Металлический корпус своими руками, самый простой способ. Инфракрасная паяльная станция

Применение и устройство

Инфракрасный паяльник используется в основном при условиях отсутствия доступа к заменяемым компонентам. Применяется при замене мелких деталей, основным достоинством является отсутствие нагаров и прочих отложений, как при работе обычным паяльником, а также малая возможность повредить соседние элементы. Для домашнего использования возможно изготовить паяльник своими руками, используя прикуриватель от автомобиля.

infrakrasnaya-payalnaya-stantsiya-svoimi-rukami-1.jpg

Инфракрасная паяльная станция промышленного производства

Работа устройства происходит при питании 12 вольт, такое напряжения возможно получить путем использования преобразователя или не нужного блока питания для компьютера.

Изготовление

Перед сборкой паяльной станции, извлекается из корпуса прикуривателя нагревательный элемент. К контактам питания присоединяются провода питания, к центральному проводу возможно подвести медный провод с изоляцией. Сделать паяльник не составит большого труда, достаточно изолировать соединение на расстоянии от нагревательного элемента, возможно использовать термоусадочную трубку.

infrakrasnaya-payalnaya-stantsiya-svoimi-rukami-8.jpg

Термоусадочная трубка

Корпус производится из тугоплавкого материала. Возможно воспользоваться нерабочим паяльником или приобрести кусок стали. Необходимо следить за отсутствием соприкосновения проводов. Важно понимать, что подобного рода устройство используется при незначимых работах, так как температурные пороги, другие параметры не контролируются.

Паяльная станция своими руками

Наиболее функциональная и удобная станция – это инфракрасная.

Перед тем, как сделать инфракрасную паяльную станцию своими руками, следует приобрести следующие элементы:

  • галогеновый обогреватель на четырех инфракрасных лампах мощностью 2КВт;
  • верхний инфракрасный нагреватель для паяльной станции в виде керамической инфракрасной головки на 450 Вт;
  • алюминиевые уголки для создания каркаса конструкции;
  • шланг для душа;
  • проволока из стали;
  • нога от любой настольной лампы;
  • программируемый микрокомпьютер, например, Ардуино;
  • несколько твердотельных реле;
  • две термопары для контроля текущей температуры;
  • блок питания на 5 вольт;
  • небольшой экран;
  • зуммер на 5 вольт;
  • крепежные элементы;
  • при необходимости, паяльный фен.

[box type=»fact»]В качестве верхнего нагревателя можно использовать кварцевые или керамические нагреватели.[/box]

Изготовление паяльной станции своими руками.

Преимущества керамических излучателей представлены:

  • невидимым спектром излучения, не повреждающим глаза радиолюбителя;
  • более длительным временем безотказной работы;
  • большой распространенностью.

В свою очередь, кварцевые ИК подогреватели обладают следующими плюсами:

  • большая однородность температуры в зоне подогрева;
  • меньшая стоимость.

Этапы сборки ИК паяльной станции представлены ниже:

  1. Монтаж элементов нижнего нагревателя для работы с bga элементами. Наиболее простым методом добычи четырех галогеновых ламп служит демонтаж их из старенького обогревателя. После того, как вопрос с лампами решен, следует придумать вид корпуса.
  2. Сборка конструкции паяльного стола и продумывание системы удержания плат на нижнем нагревателе. Установка системы крепления печатных плат заключается в отрезке шести кусков алюминиевого профиля и прикреплении их к корпусу при помощи гаек из перфорированной ленты. Получившаяся система крепления позволяет перемещать печатную плату и подстраивать ее под нужды радиолюбителя.
  3. Монтаж элементов верхнего нагревателя и паяльного фена. Керамический нагреватель на 450 – 500 Вт можно приобрести в китайском интернет магазине. Для монтажа верхнего подогрева необходимо взять лист металла и согнуть его по размерам нагревателя. После этого верхний нагреватель самодельной ик вместе с феном следует разместить на ножке от старой настолько лампы и подключить к блоку питания.
  4. Программирование и подключение микрокомпьютера. Наиболее ответственный этап создания собственного инфракрасного устройства для пайки, включающий: создание корпуса для микроконтроллера с продумыванием места под остальные компоненты и кнопки. В корпусе вместе с контроллером должны быть следующие элементы: два твердотельных реле, дисплей, блок питания, кнопки и соединительные клеммы.

