Главная Покрытия Паяльная станция. Паяльная станция с феном своими руками: изготовление Диффузор для фена паяльной станции своими руками

Паяльная станция. Паяльная станция с феном своими руками: изготовление Диффузор для фена паяльной станции своими руками

На сегодняшний день многие сталкиваются с такой проблемой, когда радиотехника выходит из строя по различным причинам. Для выполнения сложных работ по ремонту электронной техники обычного паяльника, как правило, оказывается недостаточно, и необходимо специальное оборудование. Именно поэтому любители электроники задумываются о том, как может быть сделана паяльная станция с феном своими руками из доступных деталей дома. В этом нет ничего сложного, а подробная инструкция, которая будет описана далее, поможет вам в этом.

Паяльный фен: что это?

Паяльная станция - это специальное оборудование, способное разогреваться до очень высоких температур и позволяющее очень быстро нагреть металлические отводы. Это устройство обладает весьма примитивной конструкцией, поэтому разобраться с ним сможет не только профессионал, но и начинающий радиолюбитель.

При этом паяльные фены используются совместно с другим оборудованием, поскольку при работе с прибором его необходимо направлять с точностью до миллиметра. В этом случае отличным решением станет паяльная станция с феном, своими руками которую можно сделать без особых проблем. Подобные приспособления считаются полупрофессиональными и могут использоваться для выполнения большого количества задач различного уровня сложности.

Основные различия между паяльными фенами

Перед выяснением того, как сделать в домашних условиях паяльное оборудование профессионального уровня, необходимо разобраться в том, какими различиями может обладать паяльная станция. Паяльник из фена своими руками сделать несложно. По своим техническим характеристикам он будет абсолютно идентичен заводским аналогам, среди которых основными являются:

диаметр жала;
мощность;
производительность системы активного воздушного охлаждения;
максимальная рабочая температура.

От этих характеристик зависит то, насколько качественно будет работать самодельная паяльная станция с феном, поэтому им следует уделять особое внимание.

Конструктивные особенности

Паяльные фены позволяют расплавлять пластик и различные металлы с невысокой температурой плавления. Размягчение сплавов осуществляется посредством обдува горячим воздухом, который нагревается специальной спиралью. Из чего может быть создана паяльная станция с феном своими руками? Atmega328, например, как и любое другое аналогичное устройство, состоит из следующих элементов:

корпус;
нагревательный элемент;
нагнетатель воздуха;
ручка;
выключатель.

Некоторые приборы также могут быть оснащены датчиком и регулятором уровня нагрева, а также специальными насадками, позволяющими выполнять паяльные работы различного уровня сложности.

Изготовление паяльной станции из подручных средств

Каждому человеку, хоть немного владеющему познаниями в области электроники, будет по силам сделать такое устройство, как самодельная паяльная станция с феном. Своими руками из подручных средств создать его не составит труда. На роль корпуса подойдут любые старые или нерабочие устройства, а также стальная трубка. В процессе работы с оборудованием корпус будет нагреваться до критических температур, поэтому чтобы с ним было можно работать, трубку следует обмотать специальным материалом, устойчивым к высоким температурам.

Стационарное устройство

Паяльные станции также могут быть стационарными. В этом случае они фиксируются на рабочем месте для повышения устойчивости и удобства при эксплуатации. Такое оборудование может быть оснащено специальным подвижным механизмом, позволяющим не двигать плату во время пайки.

Может быть сделана из старого аппарата для сушки волос паяльная станция с феном своими руками. «Ардуино» - платформа с открытым исходным кодом, которая позволит быстро и легко создать любое электронное устройство. В этом приборе в качестве нагревательных элементов используются слюдяные пластины. Температура плавления этого металла очень высокая, поэтому он отлично выдерживает любые нагрузки. Что касается нагревательных спиралей, то подойдут любые, которые изготовлены из мягкого металла. Оптимальным вариантом станет нихром.

При изготовлении паяльной станции большое внимание следует уделять мощности нагревательных элементов. Ее нужно рассчитать таким образом, чтобы прибор быстро расплавлял металл и не повреждал при этом микросхему. Также решить проблему поможет регулятор мощности фена паяльной станции. Своими руками можно будет вручную регулировать температурный режим работы оборудования.

Паяльная станция из паяльника

Отличной альтернативой для корпуса устройства станет старый паяльник, вернее его корпус, а все внутренности следует полностью вынуть. Делать это нужно очень осторожно, чтобы ничего не повредить. Помимо корпуса, также будет нужна галогенная лампа на 2 кВт. Из нее необходимо сделать кварцевый изолятор. Для этого при помощи алмазного резака по стеклу обрезаются концы, в результате чего получится трубка, на один конец которой надевается технологический сосок, а в нем уже проделывается отверстие под нагреватель. В качестве нагревательного элемента в оборудовании будет выступать нихромовая пластина. Ее толщина должна быть не более 0,7 миллиметра, в противном случае очень долго будет остывать паяльная станция с феном.

Своими руками устройство сделать дешевле, но необходимо придерживаться определенной последовательности действий:

Кварцевый изолятор осторожно помещается в спираль.
Чтобы прибор не слишком нагревался в процессе работы, изолятор обматывается фольгой.
Далее нагревательный элемент помещается в корпус паяльника и закрепляется при помощи провода со стороны ручки.
Сюда же помещается подготовленная ранее конструкция, которая предварительно обматывается асбестовым шнуром, обеспечивающим ей лучшую посадку в корпусе.
В ручке располагается шланг, отвечающий за подачу воздуха, который подключается к компрессору.

