить без изменений. В стенке делаем отверстие и выводим через него провод питания. К заднему торцу паяльника приклеиваем втулку, в которой будет крепиться трубка, соединенная с источником сжатого воздуха. Герметизируем места, где проходят провода.

В металлической части прибора требуется фольгой закрыть отверстия, затем обмотать медной проволокой – это усилит теплоемкость. На смену жалу нужно установить стальную трубку такого же диаметра, чтобы она хорошо держалась и не выпала во время работы. Такой инструмент обычно позволяет нагревать поверхность до 300 °С.

Принцип работы паяльного фена, сделанного своими руками, следующий

Воздух попадает к нагревательному элементу, теплоемкость которого была увеличена с помощью обматывания трубки фольгой и медной проволокой. Далее нагретый воздух поступает в стальную трубку, установленную вместо жала, и через отверстие в ней направляется уже к нагреваемой поверхности.

К минусам такого прибора можно отнести то, что нет возможности регулировать температуру и она недостаточно высока для некоторых металлов. Увеличить ее можно за счет изменения обдува. Этот инструмент, собранный собственноручно, позволит работать с некоторыми радиосхемами, но не сможет заменить профессиональное оборудование, например паяльную станцию.

Мини паяльная станция с большими возможностями

Такую станцию можно сделать например из пластиковой банки из-под лекарств. Такое устройство очень компактное. Состоит из трубки с установленной внутри спиралью (найти такую можно в старых конденсаторах) и вентилятора.

Рукоятка для станции не требуется, а блок питания на контроллере позволяет регулировать температуру.

Такой инструмент, собранный самостоятельно сопоставим по качеству работы с оригинальным магазинным вариантом.

Обзор конструкций паяльных станций

Все паяльные станции можно разделить на две большие группы:

  • термовоздушные;
  • инфракрасные.

Каждая из них заточена под свои задачи. В большинстве случаев при проведении профессиональных ремонтах требуется обе разновидности паяльных станций. Первая представляет собой небольшой блок, который имеет один или два манипулятора. Термовоздушная паяльная станция может включать в себя только фен или фен с паяльником.

Есть паяльные станции, которые имеют в качестве манипулятора только паяльник. Обычно это те разновидности, которые называются индукционными. В обычных термовоздушных станциях нагрев паяльника происходит за счет керамического или схожего элемента, на который подается напряжение. Этот элемент передает температуру на жало. В индукционных паяльных станциях нагрев происходит за счет действия электромагнитного поля. Энергия сразу передается на жало.

Благодаря такому подходу удалось снизить инертность паяльной станции, повысить время отклика, а также повысить мощность при меньших габаритах. В тех изделиях, где содержатся теплоемкие элементы невозможно обойтись без индукционной стации, т. к. она способна в короткие сроки разогреть большие участки олова.

Инфракрасные паяльные станции являются отдельным подразделением. По внешнему виду они практически непохожи на два предыдущих вида. Они состоят из двух основных модулей:

  • головы или верхнего подогрева;
  • нижнего подогрева.

Обратите внимание! Есть отдельный подвид инфракрасных станций, в которых инфракрасный элемент помещен в манипулятор, который напоминает фен. Такие изделия не получили широкого распространения и применяются редко

Станции для пайки различаются по назначению, а также комплектации оборудования, входящего в их состав. Их классифицируют по основным параметрам.

Существуют как простые паяльные станции, оборудованные привычным нам классическим паяльником, так и более продвинутые. Причём вариаций сочетания компонентов и систем может быть великое множество. Без труда можно в одной станции совместить контактный паяльник и фен, вакуумный или термопинцет и оловоотсос. Для удобства приведём таблицу основных типов паяльных станций.

Контактные ПС− это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры. Бесконтактные ПС − в основе работы блок управления и особая система управления элементов.
Свинцовые Бессвинцовые

Требуют повышенной температуры плавки.

Термовоздушные

Обеспечивают эффективную пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Позволяет осуществлять пайку любого типа, как со свинцом, так и без него.

Инфракрасные

Здесь присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца.

Комбинированные

Сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования: фен или классический паяльник, или, как мы уже говорили, ИК-нагреватель и оловоотсос допустим, паяльник и фен.

По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга. А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры.

Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные. Первые осуществляют пайку приборов, однако, не имеют оловоотсоса и других элементов, позволяющих проводить чистку и замену деталей.

Демонтажная паяльная станция Xytronic LF-852D с насадками

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.

Особенности и предназначение

Для разогрева металлических отводов и специального паяльного вещества необходимо специальное оборудование, которым и является паяльный фен. Устройство способно очень быстро разогреваться до нужной температуры даже с учетом простой конструкции. Благодаря простому строению, с аппаратом может работать и начинающий электрик и профессионал. Для упрощения работы с мелкими деталями применяют также дополнительное оборудование совместно с фенами, но так как цена приборов немалая, то лучшим вариантом будет паяльная станция с феном своими руками. Это оборудование позволит справиться с большинством сложных задач без особых усилий.

По конструкции аппарат устроен так же, как и строительный фен, но обладает меньшей мощностью и более компактными насадками. Чаще всего в комплекте паяльной станции имеется обычный паяльник и термофен. При этом приборы оснащаются регуляторами температурного режима.

Для профессиональной мастерской термофен проще купить, так как он быстро оправдает свою стоимость, и пользоваться таким оборудованием будет удобнее. А если микросхемы необходимо припаивать в домашних условиях и не каждый день, то для этого подойдет самодельная термовоздушная паяльная станция своими руками.

Отличие паяльных фенов

Очень часто радиолюбители задумываются о том, как сделать паяльный фен своими руками, но перед началом сборки необходимо знать принципы и отличия паяльной станции и самого паяльника. Схема устройства состоит из основной и дополнительной части. Основной частью является блок, к которому подключаются паяльники. В зависимости от способа подачи воздуха станции бывают двух видов:

  1. Турбинная — воздушный поток формируется благодаря встроенному кулеру в термофене.
  2. Компрессорная — поток воздуха формируется посредством компрессора, установленного в главном корпусе станции.

При покупке паяльной станции такие особенности имеют большое значение, так как компрессорными создается сильный воздушный поток, и они могут использоваться для работы в труднодоступных местах даже с узкими насадками, а турбинные не способны продавить воздух с необходимой мощностью через узкое отверстие насадок.

https://youtube.com/watch?v=3zE-HDdz2Xs

Работа устройства заключается в нагревании керамического или спиралеподобного элемента, который установлен в термофене, и нагревании воздуха, проходящего через этот элемент. Паяльный термофен может нагревать воздух до температуры в пределах 100—180 градусов, а в современных моделях имеется возможность регулировки температурного порога.

По сравнению с инфракрасными аналогами, термовоздушные станции имеют такие недостатки:

  1. Поток воздуха сдувает мелкие детали.
  2. Неравномерный прогрев поверхности.
  3. Изменение насадок для разного типа работ.

Однако для любителей, такие недостатки несущественны по сравнении с преимуществом в цене.

Термовоздушный паяльник для станции можно изготовить в домашних условиях из обычного бытового фена. При этом по техническим характеристикам он не будет уступать заводскому аналогу. Основными характеристиками такого паяльника являются:

  • Диаметр наконечника;
  • Мощность;
  • Производительность турбины;
  • Максимальный температурный порог.

Такие параметры напрямую влияют на качество и производительность работы устройства, поэтому при сборке к ним необходимо относиться очень внимательно.

https://youtube.com/watch?v=KVvm4V3dIMg

Особенности конструкции термофена

С помощью паяльного устройства можно плавить пластиковые детали и метал, который имеет небольшую температуру плавления. Специальная спираль из нихрома разогревает воздух, после этого горячий воздух подается в нужную точку. При конструировании самодельного аппарата необходимо руководствоваться главным параметром — температура нагрева воздуха. В профессиональных устройствах параметр достигает 800 градусов, но если плавка серебра или алюминия не потребуется, то самодельный термофен можно изготовить с температурным порогом до 600℃.

При сборке устройства в домашних условиях также необходимо ориентироваться на экономию средств, а для этого нужно найти детали для сборки. В конструкцию оборудования входят:

  • Корпус;
  • Нагревательная часть;
  • Устройство, посредством которого будет подаваться воздух;
  • Держатель;
  • Кнопка включения.

Для улучшения прибора можно заранее предусматривать использование датчика и регулятора температуры, а также установку разных насадок.

Описание процесса ИК пайки

Принцип работы инфракрасной паяльной станции заключается в воздействии сильными волнами длиной 2-7 мкм на элемент. Устройство для пайки самодельными ИК паяльными станциями как самодельными, так и приобретаемыми, состоит из нескольких элементов:

  • Нижний нагреватель.
  • Верхний нагреватель, отвечающий за основное воздействие на материалы.
  • Конструкция держателя платы, размещенная на столе.
  • Контроллер температуры, состоящий из программируемого элемента и термопары.

Длина волны, напрямую зависит от температурных показателей источника энергии. Материалы в различной форме подвергаются пайке с помощью ИК станции, сделанной своими руками, существуют основные параметры передачи энергии, непрозрачность, отражение, полупрозрачность и прозрачность. Перед изготовлением ИК паяльной станции своими руками нужно понимать, что существуют некоторые недостатки данных систем:

  • Разная степень поглощения энергии компонентами ведет за собой неравномерный прогрев.
  • Каждая плата ввиду различных характеристик требует подбора температур, в противном случае, компоненты перегреваются, выходят из строя.
  • Наличие «мертвой зоны», где инфракрасная энергия не достигает требуемого объекта.
  • Обязательное условие защиты поверхностей остальных элементов от испарения флюсов.

Нагревание происходит за счет передачи тепла к монтажной плате. Тепловое воздействие инфракрасной станцией происходит поверх детали, температуры бывает не достаточно, поэтому конструкция подразумевает нагрев нижней части. Нижняя часть состоит из термостола, процесс пайки может осуществляться посредством спокойного инфракрасного излучения, либо потоком воздуха.

Инфракрасная

Инфракрасную станцию также вполне реально изготовить самостоятельно. Для этой цели понадобится:

  • паяльник;
  • блок питания от ПК;
  • автомобильный прикуриватель.

Блок питания можно использовать старый. Понадобится только одна рабочая линия с напряжением в 12 вольт. Особой мощности не требуется. От паяльника понадобится только деревянная ручка. Ее можно использовать и от любого другого прибора или изготовить самостоятельно. Первым делом необходимо разобрать прикуриватель, чтобы добраться до нагревательного элемента, который находится внутри. На фото показано, как он выглядит.

Следующая задача заключается в том, чтобы закрепить ручку от прикуривателя на рукоятке от паяльника. Для этого можно воспользоваться клеем. Далее необходимо просверлить отверстие в ручке от прикуривателя, чтобы через отверстие можно было подвести питающие провода. Когда провода подведены, можно собрать модуль прикуривателя с керамической проставкой, как показано на фото ниже.

Закрепить всю конструкцию на рукоятке можно с помощью дополнительной металлической пластины. Когда все готов провода подключаются к блоку питания на вывод в 12 вольт. Готовый вариант мини-станции показан ниже на фото.

Станция получается компактной, поэтому ее легко транспортировать и можно запитать от любого источника, который способен выдать 12 вольт постоянного тока. Это может быть даже аккумулятор, поэтому станция получилась полностью автономной. Если собрать небольшой блок из литий-ионных аккумуляторов 18650 с преобразователем на 12 вольт и установить контроллер зарядки, то цены такой станции не будет.

Нагрев мини-станции происходит практически моментально, а максимальная температура может превышать 400 градусов. Выпайке поддаются небольшие элементы, например, конденсаторы и транзисторы, как видно на фото ниже.

Расстояние до платы при пайке должно быть не меньше 10 мм. Кроме миниатюрных SMD элементов, станция с легкостью справляется и с микросхемами в корпусах SOEC. На фото ниже видно прямое тому доказательство.

Также без особых сложностей можно выпаять и более крупные компоненты. Станцию можно немного доработать, чтобы получился удобный вариант для работы. Одним из модулей, который легко использовать дополнительно является диммер, как видно на фото ниже.

Его предназначением является возможность регулировка мощности паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать не блок питания от ПК, а блок питания для светодиодной ленты, как видно на фото ниже. Его легко приобрести в любом магазине электротоваров. Общая мощность станции составляет примерно 50 Вт, сила тока, которая потребуется для ее работы достигает 6 ампер. Это стоит учитывать при выборе блока питания.

Минусом такой паяльной стации можно считать отсутствие контакта с элементом, который подвергается пайке. Из-за этого нет возможности убрать излишек припоя, а также невозможно поправить деталь, если она была спозициоинрована со смещением, а припой еще не остыл. Желательно предусмотреть отдельную кнопку включения на рукоятке, которая предотвратит перегревание прикуривателя. Во время работы такой станцией, необходимо держать манипулятор под углом в 90 градусов к элементу, который паяется. Это даст возможность воздействовать на него всей областью нагревателя равномерно.

Дополнительно для успешной пайки мелких элементов понадобится набор пинцетов. Их губки обязательно должны быть острыми, чтобы было легче захватывать миниатюрные компоненты. Кроме того, не обойтись без устройства, которое называется «третья рука». Есть множество его вариаций, но основное предназначение везде одинаковое. Оно заключается в удержании припаиваемых проводов или целых микросхем. Чтобы было легче рассмотреть мелкие компоненты, необходимо хорошее увеличительное стекло или микроскоп. Неотъемлемой частью инструментария мастера является хорошее освещение. Желательно, если оно будет основано на светодиодах, которые не имеют мерцания при работе. Во время пайки с использованием станции не обойтись без флюса. Это специальный раствор, который улучшает адгезию и очищает металл для пайки. Вариант инфракрасной паяльной станции с нижним подогревом также можно собрать самостоятельно. Об этом есть видео ниже.

Самодельная ИК (инфракрасная) паяльная станция

В мастерской любого радиолюбителя имеется один, а может и сразу несколько паяльников. Но вот паяльная станция, особенно инфракрасная – для многих лишь мечта.

Дело в том, что это профессиональное оборудование, применяемое для качественной пайки таких сложных элементов, как чипы BGA (от английской аббревиатуры Ball grid array, что в переводе может звучать как «Массив шариков», полный русский аналог – «поверхностно-монтируемые интегральные схемы»).

Рис. 1. Пример чипа BGA

Припаять или даже отпаять такой чип обычным паяльником невозможно. С определенной долей вероятности может помочь паяльный фен, но только для отпайки и только если микросхему можно потом выбросить…

Дело в том, что в данном случае требуется:

  1. Нагрев сразу с двух сторон;
  2. Равномерное проникновение тепла сквозь тело микросхемы (такое делает возможным ИК-излучение);
  3. Точный контроль температуры в процессе работ.

А все это напрямую связано со сложной логикой работы устройства и дорогостоящими нагревателями и датчиками.

Наверное, поэтому готовые ИК паяльные станции стоят от 30 тыс. руб. (даже при заказе из Китая).

Инфракрасная паяльная станция из прикуривателя

Даже если собрать все необходимые детали для ИК станции, их совокупная стоимость получится ненамного ниже готового варианта. А значит, если у вас ограниченный бюджет, материал ниже – для вас.

На форумах такое устройство ласково прозвали «прикуяльником», так как оно представляет из себя паяльник с прикуривателем вместо жала.

Выглядит он приблизительно так:

Рис. 2. Инфракрасная паяльная станция из прикуривателя

На самом деле, паяльник используется скорее просто как держатель (внутри уже нет нагревательного элемента, развязка меди и стали сделана специально).

Схема управления нагревателем строится на базе простых и недорогих элементов.

Рис. 3. Схема управления нагревателем

Если под рукой нет таймера 555, можно взять серию UC384x. Тогда схема будет иметь следующий вид:

Рис. 4. Схема управления нагревателем с UC384x

Блок питания +12В можно сделать из трансформатора и диодного моста (самый элементарный, диоды лучше всего смонтировать на радиаторе).

Как видно из схемы – контроля температуры нет.

При таком количестве элементов можно обойтись и без печатной платы. Отлично справится макетная, а при определенной сноровке и наличии свободного пространства в корпусе – подойдет монтаж на весу.

Рис. 5. Монтаж платы

Нижний подогрев должен обеспечивать правильный термопрофиль для припоя. Графики для свинецсодержащих и бессвинцовых припоев приведены ниже.

Рис. 6. Графики для свинецсодержащих и бессвинцовых припоев

Конечно, регулирование температуры и поддержание её на заданном уровне – сложная задача (в норме требуется термопара, логика обработки данных с нее и т.д.).

Но сделаем простой ход – нагрев будем регулировать обычным димером (от осветительных приборов), а в качестве источника тепла используем готовую галогеновую лампу на 150 Вт.

Температуру можно выставить по внешнему термометру, или «на глаз» (экспериментальным путем).

Вариант нижнего нагревателя.

Рис. 7. Вариант нижнего нагревателя

Здесь в качестве платформы используется старая печатная плата с медной фольгой (чистым текстолитом повернута вверх).

Таким образом, в качестве конечного результата:

  1. Подогрев снизу осуществляется галогеновой лампой, включенной в сеть 220 В. Ее мощность регулируется димером.
  2. Пайка осуществляется с помощью прикуривателя. Его мощность нагрева регулируется переменным резистором (смотри схему).

Процесс выглядит так.

Рис. 8. Процесс пайки

Конечно, для обычных микросхем пайка может осуществляться и без нижнего подогрева.

Можно работать и только с нижней платформой (например, если нужно демонтировать большое количество радиоэлементов сразу), но следует проявлять особую осторожность, так как при излишнем перегреве дорожки могут отслоиться от текстолита. Такая паяльная станция подойдет только для кратковременной работы в быту

Такая паяльная станция подойдет только для кратковременной работы в быту.

Другие способы реализации

В сети можно найти много других вариаций на тему создания ИК-станции своими руками, но все они имеют бюджет 10 тыс. руб.+, что сводит на нет все усилия.

То есть, если учесть возможность ошибки в процессе монтажа (по неосторожности или по неопытности) или поставки некачественной детали (что случается часто при взаимодействии с зарубежными продавцами), а также другие нюансы, то проще и надежнее приобрести готовое решение