Большинство радиолюбителей предпочитают использовать старые системные блоки в качестве основы корпуса и алюминиевые уголки для крепления всех основных элементов нижнего нагревателя. При подключении ламп рекомендуется использовать штатную проводку разобранного галогенового обогревателя.

По завершению процесса сборки станции следует переходить к непосредственной настройке микроконтроллера. Радиолюбителям, сделавшим самому инфракрасную паяльную станцию, зачастую приходилось использовать микрокомпьютер Ардуино ATmega2560.

Программное обеспечение, написанное специально для устройств, основанных на данном типе контроллера, можно найти в интернете.

Схема

Принципиальная схема инфракрасного паяльника.

Типовая схема паяльной станции включает:

  • блок усилителей термопар;
  • микроконтроллер с экраном;
  • клавиатуру;
  • звуковой сигнализатор, например, компьютерный спикер;
  • элементы питания и поддержки паяльного фена;
  • чертежи элементов детектора нуля;
  • элементы силовой части;
  • блок питания всей аппаратуры.

В большинстве случаев, схема станции представлена следующими микрокомпонентами:

  • опторазвязка;
  • мосфет;
  • симистор;
  • несколько стабилизаторов;
  • потенциометр;
  • подстроечный резистор;
  • резистор;
  • светодиоды;
  • резонатор;
  • несколько резонаторов в СМД корпусах;
  • конденсаторы;
  • переключатели.

[box type=»info»]Точные маркировки деталей разнятся в зависимости от потребностей и предполагаемых рабочих режимов.[/box]

Процесс

Процесс сборки инфракрасной паяльной станции во многом зависит от предпочтений мастера.

Типовой вариант устройства на микроконтроллере Ардуино, устраивающий большинство радиолюбителей, собирается в такой последовательности:

  • подбор необходимых элементов;
  • подготовка радиодеталей и нагревателей к проведения монтажных работ;
  • сборка корпуса паяльной станции;
  • установка нижних предварительных нагревателей для равномерного разогрева массивных печатных плат;
  • установка платы управления комбайном для пайки и ее фиксация при помощи заранее подготовленных крепежных элементов;
  • монтаж верхнего нагревателя и паяльного термофена;
  • установка креплений для термопар;
  • программирование микроконтроллера под определенные условия паяльных работ;
  • проверка всех элементов, включая галогеновые лампы нижнего нагревателя, инфракрасный излучатель и паяльный фен.
Устройство паяльной станции.

После полной сборки инфракрасной станции для проведения паяльных работ следует проверить все элементы на работоспособность.

Отдельное внимание нужно уделить проверке корректности работы термопар, поскольку в данной системе отсутствует их компенсация.

Это означает, что при перемене температуры воздуха в помещении термопара начнет измерять температуру с существенной погрешностью.

Проверка головки керамического нагревателя также важна. В случае, если инфракрасный излучатель перегревается, необходимо обеспечить обдув воздухом или охлаждение при помощи дополнительного радиатора.

Настройка

Настройка режимов работы ИК паяльной станции в основном заключается в:

  • установке допустимых режимов работы паяльных фенов;
  • проверке режимов работы нижнего нагревательного элемента;
  • выставлении рабочих температур верхнего кварцевого излучателя;
  • установке специальных кнопок для быстрого изменения параметров нагрева;
  • программировании микроконтроллера.
Особенности устройства паяльной станции.

По мере выполнения паяльных работ может потребоваться изменение температур и режимов.

Такие действия можно произвести при помощи кнопок, связанных с микрокомпьютером:

  • кнопка + должна быть настроена на повышение температуры покупного или самодельного кварцевого излучателя с шагом в 5 – 10 градусов;
  • кнопки – должна понижать температуру также с небольшим шагом.