Вот, собственно, и все - аналоговая паяльная станция с феном своими руками полностью готова к использованию.

Каких ошибок стоит избегать в процессе сборки?

Многие новички ошибочно полагают, что для изготовления паяльного фена достаточно только нагревательного элемента и вентилятора. Поэтому чаще всего они делают это оборудование из обычного фена. Однако в этом случае невозможно будет расплавить даже олово, не говоря уже о более твердых металлах.

Существует способ увеличения температуры нагрева путем уменьшения скорости вращения вентилятора и диаметра отверстия, однако в этом случае нагревательный элемент слишком сильно нагреется и может выйти из строя, а корпус и вовсе расплавится.

Разновидности паяльных станций

Все устройства подразделяются на два типа:

Турбинная паяльная станция с феном своими руками создается достаточно быстро. В ней за движение воздуха отвечает электромотор.
Компрессорные приборы собираются на базе компрессоров.

В первом случае создается мощный поток воздуха, а во втором воздух движется более направлено, благодаря чему есть возможность использования различных насадок. По своему принципу работы оба типа станций ничем не отличаются и являются полностью идентичными.

Как сделать устройство?

Паяльная станция с феном своими руками может быть изготовлена в домашних условиях из подручных материалов, которые только можно найти в гараже. Основой для оборудования послужит бытовой фен, от которого нам будет нужен корпус. Роль нагревательного элемента будет выполнять спираль, а для обеспечения постоянного потока воздуха потребуется маленький вентилятор, который фиксируется на ручке фена.

Для изготовления спирали берется нихромовая проволока, которая закручивается в спираль с небольшим расстоянием между витками. Для основания лучше брать любой металл, который плохо проводит тепло. При наматывании спирали необходимо оставить несколько сантиметров на основании свободными. Это место нужно будет обмотать жаропрочной тканью, чтобы можно было брать паяльную станцию в руки в процессе работы с ней. Сопло лучше всего выбрать керамическое или фарфоровое, а для увеличения КПД создают термозащиту.

После завершения сборки паяльный фен чем-то отдаленно будет напоминать пистолет. Для повышения удобства эксплуатации прибора его можно прикрепить к специальному держателю. Чтобы самодельный паяльный фен соответствовал всем правилам безопасности, все оголенные провода нужно обязательно заизолировать. В самом конце устанавливается выключатель, и подключается сетевой провод, после чего можно приступать к тестированию оборудования. Как оказалось, сделать паяльную станцию в домашних условиях просто. Самое главное - придерживаться инструкции и соблюдать технику безопасности.

Радиомастера и любители часто встречаются с разными поломками радиотехники. Для ремонта может использоваться обычный паяльник с медным наконечником, но с продвижением технологий, в некоторых приборах устанавливаются очень маленькие детали. Обычным паяльником с такими приборами работать неудобно или совсем невозможно, к примеру, SMD элементы необходимо припаивать посредством разогрева общей зоны пайки. Для проведения таких процессов существуют различные паяльные станции и фены.

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:

Турбинная - воздушный поток формируется благодаря встроенному кулеру в термофене.
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.

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:

Поток воздуха сдувает мелкие детали.
Неравномерный прогрев поверхности.
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.

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 или алюминия не потребуется, то 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.

Изготовление термофена

Для изготовления воздушного термопаяльника самостоятельно хорошо подходит фен с вентилятором и нихромовая спираль с толщиной от 0,4 мм. Так как предполагается сборка самодельного устройства компактного размера, то спираль диаметром больше 0.5 мм не подойдет. Для большего сечения понадобится больший ток. Сначала нужно выбрать источник питания, а потом уже выбирать количество витков, так как от этого будет зависеть сопротивление спирали и нагрев воздуха. Для того чтобы собрать мощный термофен, достаточно источника питания с напряжением до 36 В.

Корпус и нагревательная система

В роли корпуса термофена может использоваться старый паяльник или стальная трубка, но так как рабочая температура будет высокой, то нужно обмотать трубку термостойким материалом или прикрепить ручку-держатель. Также в качестве воздуховода, внутри которого будет размещена нагревательная система, можно использовать автомобильный прикуриватель.

На следующем этапе необходимо намотать нихромовую спираль с небольшим расстоянием между витками. В качестве изолятора, на который наматывается спираль, может применяться керамическая трубка с диаметром 4-5 мм. Длина спирали должна наматываться с учетом сопротивления, которое рассчитывается в пределах от 70 до 90 Ом.

Конец трубки можно оснастить керамическим или фарфоровым трубчатым элементом, а спираль лучше наматывать на плоской пластине, что благоприятно повлияет на теплообмен. Получатся своеобразные отводы в виде лепестков, которые не будут прикасаться к изолятору. Чтобы увеличить КПД, можно сделать термозащиту при помощи стекловолокна или асбеста.

Устройство подачи воздуха

Для подачи воздуха можно использовать малогабаритный кулер от блока питания компьютера, который устанавливается возле ручки термофена. К вентилятору подсоединяется металлическая трубка с намотанной спиралью.

На торцевой части вентилятора вырезается отверстие для продвижения воздуха к трубке. Одна из сторон кулера герметично закрывается. В качестве основания термосистемы можно использовать слюдяные пластины из старого фена. Из таких пластин изготавливается крестообразное основание, на которое наматывается нихромовая проволока.

Регулировка мощности

Для того чтобы иметь возможность регулировки потока воздуха и силы тока, необходимо собрать блок, в котором будут размешены реостаты. Один из реостатов подключается к нагревательной системе, а другой к вентиляции воздуха. Кнопку включения устанавливают общую для всей системы. Самодельная паяльная станция с феном и регуляторами заменит заводской вариант и может использоваться не только при пайке обычных радиодеталей, но и для работы с более серьезными элементами. При сборке термофена необходимо позаботиться об изоляции спирали от металлического корпуса, иначе неизбежно короткое замыкание.

Термофен из обычного паяльника

В качестве корпуса для паяльного фена отлично подойдет обычный паяльник. Все внутренние элементы необходимо извлечь. При этом необходимо быть предельно осторожным, чтобы ничего не повредить. Для сборки понадобится колба галогенной лампы в качестве изолятора.

Далее стеклорезом отрезаются края колбы для получения стеклянной трубки, и на одну из сторон крепится наконечник с изготовленным гнездом для нагревателя. Нагревателем может выступать нихромовая пластинка толщиной до 0.7 мм.

При изготовлении устройства проводят разные действия, но лучше придерживаться такой последовательности:

Намотка спирали и внедрение кварцевой колбы внутрь спирали.
Для уменьшения нагревания устройства изолятор обматывается фольгой.
Монтаж нагревательного элемента в корпус и его фиксация.
Подключение шланга компрессора к ручке или установка вентилятора.

Такая простая конструкция не будет обладать высокой производительностью, а нагрев воздушного потока не превышает 300 градусов. Для переделки своими руками подойдет паяльник с мощностью 40 Вт, а также аквариумный компрессор в качестве нагнетателя воздуха.

Модернизация обычного паяльника может происходить без извлечения нагревательного элемента, но с извлечением металлической части. Питающий провод выводится в боковое отверстие, проделанное в ручке, а вместо провода, в задней части устанавливается втулка для дальнейшего монтажа воздушной трубки. Место вывода втулки и провода необходимо загерметизировать.

Далее металлическая часть паяльника устанавливается на место, а вместо медного наконечника устанавливается металлическая трубка подходящего диаметра. В качестве трубки может использоваться отрезок от элемента комнатной антенны телескопичного варианта.

В самодельном паяльном термофене подобного типа важно регулировать поток воздуха, так как при большой интенсивности потока воздух не сможет нагреваться до необходимой температуры.

Из пластиковой банки

Для изготовления этой конструкции понадобится также нихромовая спираль, блок питания и нагнетательный вентилятор, а в качестве элементов корпуса используются следующие детали:

Небольшая пластиковая баночка от таблеток;
Алюминиевая трубка из конденсатора;
Пластиковая крышка от кофейной банки;
Стальная трубочка в качестве сопла.

Для сборки устройства необходимо канцелярским ножом отрезать днище пластиковой банки. В крышку с кофейной банки приклеивается кулер, а в крышку от баночки с таблеток монтируется корпус с конденсатора вместе с подготовленным нагревательным элементом. Все провода выводятся наружу, после чего крышка с кулером надевается на баночку с помощью термоклея. Такое устройство термофена довольно компактно и не требует дополнительного держателя, а в качестве сопла можно использовать не только стальную трубочку, но и керамические элементы от нагревательной системы старого утюга.

Меры безопасности при работе

Работа с термофеном, особенно самостоятельно собранным, требует особого внимания к безопасности эксплуатации. Существует несколько правил, которых необходимо придерживаться:

Соблюдать технику противопожарной безопасности.
Если установлен регулятор температуры, то нельзя изменять температурный порог резким поворотом регулятора.
Нельзя прикасаться к нагревательному элементу и насадкам во время работы устройства, так как это может привести к серьезным ожогам и другим последствиям.
Менять насадку можно только после выключения и охлаждения паяльника.
Не допускается попадание воды либо другой жидкости на устройство.

Без переделки устройство фена для просушивания волос не принесет успехов при эксплуатации, поэтому рекомендуется использовать только мотор с вентилятором и спираль, которая будет наматываться с учетом требований к самодельному приспособлению. Сильный нагрев совместно со снижением вращения вентилятора и уменьшением диаметра сопла приводит к перегоранию спирали и расплавлению пластикового корпуса, а также, при плохой изоляции может произойти короткое замыкание.

Установив дополнительную кнопку включения для вентилятора, можно ускорить процесс остывания паяльника. Если выключить нагревательный элемент, а кулер оставить включенным, то нагревающаяся часть устройства будет продуваться воздухом, тем самым охлаждая всю систему. Для удобства в работе с устройством рекомендуется изготовить подставку с металлическим основанием, а также с использованием магнитов. Благодаря использованию неодимового магнита, термофен будет надежно удерживаться в нужном положении.

Качественное профессиональное оборудование для пайки микрокомпонентов стоит немалых денег, а недорогие термофены не подходят для большинства задач. Очень многие ремонтники и радиолюбители время от времени сталкиваются с некачественными термофенами для пайки.

Чтобы избежать подобных недоразумений имеет смысл сделать паяльный фен своими руками. Такой вариант отлично подойдет для ремонтников и радиолюбителей, имеющих специфические требования к оборудованию и весьма ограниченный бюджет.

Прежде, чем начать проектировать самодельный паяльный фен, следует ознакомиться с основными методами использования данного инструмента.

Чертеж паяльного фена.

Термофен для пайки, как правило, может понадобиться в таких случаях:

Управление температурой и плотностью потока воздуха, как правило, осуществляется при помощи кнопок на термофене.