Основные настройки микрокомпьютера представлены:

  • регулировкой значений P, I и D;
  • подстройкой профилей, в которых прописан шаг изменения тех или иных параметров;
  • настройкой критических температур, при которых станция отключается.

[box type=»fact»]Некоторые конструкторы верхний нагреватель делают из фена. Такой подход подойдет лишь для пайки небольших элементов в SMD корпусах.[/box]

Рекомендации по работе

Самодельные ИК паяльные станции отлично подойдут для небольшого ремонта дома или в частных мастерских. Благодаря относительной простоте конструкции и широкому функционалу инфракрасные станции пользуются невероятным спросом.

Электрическая схема паяльника.

Основными рекомендациями при сборке станций и работе на них являются:

  1. Грамотная настройка параметров микроконтроллера. В случае, если в компьютер внесены неверные параметры, паяльная установка может некачественно пропаивать компоненты и повреждать маску печатных плат.
  2. Надевание средств защиты при выполнении паяльных работ. Кварцевый излучатель, в отличие от керамического, при работе порождает излучение на видимой для глаза длине волны. Поэтому, если в устройстве используется кварцевый инфракрасный излучатель рекомендуется надевать специальные защитные очки, защищающие оператора от повреждения зрения.
  3. Электрическая принципиальная схема станции должна содержать только надежные элементы. Кроме этого, все конденсаторы и резисторы, используемые при сборке, должны иметь быть выбраны с небольшим запасом.
  4. Контроллер для ИК паяльной станции можно выбрать из популярных моделей Ардуино. При желании, контроллер можно изготовить и из неизвестного микрокомпьютера, однако, в этом случае мастеру придется самостоятельно разработать программное обеспечение для работы паяльной станции.
  5. При сборке станции следует предусмотреть разъем для подключения паяльника. Иногда, компоненты платы удобнее точечно выпаивать при помощи обычного паяльника или устройства с термофеном вместо жала. Подобное решение можно реализовать, путем проектирования дополнительной термопары для контроля температуры паяльника.
  6. Для пайки с использованием активных флюсов и припоев с высоким содержанием свинца следует обеспечить циркуляцию воздуха. Хорошая вытяжка или вентилятор значительно облегчат дыхание оператора и позволяет ему не дышать испарениями вредных металлов.

Схема подключения

Индукционная паяльная станция

Многими мастерами широко используется проверенная надежная схема Flex Link. Она относительно простая и имеет доступные элементы, начинающие любители в состоянии собрать своими руками такую схему.

kartinka-4-shema-600x341.jpg

Схема подключения Ардуино к другим элементам станции

Кроме схемы Ардуино (UNO), блока питания и паяльника, в составе общей схемы понадобятся еще некоторые элементы:

  • Операционный усилитель LM358N для снятия показаний с датчика температуры на паяльнике. Не вдаваясь в теоретические подробности, для согласования его работы с платой Ардуино в схему включаются 2 конденсатора по 0.1 мкф, 3 сопротивления: 10; 1; 13 кОм;
  • Для управления включением и выключением питания на паяльнике, в зависимости от сигналов с датчика температуры, используется импульсный транзистор IRFZ44, подключенный через сопротивления 1к и 100Ом к плате Ардуино;

kartinka-5-tranzistor-1-600x301.jpg

Включение импульсного транзистора IRFZ44

  • Блок питания в 24В рассчитан для нагрева паяльника, для питания схемы Ардуино и LM358N требуется +5В. Это напряжение обеспечивает стабилизатор напряжения 24/5В, подключенный к основному блоку питания

Один из вариантов стабилизатора напряжения для питания Ардуино и операционного усилителя LM358N

Есть несколько вариантов запитать Ардуино и отдельные элементы схемы, на выходе стабилизатора можно установить 5В и подать на вход Ардуино через USB.

Способы питания Ардуино

Другой вариант – установить на выходе 12В и подать через классический цилиндрический разъем. 5 вольт для схемы можно взять со встроенного в Ардуино стабилизатора.