При помощи паяльного термофена подразумевает следующие шаги:

нанесение или паяльной пасты на место предполагаемого монтажа;
установка микросхемы на посадочное место;
прогрев монтажных контактов при помощи паяльного термофена.

Для того, чтобы обезопасить близлежащие компоненты от нагрева, следует наложить на них специальные экраны из алюминиевой фольги.

После проведения работ следует проверить качество пропая всех контактов при помощи иголки.

Демонтаж элемента при помощи фена еще проще. Для снятие неисправной микросхемы необходимо:

равномерно прогреть все контакты;
аккуратно снять элемент при помощи пинцета или присоски.

Во время нагрева поверхности при помощи термофена необходимо совершать круговые движения. Такая методика позволяет избежать локального перегрева платы и нарушения ее геометрии.

Требования к оборудованию

Электрическая схема паяльного фена.

Основные требования, предъявляемые к термофену для пайки микросхем своими руками, состоят в:

Соблюдении температурных режимов пайки.
Большинство паяльных работ осуществляется в пределах 190 – 250 градусов Цельсия. Нижняя планка касается свинцовосодержащих припоев, а верхняя – заводских безсвинцовых припоев. Паяльный термофен должен выдавать поток воздуха строго заданной температуры, дабы обезопасить микросхемы от перегрева и выхода из строя.
Стабильном воздушном потоке.
При неравномерном воздушном потоке серьезно затрудняется работа с паяльным оборудованием.
Безопасности и удобстве использования.
Тепловой фен не должен перегреваться и представлять опасность для мастера. В идеале, мощный паяльный фен, сделанный своими руками, следует проектировать на базе трансформаторного блока питания.

Устройство должно содержать исключительно безопасные элементы. При изготовлении самодельного блока питания компрессора следует уделить особое внимание надежности конструкции и безопасности ее для окружающих.

Как показывает опыт, многие умельцы умудряются изготавливать полноценные рабочие термоинструменты из строительного фена, бытового аппарата для сушки волос или даже обычного паяльника.

Фен из паяльника

Схема паяльного фена.

Перед тем как сделать паяльный фен своими руками следует:

продумать устройство для подачи воздуха;
собрать специальный нагревательный элемент;
оснастить аппаратуру термопарами;
продумать систему осуществления контроля за текущей температурой оборудования.

Обдумывая как сделать паяльный фен из обычного паяльника следует учесть все тонкие моменты, дабы не подвергать себя чрезмерному риску.

Главные критерии, которым должно соответствовать термоустройство на основе паяльника представлены:

регулировкой температуры;
нормальной мощностью нагревателя;
безопасным компрессором.

Установку нагнетателя для паяльной станции сделанной своими руками рекомендуется делать в соответствии с текущими правилами электробезопасности. Подобное подключение аппаратуры обеспечит отсутствие помех в электрической сети.

Что понадобится для создания фена из паяльника?

При создании фена для пайки своими руками следует подготовить:

обычный старый паяльник, работающий от сети переменного тока;
кварцевую трубку для создания камеры нагрева воздушного потока фена;
галогеновую лампу для прожекторов для прогрева воздуха и плавки флюса феном;
нихромовый провод толщиной до 0.7 миллиметров;
терморегулятор;
вентилятор паяльного фена.

Принципиальная схема паяльного фена.

Подключение всего оборудования должно производится в специально подготовленные разъемы, распиновка которых зависит от производителя аппаратуры для пайки.

Процесс сборки фена из паяльника

Самодельный фен микросхем из старого паяльника собирается в несколько этапов:

Укладка самодельной спирали из нихромовой проволоки внутри кварцевой трубки.
Соединение спирали с проводом питания.
Продевание провода термопары, для регулирования температуры нити накала.
Изоляция прибора при помощи слоя трубки, наматываемого на кварцевую трубку.
Установка трубки в ручку паяльника, вместо жала.
Центровка трубки при помощи обматывания ее асбестовым шнуром.
Зажатие переднего вывода трубки при помощи обоймы.
Продевание шланга для подачи воздушного потока.
Подключение компрессора, создающего воздушный поток.

Регулятор температуры источника нагрева лучше расположить на корпусе термофена.

Принцип работы термофена на основе паяльника следующий:

На нихромовую нить подается небольшой ток, заставляющий ее раскалиться. Воздух, идущий из компрессора, собирается в специальной утеплённой камере и прогревается под действием спирали и изоляционной фольги. После этого, воздух покидает камеру нагрева и поступает напрямую на печатную плату.

Паяльный фен – чертеж для изготовления.

К сожалению, данный метод изготовления термического фена имеет массу минусов.

К недостаткам термофена, выполненного из обычного паяльника, можно отнести:

сложности с калибровкой температуры;
регулировка силы воздушного потока производится при помощи пережима воздуховодной трубочки;
невозможность регулировки интенсивности прогрева в большинстве обычных паяльников;
трудоемкость работы;
плохая термическая изоляция устройства.

В большинстве случает изготовление термического фена из паяльника не оправдано. Переделка недорогого строительного термофена – это гораздо более рациональный метод изготовления термофена для пайки микрокомпонентов.

Заключение

В сети интернет имеется огромное количество инструкций как сделать фен . Большинство методов изготовления термического фена основаны на переделке имеющегося оборудования, например, строительного термофена, бытового прибора для сушки волос или обычного паяльника с металлическим жалом.

Во многих случаях, при необходимости использования паяльного термофена следует задуматься о приобретении соответствующей станции. Подключенный к паяльной станции термофен дает данные по поводу текущей температуры воздушного потока и позволяет произвести калибровку термопары.

Как начинающие радиомастера, так и те, кто изрядно поднаторел в этом деле, при пайке радиоэлектронных элементов сталкиваются с некоторыми трудностями. Купленный в магазине недорогой паяльник может «порадовать» перегревом, из-за которого на жале образовывается нагар, что ведет к неполноценному контакту с оловом на плате, также перегревается плата и отслаиваются дорожки. В этой статье напишем, как сделать самодельную паяльную станцию с феном своими руками, предоставив схемы сборки, видео и фотографии.

Данный вариант может считаться наиболее простым и дешевым. Эта конструкция регулирует на паяльнике напряжение, изменяя температуру нагрева жала. Опытным путем определяется производительность нагревателя и положение регулятора.

Процесс пайки можно настроить в соответствии с вашими потребностями и под определенный момент производства. Регулятором напряжения может выступать диммер для люстры. Единственный минус этой идеи – малый диапазон возможных температур на выходе. То есть для пайки лучше бы сделать диапазон напряжений – 200-220 В, а не 0-max. Скорее всего, понадобится доработать схему, добавить к основному резистору резистор «тонкой настройки».

Схема сборки в домашних условиях

Выпрямительный мост в этой схеме позволит поднять напряжение со 220 В на входе до 310 В на выходе. Данный вариант актуален для домашних мастеров, в доме которых низкое электрическое напряжение, что не позволяет паяльнику нагреваться до рабочей температуры. При отсутствии диммера его можно сделать самостоятельно.

Воздушный паяльник

Иногда при пайке нужно заменить SMD элементы, и паяльник с жалом для этого слишком велик. С этой целью применяется воздушное устройство, чей принцип работы аналогичен принципу работы обычного фена : поток воздуха подается принудительно через разогретый элемент к месту пайки, бесконтактно и равномерно разогревая припой.

Воздушный паяльник можно сделать из рабочего старого прибора – вместо жала вставить трубку от антенны, соответствующую старому жалу по размеру. Сделать паяльник так герметичным. Принудительную подачу воздуха обеспечивает аквариумный компрессор, через трубки для капельниц.

Для регулировки температуры воздушного потока можно использовать регулятор напряжения . Наилучший вариант при отсутствии лишнего рабочего паяльника – взять нерабочий инструмент, перемотать под напряжение 8-12 В. Данный способ предпочтителен с точки зрения электрической безопасности. Нихромом для нагревателя здесь может выступать кусок провода, спирали от электроплитки 0,8 мм, который намотан без нахлестов около 30 витков вместо старой. Мощность трансформатора должна быть не меньше 150 Вт.

Более затратным методом регулирования температуры на жале паяльника является поддержание температуры на жале. С этой целью дополнительно устанавливается термопара. Совмещение описанных самоделок позволит сделать универсальную паяльную станцию. Устройство будет иметь регулятор напряжения, с помощью которого регулируется вход на трансформаторе, что изменяет мощность нагревателя.

Когда нужно выпаять большую микросхему, и ее для этого нужно хорошенько и равномерно прогреть, рекомендуется работать самодельным термическим феном с регулятором температуры. Еще можно изготовить инфракрасную паяльную станцию, для чего нужны:

спираль нихрома;
керамический патрон для лампы.

Нихром подключен к понижающему трансформатору. Контроль температуры на поверхности деталей осуществляется терморегулятором.

Общие характеристики и принцип работы

В схему паяльной станции с феном входит блок и манипулятор-термофен, где нагревается воздух. Устройства используются для ремонта сотовых телефонов и бытовой техники. Способы формирования потока воздуха такие:

Главным образом компрессорные станции отличаются от турбинных тем, что последние могут сформировать больший воздушный поток, но недостаточно проталкивают воздух через узкие отверстия. Компрессорные же станции более эффективны, когда воздух должен пройти через узкие насадки, используемые для пайки в труднодоступных местах.

Принцип работы станции: поток воздуха проходит через спиралевидный или керамический нагреватель в трубке термического фена, нагревается до требуемой температуры и через специальные насадки выходит на обрабатываемую деталь. Термофен способен обеспечить температуру воздуха 100-800°C. В современных станциях температура, мощность и направление воздушного потока легко регулируются.

В сравнении с прочими станциями (в частности, инфракрасными), недостатки термовоздушных станций следующие:

Поток воздуха может сдуть мелкие детали.
Неравномерный прогрев поверхности.
Требуются дополнительные насадки.

Преимуществом же является то, что турбовоздушные станции гораздо дешевле других.

В домашних условиях проще и дешевле сделать станцию с феном на вентиляторе, где роль нагревателя играет спираль. Керамический нагреватель стоит дорого, а в случае резких изменений температуры может потрескаться. Компрессор сложно сконструировать самостоятельно, и его нельзя присоединить к фену, поэтому от главного блока придется проводить трубу для воздуха, что добавляет неудобств.

Нагнетателем послужит малогабаритный вентилятор (подойдет кулер от блока питания компьютера) возле ручки термического фена. К нему присоединяется трубка, в которой воздух нагревается и выходит на паяемый элемент. На торце кулера вырезается отверстие, через которое в трубку с нагревателем попадает воздух. С одной стороны кулер плотно закрывается, чтобы воздух во время работы шел лишь в трубку, а не выходил наружу. Нагнетатель монтируется в задней части фена.

Нагреватель собрать гораздо труднее . Нихромовая проволока спиралью накручивается на основание. Витки соприкасаться друг с другом не должны. Длина спирали рассчитывается из расчета того, что ее сопротивление должно равняться 70-90 Ом. Основанием может служить основание с низкой теплопроводностью и большой стойкостью к высоким температурам.

При конструировании фена много разных деталей могут быть взяты из старых домашних фенов. В каждом, даже простом и дешевом, устройстве есть слюдяные пластины, из которых для спирали собирается крестообразное основание. Также используются основания старых паяльников либо галогенных ламп для прожекторов. Основание на 5-7 см должно быть не занятым спиралью. От спирали по основанию отводятся концы. Затем эта часть плотно обматывается жаропрочной тканью.

Далее, из фарфора, керамики и подобных материалов делается трубка. Диаметр рассчитывается так, чтобы между ее внутренними стенками и спиралью оставался маленький зазор. Сверху на сопло наклеиваются термоизоляционные материалы:

стекловолокно;
асбест;
прочее.

Изоляция обеспечит больший КПД фена и позволит спокойно брать его руками.

Нагревательный элемент и трубка-сопло по отдельности соединяются с нагнетателем таким образом, чтобы воздух шел в сопло, а нагреватель находился внутри сопла посередине. Место скрепления сопла и нагнетателя изолируется во избежание пропускания воздуха.

По форме получившаяся конструкция напоминает пистолет. Для удобства к корпусу можно прикрепить держатели и ручки. Специальные насадки покупаются или вытачиваются из термостойкого металла. От изготовленного фена к главному блоку должны отходить четыре провода и выходить из задней части фена. Их рекомендуется собрать вместе и изолировать повторно.

В корпусе блока размещаются два реостата, один из которых регулирует мощность потока воздуха, а другой – мощность нагревательного элемента. Лучше, если выключатель для нагревателя и нагнетателя будет общим. Завершающее действие – устройство выхода для розетки.

Техника безопасности и правила использования

Паяльная станция-фен – довольно удобное приспособление, которое можно собрать самостоятельно. Несмотря на имеющиеся недостатки, это вполне пригодное устройство для ремонта бытовой техники.

Инфракрасная паяльная станция - это устройство для пайки микросхем в корпусе BGA. Если прочитанное ничего вам не говорит, вряд-ли вам стоит заходить под кат. Там ардуины, графики, программирование, амперметры, саморезы и синяя изолента.

Предыстория первая.

Моя профессиональная деятельность некоторым образом связана с электроникой. Поэтому родственники и знакомые постоянно норовят притащить мне какую-нибудь не совсем исправную электронную штуку со словами «ну посмотри, может тут какой проводок отпаялся».
В тот раз такой штукой оказался 17" ноутбук eMachines G630. При нажатии на кнопку питания зажигался индикатор, шумел вентилятор, но дисплей был безжизненным, не было звуковых сигналов и активности жесткого диска. Вскрытие показало, что ноутбук построен на платформе AMD, а северный мост имеет маркировку 216-0752001. Беглое гугление показало, что у чипа весьма плохая репутация в части надежности, зато проблемы с ним легко диагностируются. Нужно лишь его прогреть. Выставил на паяльном фене 400 градусов и подул на чип секунд 20. Ноутбук запустился и показал картинку.
Диагноз поставлен. Казалось бы, дело за малым - перепаять чип. Вот тут меня ожидало первое откровение. После обзвона сервис-центров выяснилось, что минимальная сумма, за которую в Минске можно поменять чип - 80 долларов. 40 долларов за чип и 40 долларов за работу. Для ноутбука общей стоимостью хорошо если 150 долларов это было весьма не бюджетно. Дружественный сервис по знакомству предложил перепаять чип по себестоимости - за 20 долларов. Итоговый ценник снизился до 60 долларов. Верхняя граница психологически приемлемой цены. Чип был благополучно перепаян, ноутбук собран, отдан и я о нем благополучно забыл.

Предыстория вторая.

Через несколько месяцев после окончания первой предыстории мне позвонил родственник со словами «Ты же любишь разную электронику. Забери ноутбук на запчасти. Бесплатно. Или просто выкину в мусор. Сказали, вроде материнская плата. Отвал чипа. Ремонтировать экономически нецелесообразно». Так я стал обладателем ноутбука Lenovo G555 без жесткого диска, но со всем остальным, включая блок питания. Включение показало те же симптомы, что и в первой предыстории: кулер крутится, лампочки горят, больше признаков жизни нет. Вскрытие показало старого знакомого 216-0752001 со следами манипуляций.

После прогрева чипа ноутбук запустился как ни в чем не бывало, как и в первом случае.

Размышления.

Так я оказался владельцем ноутбука с неисправным северным мостом. Разобрать его на запчасти или попытаться починить? Если второе, то снова паять его на стороне, пусть даже за 60 долларов, а не за 80? Или купить собственную инфракрасную паяльную станцию? А может собрать своими руками? Хватит ли у меня сил и знаний?
После некоторых размышлений было решено попытаться починить, причем починить самостоятельно. Даже если попытка не увенчается успехом, разобрать его на запчасти это никак не помешает. А инфракрасная станция будет полезным подспорьем во многих работах, требующих предварительного подогрева.

Техническое задание.

Изучив цены на готовые промышленные инфракрасные станции (от $1000 до плюс бесконечности), перелопатив кучу топиков на профильных форумах и роликов на Youtube, окончательно сформировал техническое задание:

1. Буду изготавливать собственную паяльную станцию.

2. Бюджет конструкции - не более 80 долларов (две перепайки в сервис-центре без материалов).

Дополнительно в оффлайне были куплены:

Линейные галогенные лампы R7S J254 1500W - 9 шт.

Линейные галогенные лампы R7S J118 500W- 3 шт.

Патроны R7S - 12 шт.

Из хлама в гараже на свет божий были извлечены:

Док-станция от какого-то допотопного лэптопа Compaq - 1 шт.

Штатив от советского фотоувеличителя - 1 шт.

В домашнем складе были найдены силовые и сигнальные провода, Arduino Nano, клемники WAGO.

Нижний нагреватель.

Вооружаемся болгаркой и отрезаем от док-станции все лишнее.

К листу металла прикрепляем патроны.

Соединяем патроны по три штуки последовательно, получившиеся три цепочки в параллель. Устанавливаем лампы, прячем в корпус.

Поиск материала для отражателя занял продолжительное время. Использовать фольгу не хотелось из-за подозрения в ее недолговечности. Использовать более толстый листовой металл не получалось из-за сложностей с его обработкой. Опрос знакомых сотрудников промышленных предприятий и обход пунктов скупки цветмета результатов не дал.

В конце концов удалось найти листовой алюминий чуть толще фольги, идеально подходящий для меня.

Теперь я точно знаю, где такие листы искать - у полиграфистов. Они их крепят к барабанам в своих машинах, то ли для переноса краски, то ли еще для чего-то. Если кто в курсе, расскажите в комментариях.

Нижний нагреватель с установленным отражателем и решеткой. Вместо решетки правильнее использовать , но стоит он совершенно не бюджетно, как и все с наклейкой «Professional».

Светит красивым оранжевым светом. Глаза при этом не выжигает, смотреть на свет можно совершенно спокойно.

Потребляет порядка 2.3 кВт.

Верхний нагреватель

Идея конструкции та же самая. Патроны привернуты саморезами к крышке от компьютерного блока питания. К ней же прикреплен согнутый из алюминиевого листа отражатель. Три пятисотваттные галогенки соединены последовательно.

Тоже светит оранжевым.

Потребляет порядка 250 ватт.

Схема управления

Инфракрасная станция - суть автомат с двумя датчиками (термопара платы и термопара чипа) и двумя исполнительными механизмами (реле нижнего нагревателя и реле верхнего нагревателя).

Было решено, вся логика регулирования мощности нагрева будет реализована на ПК. Arduino будет только мостом между станцией и ПК. Получил с ПК параметры ШИМ-регулирования нагревателей - выставил их - отдал температуру термопар в ПК, и так по кругу.

Arduino ожидает на последовательном порту сообщения типа SETxxx*yyy*, где xxx - мощность верхнего нагревателя в процентах, yyy - мощность нижнего нагревателя в процентах. Если полученное сообщение соответствует шаблону, выставляются ШИМ-коэффициенты для нагревателей и возвращается сообщение OKaaabbbcccddd, где aaa и bbb - установленная мощность верхнего и нижнего нагревателей, ccc и ddd - температура, полученная с верхней и нижней термопары.

«Настоящий» аппаратный ШИМ микроконтроллера с частотой дискретизации несколько килогерц в нашем случае неприменим, так как твердотельное реле не может отключиться в произвольный момент времени, а только при прохождении переменного напряжения через 0. Было решено реализовать собственный алгоритм ШИМ с частотой порядка 5 герц. Лампы при этом полностью гаснуть не успевают, хоть и заметно мерцают. При этом минимальным коэффициентом заполнения, при котором еще есть шансы захватить один период сетевого напряжения, оказывается 10%, чего вполне достаточно.

При написании скетча была поставлена задача отказаться от задания задержек фунцией delay(), так как есть подозрение, что в момент задержек возможна потеря данных с последовательного порта. Алгоритм получился следующий: в бесконечном цикле проверяется наличие данных из последовательного порта и значение счетчиков времени программного ШИМ. Если есть данные из последовательного порта, обрабатываем их, если счетчик времени достиг значений переключения ШИМ, проводим действия по включению-выключению нагревателей.

#include int b1=0; int b2=0; int b3=0; int p_top, p_bottom; int t_top, t_bottom; int state_top, state_bottom; char buf; unsigned long prev_top, prev_bottom; int pin_bottom = 11; int pin_top = 13; int tick = 200; unsigned long prev_t; int thermoDO = 4; int thermoCLK = 5; int thermoCS_b = 6; int thermoCS_t = 7; MAX6675 thermocouple_b(thermoCLK, thermoCS_b, thermoDO); MAX6675 thermocouple_t(thermoCLK, thermoCS_t, thermoDO); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(pin_top, OUTPUT); digitalWrite(pin_top, 0); pinMode(pin_bottom, OUTPUT); digitalWrite(pin_bottom, 0); t_top = 10; t_bottom = 10; p_top = 0; p_bottom = 0; state_top = LOW; state_bottom = LOW; prev_top = millis(); prev_bottom = millis(); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { b3 = b2; b2 = b1; b1 = Serial.read(); if ((b1 == "T") && (b2 == "E") && (b3 == "S")) { p_top = Serial.parseInt(); if (p_top < 0) p_top = 0; if (p_top > 100) p_top = 100; p_bottom = Serial.parseInt(); if (p_bottom < 0) p_bottom = 0; if (p_bottom > 100) p_bottom = 100; t_bottom = thermocouple_b.readCelsius(); t_top = thermocouple_t.readCelsius(); sprintf (buf, "OK%03d%03d%03d%03d\r\n", p_top, p_bottom, t_top, t_bottom); Serial.print(buf); } } if ((state_top == LOW) && ((millis()-prev_top) >= tick * (100-p_top) / 100)) { state_top = HIGH; prev_top = millis(); } if ((state_top == HIGH) && ((millis()-prev_top) >= tick * p_top / 100)) { state_top = LOW; prev_top = millis(); } digitalWrite(pin_top, state_top); if ((state_bottom == LOW) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * (100-p_bottom) / 100)) { state_bottom = HIGH; prev_bottom = millis(); } if ((state_bottom == HIGH) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * p_bottom / 100)) { state_bottom = LOW; prev_bottom = millis(); } digitalWrite(pin_bottom, state_bottom); }

Приложение для компьютера.

Написано на языке Object Pascal в среде Delphi. Отображает состояние нагревателей, рисует график температуры и имеет встроенный примитивный язык моделирования, больше по философии напоминающий какой-нибудь Verilog, нежели к примеру Pascal. «Программа» состоит из набора пар «условие - действие». К примеру «при достижении нижней термопарой температуры 120 градусов установить мощность нижнего нагревателя 10%, а верхнего - 80%». Таким набором условий реализуется требуемый термопрофиль - скорость нагрева, температура удержания и т. п.

В приложении раз в секунду тикает таймер. По тику таймера функция отправляет в контроллер текущие установки мощности, назад получает текущие значения температур, отрисовывает их в окне параметров и на графике, вызывает процедуру проверки логических состояний, после чего засыпает до следующего тика.

Сборка и пробный запуск.

Схему управления собрал на макетке. Не эстетично, зато дешево, быстро и практично.

Окончательно собранное и готовое к запуску устройство.

Прогон на тестовой плате выявил следующие наблюдения:

1. Мощь нижнего нагревателя невероятна. График температуры тонкой ноутбучной платы свечой взлетает вверх. Даже при 10% мощности плата уверенно греется до требуемых 140-160 градусов.

2. С мощностью верхнего нагревателя похуже. Догреть чип даже до температуры «низ+50 градусов» получается только на 100% мощности. То ли придется впоследствии переделывать, то ли пускай остается как защита от соблазна недогревать низ.

Покупка чипа на Aliexpress.

В продаже есть два вида мостов 216-0752001. Одни заявлены как новые и стоят от 20 долларов за штуку. Другие указаны как «бывшие в употреблении» и стоят 5-10 долларов за штуку.
Среди ремонтников много мнений относительно б/у чипов. От категорически отрицательных («бугага, приходи ко мне, у меня как раз под столом горка бэушных мостов насобиралась после перепайки, я тебе их недорого продам») до осторожно нейтральных («сажаю иногда, вроде нормально работают, возвраты если и бывают, то не намного чаще новых»).
Поскольку ремонт у меня ультрабюждетный, то было решено сажать чип бывший в употреблении. А чтобы перестраховаться на случай дрогнувшей руки или неисправного экземпляра, был найден лот «2 штуки за 14 долларов».

Демонтаж чипа

Устанавливаем плату на нижний подогрев, крепим одну термопару к чипу, вторую к плате подальше от чипа. Для уменьшения теплопотерь накрываем плату фольгой, за исключением окошка под чип. Ставим верхний нагреватель над чипом. Так как чип уже пересаживался, загружаем самостоятельно придуманный профиль для свинцового припоя (нагрев платы до 150 градусов, догрев чипа до 190 градусов).

Все готово для старта.

После достижения платой температуры 150 градусов автоматически включился верхний нагреватель. Внизу под платой видна разогретая нить накаливания нижней галогенки.

В районе 190 градусов чип «поплыл». Поскольку вакуумный пинцет в бюджет не уместился, цепляем его тонкой отверткой и переворачиваем.

График температур в процессе демонтажа:

На графике хорошо виден момент включения верхнего нагревателя, качество стабилизации температуры платы (желтая крупно волнистая линия) и температуры чипа (красная мелкая рябь). Красный длинный «зубец» вниз - падение термопары с чипа после его переворота.

Запаивание нового чипа

Ввиду ответственности процесса было не до фотосъемки и изготовления скриншотов. В принципе все то же самое: проходимся по пятакам паяльником, мажем флюсом, устанавливаем чип, устанавливаем термопары, отрабатываем профиль пайки, легким пошатыванием убеждаемся, что чип «поплыл».

Чип после установки:

Видно, что сел более-менее ровно, цвет не поменялся, текстолит не погнуло. Прогноз на жизнь - благоприятный.

Затаив дыхание включаем:

Да! Материнская плата запустилась. Я перепаял первый в жизни BGA. К тому же с первого раза успешно.

Ориентировочно смета затрат:

Лампа J254: $1.5*9=$13.5
Лампа J118: $1.5*3=$4.5
Патрон r7s: $1.0*12=$12.0
Термопара: $1.5*2=$3.0
MAX6675: $2.5*2=5.0
Реле: $4*2=$8.0
Чипы: $7*2=$14.0

Итого: $60 минус оставшийся запасной чип.

Ноутбук был собран, в него добавлен найденный в столе жесткий диск на 40 гигабайт, установлена операционная система. Для предотвращения в будущем подобных инцидентов с помощью k10stat напряжение питания ядра процессора понижено до 0.9В. Теперь при самом жестком использовании температура процессора не поднимается выше 55 градусов.

Ноутбук был установлен в столовой в качестве фильмотеки для самого младшего члена семьи, который отказывается принимать пищу без любимых мультиков.