Стабилизаторы на плате Ардуино и разъемы для их подключения

Плата Ардуидо в нашем случае используется как контроллер, кнопки управления подключаются от питания +5В через сопротивления 10кОм. Трехразрядный (в каждом разряде по 7 сегментов) светодиодный индикатор позволяет наглядно отслеживать температуру паяльника.

Важно! При подключении индикатора к плате надо обязательно разобраться с его характеристиками, производители делают разные модели. Важно, какие токи выдерживает светодиод сегмента, и какой вывод какому сегменту соответствует. От правильности понимания конструкции зависит удачная распиновка контактов.

В нашем случае сегменты подключаются через сопротивления 100Ом, распиновка контактов происходит по следующей последовательности:

Аноды:

  • D0 – a;
  • D1 – b;
  • D2 – c;
  • D3 – d;
  • D4 – e;
  • D5 – f;
  • D6 – g;
  • D7 – dp.

Катоды:

  • D8 – cathode 3;
  • D9 – cathode 2;
  • D10 – cathode 1.

Для упрощения кнопки подключаются на аналоговый контакт А3, А2, и память и скорость процессора достаточны, чтобы отметить это в программе. На плате Ардуино UNO любителям, не имеющим достаточного практического опыта, тяжело определить цифровые пины: 14, 15, 16.

Для того чтобы нагревательный элемент не перегревался на максимально допустимой температуре, схема должна автоматически управлять процессом подогрева в режиме ШИМ модуляции. На начальном этапе включается 24В на полную мощность для скорейшего достижения установленной температуры. После достижения заданной величины температуры мощность понижается до 30-45 % при минимальном отклонении. Например, на 10  ̊С от установленной температуры – паяльник будет отключаться или включаться в зависимости больше или меньше температура от установленной, такой режим позволяет использовать 30-35 % мощности для поддержания паяльной станции в рабочем режиме, снимается инерция перегрева.

Для поддержания схемой такого режима пишется несложная программа, прошивается процессор. Написание программ требует детального рассмотрения в отдельной статье. Когда существуют проблемы, можно обратиться к специалистам, которые для блоков Ардуино за несколько минут напишут программу, задающую алгоритм работы контроллера для паяльной станции. На многих сайтах опубликованы различные варианты использования Ардуино, представлены схемы, варианты печатных плат и программное обеспечение. Можно купить за 1-5 долларов программу, Ардуино с прошитым под заданную схему с определенным алгоритмом процессором и собрать схему самостоятельно. На этом сайте http://cxem.net/programs.php можно заказать изготовление печатной платы, Ардуино с прошитой программой по заказу 5$. На этом сайте делаются расчеты, составляется схема, подбирают все необходимые детали и присылают заказчику комплектом с описанием процесса сборки. Как конструктор сделай сам, заказчик имеет возможность оценить свои способности, выбрать, что сделает своими руками, что купит и соберет станцию самостоятельно.

Особенности монтажа и проверки работы схемы

Особенность этого варианта в том, что паяльная станция на Ардуино делается на отдельных блоках. Печатные платы (блоки) легко размещаются в общем корпусе, отдельные элементы, как светодиодный индикатор, разъем для подключения паяльника, кнопки выводятся на лицевую панель.

kartinka-9-bloki-600x450.jpg

Пример размещения элементов на отдельных платах

На отдельной плате можно разместить дополнительные элементы, транзистор IRFZ44, операционный усилитель LM358N, со всеми конденсаторами, сопротивлениями и разъемом для включения паяльника. Все соединения между блоками сделать по схеме через разъемы.

Важно! Рекомендуется сначала проверить работоспособность схемы в собранном виде и после положительного результата устанавливать блоки в общий корпус.

kartinka-10-korpus-600x450.jpg

Пример корпуса паяльной станции

На данном примере рассмотрен конкретный вариант сборки с определенными элементами. Существуют различные блоки питания, стабилизаторы, Ардуино, индикаторы и другие элементы, при сборке обязательно надо учитывать совместимость параметров изменения в распиновке и программировании. Но общий алгоритм подборки элементов и проверки и написания программы управления остается прежним.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий