Индукционный паяльник принцип работы. Индукционные паяльники: принцип работы, особенности конструкции и выбор модели

Как работает индукционный паяльник. Какие преимущества у индукционного нагрева. Как выбрать подходящую модель паяльной станции. Можно ли сделать индукционный паяльник своими руками.

Принцип работы индукционного паяльника

Индукционный паяльник работает на основе явления электромагнитной индукции. Основные элементы конструкции:

• Индукционная катушка
• Ферромагнитное покрытие жала
• Экранирующий элемент
• Наконечник (жало)
• Ручка
• Провод питания

При подаче на катушку высокочастотного тока создается переменное магнитное поле. Оно вызывает перемагничивание ферромагнитного слоя жала и возникновение вихревых токов. В результате происходит быстрый и равномерный нагрев самого жала паяльника.

Преимущества индукционного нагрева

Индукционный метод нагрева имеет ряд важных преимуществ по сравнению с традиционными паяльниками:

• Равномерный нагрев всего жала без локальных перегревов
• Отсутствие тепловой инерции
• Быстрый выход на рабочую температуру
• Высокий КПД
• Увеличенный срок службы жала
• Возможность точного контроля температуры

Благодаря этим особенностям индукционные паяльники позволяют выполнять более качественную и прецизионную пайку.

Системы управления нагревом индукционных паяльников

Существует два основных способа управления нагревом в индукционных паяльниках:

1. Цифровой блок управления с термодатчиком

На жало устанавливается датчик температуры, подключенный к цифровому блоку управления. Такая схема чаще используется в недорогих моделях. Преимущества:

• Простота конструкции
• Низкая стоимость
• Возможность точной настройки температуры

2. Технология SmartHeat

Основана на изменении свойств ферромагнитного покрытия при достижении точки Кюри. При нагреве до определенной температуры материал теряет магнитные свойства, что приводит к прекращению нагрева. Преимущества:

• Высокая стабильность температуры
• Отсутствие необходимости в электронном блоке управления
• Быстрый выход на рабочий режим

Однако системы SmartHeat требуют применения сменных жал-картриджей с различными точками Кюри для разных режимов пайки.

Как выбрать индукционную паяльную станцию

При выборе индукционной паяльной станции следует учитывать несколько ключевых факторов:

Сфера применения

Для профессионального использования рекомендуются станции с технологией SmartHeat, обеспечивающие высокую стабильность температуры. Для любительского применения подойдут более доступные модели с цифровым управлением.

Мощность

Мощность индукционного паяльника влияет на скорость нагрева и способность поддерживать температуру при пайке массивных деталей. Для большинства задач достаточно мощности 60-100 Вт.

Диапазон температур

Важно, чтобы станция обеспечивала необходимый диапазон рабочих температур. Для пайки электронных компонентов обычно требуется диапазон 200-450°C.

Сменные жала

Наличие набора сменных жал различной формы и размера расширяет возможности применения паяльной станции.

Дополнительные функции

Некоторые модели оснащаются полезными дополнительными функциями:

• Цифровой дисплей
• Память температурных режимов
• Калибровка температуры
• Режим ожидания
• Защита от статического электричества

Популярные модели индукционных паяльных станций

Рассмотрим несколько распространенных моделей индукционных паяльных станций:

Quick 203H

Бюджетная станция с цифровым управлением. Характеристики:

• Мощность: 90 Вт
• Диапазон температур: 200-420°C
• Точность поддержания температуры: ±2°C
• Время нагрева до 350°C: 25 секунд

Подходит для любительского использования и мелкосерийного производства.

OKI PS-900

Профессиональная станция с технологией SmartHeat. Особенности:

• Мощность: 5-60 Вт (автоматическая регулировка)
• Рабочая частота: 470 кГц
• Сменные картриджи-наконечники
• Автоматическое включение/выключение

Идеальна для профессионального применения и прецизионной пайки.

Metcal MX-5241

Высокотехнологичная станция премиум-класса. Характеристики:

• Мощность: 5-80 Вт (автоматическая регулировка)
• Рабочая частота: 13,56 МГц
• Два независимых канала
• Индикатор мгновенной мощности

Предназначена для промышленного применения и сложных паяльных работ.

Можно ли сделать индукционный паяльник своими руками

Теоретически, создание индукционного паяльника в домашних условиях возможно, но на практике это сопряжено с рядом сложностей:

• Необходимость изготовления прецизионных деталей
• Сложность расчета и намотки индукционной катушки
• Потребность в специальных материалах для ферромагнитного покрытия
• Необходимость в высокочастотном генераторе

Учитывая доступность недорогих готовых индукционных паяльных станций, самостоятельное изготовление обычно нецелесообразно. Более разумным решением будет приобретение готовой модели, соответствующей вашим потребностям.

Сравнение индукционных паяльников с другими типами

Рассмотрим основные отличия индукционных паяльников от других распространенных типов:

Индукционные vs контактные паяльники

Преимущества индукционных паяльников:

• Более быстрый и равномерный нагрев
• Отсутствие перегрева жала
• Возможность точного контроля температуры
• Больший срок службы жала

Недостатки:

• Более высокая стоимость
• Необходимость в специальных жалах

Индукционные vs инфракрасные паяльники

Преимущества индукционных паяльников:

• Более высокая скорость нагрева
• Нагрев только рабочей зоны, без воздействия на окружающие компоненты
• Возможность работы с любыми типами припоев

Недостатки:

• Меньшая универсальность (ИК-паяльники можно использовать для нагрева больших поверхностей)

Техника безопасности при работе с индукционными паяльниками

При использовании индукционных паяльников необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использовать паяльник только по назначению и в соответствии с инструкцией
• Работать в хорошо вентилируемом помещении
• Использовать защитные очки и перчатки
• Не прикасаться к нагретым частям паяльника
• Размещать паяльник на специальной подставке во время перерывов в работе
• Отключать паяльник от сети после завершения работы
• Хранить паяльник в недоступном для детей месте

Соблюдение этих простых правил поможет обеспечить безопасность при работе с индукционным паяльником и продлить срок его службы.

принцип работы, обзор, как выбрать

Контактный метод нагрева жала, используемый в классических схемах паяльных станций, несовершенен. Это проявляется в виде низкого КПД, большой потребляемой мощности, локального перегрева жала в зоне контакта и т.д. Паяльная индукционная станция лишена таких недостатков. Давайте рассмотрим принцип работы такого устройства, ознакомимся с несколькими популярными моделями и узнаем, как выбрать прибор, исходя из области его применения.

Принцип работы

Начнем с конструктивных особенностей индукционного нагревательного элемента (см. рисунок 1), это позволит лучше понять его принцип действия.

Нагревательный элемент индукционного прибора

Указанные обозначения:

• А – экранирующая оболочка;
• В – провода, подающие напряжение к индуктору;
• С – ручка паяльника;
• D – жало;
• Е – индукционная катушка;
• F – ферромагнитный слой.

Теперь поверхностно расскажем о принципе действия, не погружаясь в теоретические основы электромагнитной индукции. При поступлении в индукционную катушку высокочастотного напряжения происходит формирование переменного магнитного поля. Поскольку скин-слой жала выполнен из ферромагнитного материала, то начинается процесс его перемагничивания, который сопровождается образованием вихревых токов. Это приводит к значительному выделению тепловой энергии.

Преимущества индукционного метода очевидны: поскольку в качестве нагревательного элемента выступает жало паяльника, его нагрев происходит равномерно. Следовательно, отсутствуют потери от температурной инерции, и полностью исключен локальный перегрев, вызывающий окисление и выгорание жала. В результате, увеличивается его срок эксплуатации и повышается КПД устройства.

Принцип управления нагревом

Управлять процессом нагрева можно двумя способами:

1. Установив на жало термодатчик и подключив его к цифровому блоку управления. Такой способ стабилизации температуры применяется практически во всех недорогих индукционных паяльных станциях, например: Quick 203H или Yihua 900Н (показана на рисунке 2). Цифровая станция Yihua 900Н
2. Меняя состав ферромагнитного сплава, покрывающего жало. Данный принцип основан на том, что при определенной температуре (точка Кюри), ферромагнетики утрачивают свои свойства, в результате чего паяльник перестает нагреваться. Такой метод стабилизации температуры был запатентован компанией Metcal под названием SmartHeat®, что дословно переводится как «умный нагрев». Применяется в моделях Metcal, OKI, ERSA, Weller и т.д. Рисунок 3. Модель PS 900, может использоваться как для безсвинцовой пайки, так и обычной

У каждого из представленных выше методов есть свои достоинства и недостатки. Станции с термодатчиком существенно дешевле, что делает их доступными не только для профессионалов, но и любителей. Точность и надежность такого оборудования напрямую зависят от цифрового блока управления.

Второй способ стабилизации температуры осуществляется за счет установки картриджей-наконечников с определенной точкой Кюри — он более надежен. Но станции SmartHeat® имеют два существенных недостатка:

1. Высокая стоимость, не каждый профессионал может себе позволить купить такое оборудование. Но новое поколение бюджетных моделей более доступно.
2. При изменении режима пайки необходимо устанавливать соответствующий картридж-наконечник, которые, как правило, не входят в комплект поставки и стоят недешево.

Картриджи-наконечники

Краткий обзор

Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).

Внешний вид станции QUICK 203Н

Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.

Видео: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н

Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.

Характеристики:

• Заявленная производителем мощность – 90Вт.
• Рабочая температура от 200С° до 420С°.
• На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц.
• Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°.
• Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.

Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.

Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.

Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat® (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.

Характеристики:

• Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически).
• Индуктор работает на частоте 470кГц.
• Потребляемая мощность – 90Вт.
• Напряжение питания от 90 до 240В.

Особенности:

• Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания.
• Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников.
• Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно.
• Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.

Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня — MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.

Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов

Характеристики:

• Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически).
• Частота работы индуктора – 13,56МГц.
• Потребляемая мощность – 125Вт.
• Напряжение питания от 90 до 240В.

Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.

Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.

Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.

Выбор

Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.

Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.

Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы — термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?

Данный вопрос имеет, скорее, теоретическую подоплеку, чем практическое применение. Безусловно, можно сделать самодельный блок управления под готовый индукционный паяльник. Но стоимость такого проекта будет незначительно отличаться от серийного изделия, произведенного в Китае.

Значительно полезней модифицировать готовое устройство с целью его усовершенствования.

принцип работы, устройство и особенности выбора паяльной станции

Электрикам, электронщикам и людям других близких профессий прекрасно известно понятие пайки и инструмент для этих целей — паяльник. Его устройство тоже не вызывает особого недоумения, так как строится на элементарных понятиях. А вот индукционный паяльник известен далеко не всем. Принцип его действия сможет объяснить даже не каждый электрик. Хотя в основу работы такого прибора положены самые обычные законы физики.

• Станции для пайки
  • Принцип работы паяльного элемента
  • Система управления нагревом
• Выбор подходящей модели
• Можно ли сделать своими руками

Станции для пайки

Сегодня в большей степени распространено использование обычных паяльников или паяльных станций, принцип работы которых основан всё на том же использовании нагрева рабочей поверхности за счёт сопротивления проводника. Это дёшево, просто и удобно. Но проблемы, возникающие в процессе пайки, всё же есть.

Специалистам, которые сталкиваются с этим ежедневно, все они хорошо известны: большое потребление мощности, низкий КПД, перегрев в месте контакта жала. Более того, для различных видов спаиваемых частей устройства приходится использовать то же разные. Хотя паяльные станции частично помогают решить подобную проблему.

Совсем по-другому обстоит дело с устройством под названием индукционная паяльная станция. И это не удивительно, ведь в основе работы таких систем стоят кардинально иные законы физики.

А это позволяет не только проводить пайку более удобно, но и избежать множества неприятных моментов, возникающих в процессе работы. И всё благодаря применению индукции.

Принцип работы паяльного элемента

Принцип действия индукционного паяльного прибора основан на действии электромагнитной индукции. И для начала стоит рассмотреть основы действия паяльного элемента, потому что именно он является основной частью паяльника. Устройство прибора:

1. Наконечник;
2. Индукционная катушка;
3. Экранирующий элемент;
4. Ферромагнитное покрытие;
5. Ручка;
6. Провод.

При подаче на индукционную катушку токов высокой частоты формируется электромагнитное поле. Жало же имеет слой ферромагнитного материала, который под действием электромагнитного поля начинает перемагничиваться. Это вызывает возникновение вихревых токов, в результате чего происходит выделение большого количества тепла. Именно оно и нужно для пайки.

Плюсы такого метода вполне очевидны: при работе разогревается непосредственно само жало, что способствует не только равномерному нагреву, но и исключению тепловой инерции, присущей обычным паяльным установкам.

Это же позволяет предотвратить перегрев, что увеличивает его срок эксплуатации. Отсюда же вытекает и повышение КПД.

Система управления нагревом

Хотя паяльный элемент и выполняет основную функцию, но без подачи электроэнергии ничего не получится. И каждая паяльная станция с индукционным принципом действия имеет блок управления, который и регулирует нагрев.

Для управления нагревом можно использовать два способа:

1. На жало устанавливается датчик температуры, который подключается к цифровому блоку, управляющему процессом. Подобная схема используется чаще в дешёвых моделях.
2. Использование метода стабилизации температуры SmartHeat® более предпочтительно и используется в фирменных, более дорогих прототипах. Основывается он на изменении возможностей ферромагнитного вещества. При достижении точки Кюри ферромагнетики, покрывающие жало паяльника, теряют свои свойства и перестают греться. Такой способ контроля за нагревом называется «умный нагрев».

Каждый способ имеет свои преимущества и негативные стороны. Первый по карману даже любителю, что делает его наиболее доступным.

Второй для пайки в разных случаях требует смены жала-картриджа с различной точкой Кюри. Помимо этого, он малодоступен из-за своей стоимости.

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.

Можно ли сделать своими руками

Любители всё создавать своими силами обязательно заинтересуются возможностью создать индукционную станцию самостоятельно. Тем более учитывая ценовую таблицу, сделать это захочется не только «самоделкиным».

И здесь желающих сэкономить хочется разочаровать. Теоретически, конечно, сделать можно всё. Но по своей конструкции для самостоятельного изготовления паяльный элемент слишком сложен. Что же касается цифрового блока, то создать его можно и самому, но здесь теряется смысл, так как обойдётся это практически в ту же сумму, сколько будет стоит целая китайская паяльная станция.

Электрические паяльники: типы и конструкции

Современная электронная техника совершенствуется очень быстро. Степень интеграции современных микросхем такова, что в одном корпусе умещаются миллионы транзисторов, но самих корпусов становится все меньше и меньше. Дискретные детали — транзисторы, конденсаторы, резисторы также малогабаритные, бессвинцовые. Все это монтируется на платы методом SMD поверхностного монтажа. Детали расположены настолько плотно, что что-то спаять обычным сорокаватным электропаяльником ЭПСН просто невозможно.

Правда, некоторые знатоки паяльника утверждают, что даже топором можно спаять все что угодно. Может это и так, но, как говорится, не всем дано. Поэтому лучше все же использовать паяльник, благо сейчас очень большой выбор паяльных инструментов. И чтобы купить это средство нужно проявить творческий подход, а не брать все, что попадется на глаза.

В первую очередь необходимо определить, для каких работ покупается электропаяльник. Если вы планируете паять массивные детали, например, автомобильные радиаторы, медные трубы, жестяные конструкции — в общем, все, что имеет большой теплоотвод, потребует молоткового паяльника очень большой мощности. Такой паяльник часто называют «топором». Мощность таких паяльников достигает нескольких сотен ватт. Мощный паяльник топорного типа показан на рис. 1.

Рисунок 1. Паяльник-молоток 200Вт

Конечно, назначение такого паяльника весьма специфично, не всегда и не везде он может понадобиться. Для бытового использования больше подходит паяльник мощностью 25…60Вт. Время от времени они могут выполнять практически все паяльные работы по ремонту бытовой техники и даже паять печатные платы с выходными компонентами. Внешний вид такого паяльника показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Паяльник ЭПСН

Конструкция такого паяльника неразборная, о чем написано даже в приложенной к нему инструкции. Об этом паяльнике можно сказать, что его нагреватель достаточно прочный, перегорает очень редко, даже если пользоваться паяльником очень интенсивно. Часто бывает так, что медное жало обгорает и приваривается внутри нагревателя настолько прочно, что достать его просто невозможно, в этом случае приходится приобретать новый паяльник.

Чтобы этого не происходило, рекомендуется периодически снимать жало с паяльника и очищать его от продуктов окисления. При этом из самого паяльника высыпается черный порох. Все это хорошо, когда читаешь, но в большинстве случаев об этом просто забывают, а вполне рабочий паяльник все равно выбрасывают.

Перед использованием нового паяльника его наконечник должен быть покрыт оловом. Для этого сначала нужно разогреть паяльник, а затем горячим напильником удалить окислы, быстро окунуть очищенный конец в канифоль, а затем в припой. В результате на рабочей поверхности жала остается капля припоя. Если этого не сделать, то жало почернеет и расплавить припой просто не получится.

При этом медное жало постепенно растворяется в припое, на нем образуются раковины и появляются окислы. Работать с таким жалом становится невозможно, и снова приходится править напильником и обслуживать. И так до тех пор, пока от жала не останется небольшой кусочек. Это жало надо поменять.

Жало чуть меньшего размера выгорит, если его перед использованием отбить до нужной формы: на поверхности медного жала образуется клепочный, более твердый слой металла. Именно этот клепаный слой более устойчив к выцветанию.

Самодельные конструкции электрических паяльников

Иногда бывает так, что паяльник, даже мощностью всего 25Вт, слишком велик для пайки небольшой детали. В этом случае может помочь медная проволока, намотанная на наконечник, как показано на рисунке 3.9.0003

Рисунок 3. Уменьшение размеров жала путем намотки медной проволоки

Такое импровизированное жало следует предварительно облучить, как было написано чуть выше. Конечно, такая конструкция недолговечна, но на несколько паек вполне хватает.

В свое время радиолюбители предлагали множество конструкций миниатюрных электропаяльников. Многие из них были даже очень хороши, но, к сожалению, для их изготовления требовались токарные и слесарные работы. В домашних условиях сделать такой паяльник просто невозможно.

Но наши люди, проявив творческий подход, из подручных средств изобретают миниатюрные паяльники. Две из этих конструкций были опубликованы в журнале «Радио» №1 за 2011 год. Первая из них представлена ​​на рисунке 4. В ее основе была дровяная горелка, которой многие пользовались в детстве.

Рисунок 4. Паяльник из выжигателя по дереву

Конструкция паяльника понятна из рисунка. Достаточно туго намотать на спираль горелки медную проволоку диаметром в полтора миллиметра и, конечно же, облучить, ведь паяльник ведь! Получившееся импровизированное жало очень похоже на конструкцию, показанную на предыдущем рисунке. Автор паяльника О.Иванов из города Владимира.

Неоспоримым преимуществом данной конструкции является то, что температура горелки регулируется, а значит, есть возможность регулировать температуру нагрева получаемого паяльника.

Автор очередного импровизированного паяльника А. Филиппов из с. Нюксеницы Вологодской области. Конструкция паяльника представлена ​​на рисунке 5.

Рисунок 5. Самодельный паяльник Филиппова А.

В качестве жала паяльника используется медная проволока диаметром 1,6 мм и длиной около 60 мм, на которую намотана «спираль» из медной проволоки ПЭВ-2 диаметром 0,16 мм. Намотка производится виток в виток, отступив от жала на 8..10 мм, длина намотки примерно 35 мм. До первого включения роль межвитковой изоляции выполняет эмаль, которой покрыт провод.

После обжига спирали роль изоляции играет образующийся на проводах окисел, которого вполне достаточно при низком напряжении питания. Обратный конец паяльного стержня загнут кольцом и одним винтом крепится к рукоятке из твердой резины. Напряжение питания подается гибким проводом сечением не менее 0,75 мм2.

Паяльник должен питаться через регулируемый стабилизатор тока с гальванической развязкой от сети. При напряжении питания около 5В потребляемый ток находится в пределах 2…2,5А, что обеспечивает достаточный нагрев медной «спирали». При этих параметрах мощность паяльника P=U*I=5*2,5=12,5Вт.

Учитывая, что ток перегорания медного провода диаметром 0,16 мм равен 6А, конструкция достаточно прочная. Автор утверждает, что пользуется таким паяльником уже несколько лет, хотя изначально конструкция задумывалась как одноразовая.

Самодельные электрические паяльники уходят в историю, так как китайская промышленность сейчас освоила очень широкий спектр паяльного оборудования. Вы можете купить любой паяльник для любых целей. Паяльники, в первую очередь, отличаются конструкцией нагревателя.

Керамические и нихромовые нагреватели

При покупке электрического паяльника обратите внимание на тип нагревателя.

Нагреватель нихромовый представляет собой спираль, намотанную на керамическую основу, во внутреннее отверстие которой вставлен паяльник. Некоторые из самых современных нагревателей имеют встроенную термопару, позволяющую стабилизировать температуру нагрева. Конструкция нихромового нагревателя показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Нихромовый нагреватель

Здесь же показан негорючий прут для припоя. Сам он, конечно, из меди, а снаружи покрыт слоем никеля. Ни в коем случае нельзя подпиливать такие бруски напильником, чтобы облудить, хотя многие пользователи жалуются, что такое жало плохое, они не держат на себе припой.

Ничего не остается, как паять только с запасом припоя: в одной руке паяльник, в другой тонкая проволока припоя, а под ними плата. А потом сказать, что под незаслуженным укусом припой плавится плохо. Классическая пайка По методике, окунул паяльник в припой, схватил каплю, перенес на плату, невозможно в принципе.

В чем здесь проблема и как ее решить? Это описано здесь: Как облучить огнеупорное жало на шпильке

Современные паяльники выпускаются в основном с керамическими нагревателями. Технология производства таких утеплителей достаточно сложна и освоена несколькими известными фирмами. Прежде всего, это только что упомянутые компании Weller, Hakko, Ersa и некоторые другие.

Керамический нагреватель очень прочный. Если обычный нихромовый нагреватель при пайке в промышленных масштабах (несколько тысяч паек в смену ежедневно) приходит в негодность через какие-то полгода, то керамические нагреватели служат годами, конечно, при условии бережного использования.

Основное преимущество керамических нагревателей – высокая скорость нагрева: паяльник выходит на рабочий режим всего за 30 секунд. В принципе, не особо важно, как быстро прогреется паяльник при первом включении. Эта скорость важна для работы термостата, ведь чем быстрее нагревается жало, тем стабильнее температура пайки.

На рис. 7 показан нагреватель паяльника Ersa TechTool для использования на паяльных станциях.

Рисунок 7. Керамический нагреватель Ersa

Легко заметить, что область нагрева керамического нагревателя находится на конце полого жала, поэтому нагревается в основном та часть, которая ближе к месту пайки. Очень близко к месту пайки находится термопара. Такое расположение термопары обеспечивает быструю реакцию электронного блока даже на незначительные изменения температуры в месте пайки. Здесь сказывается высокая скорость нагрева керамического нагревателя.

Замена жала осуществляется с помощью пластиковой рифленой гайки, которая остается холодной даже при нагреве паяльника до 400 градусов. Это позволяет заменить жало всего за 30 секунд, не дожидаясь остывания паяльника. Вот такая высокотехнологичная штука керамический нагреватель.

Паяльник TechTool стоит дорого. Даже его предложение в интернет-магазинах «по низким ценам» выливается в сумму 7750 рублей (без электронного блока управления). Там, где не прельщают низкие цены, этот паяльник можно купить за 8 257,00 руб. Но радиолюбителям не стоит бояться таких цен, так как это цены на профессиональные паяльники, рассчитанные на непрерывную работу в течение всей смены.

Для любительских целей можно выбрать менее дорогие модели Ersa, например, паяльник с терморегулятором PTC 70, внешний вид которого показан на рисунке 8. Даже в не самом дешевом магазине Чип и Дип просят 3710 рублей, что не так уж и дорого, хороший инструмент.

Рисунок 8. Паяльник с контролем температуры PTC 70

Для не очень частого использования в любительских целях вполне подойдет паяльник китайского производства: пусть чуть хуже, зато цена хорошая.

Сменные жала надеваются на керамический нагреватель и удерживаются пружинной защелкой. В ручке паяльника спрятан аналоговый термостабилизатор, датчиком которого является сам нагревательный элемент, так как его сопротивление меняется в зависимости от температуры нагрева.

Кстати, такие стабилизаторы температуры предлагаются в радиолюбительских конструкциях для обычных паяльников ЭПСН. Колесико регулировки температуры выведено на ручку паяльника, как показано на рисунке 9..

Рис. 9. Ручка настройки температуры паяльника PTC 70

Напряжение питания паяльника 220 В, мощность нагревателя 75 Вт. При таких параметрах керамического нагревателя температура жала будет держаться очень стабильно, паяльник не будет прилипать к плате, ведь чем мощнее нагреватель, тем быстрее будет нагреваться жало.

Таким паяльником можно паять тонкие дорожки печатного монтажа и достаточно крупные детали, не опасаясь перегрева или охлаждения паяльника. Для паяльника есть целый набор жал, подходящих для разных паяльных работ.

Некоторые производители прячут тончайшую нихромовую спираль внутрь керамического цилиндра и называют этот нагреватель керамическим. Может это такая коммерческая уловка, но нагреватель все же нихромовый. В настоящем керамическом нагревателе нагревается сама керамика.

Паяльники с таким нагревателем часто выполняются и с термостабилизатором в ручке, но есть и без него. Некоторые модели имеют встроенную термопару, использовать их можно только при наличии внешнего электронного блока. Такие наборы называются паяльные станции.

Схема довольно проста и ее легко повторить. Сигнал встроенной в паяльник термопары усиливается и подается на компаратор. Как только напряжение термопары достигает установленного уровня, нагреватель отключается. Для индикации установленной температуры используется цифровой индикатор, хотя, в принципе, можно обойтись и без него. Прелесть этой конструкции в том, что не нужно программировать микроконтроллер, которого просто нет в схеме.

В статье приведено подробное описание схемы, рекомендации по вводу в эксплуатацию, чертежи печатных плат. Все это поможет быстро и легко собрать такую ​​паяльную станцию. Внешний вид авторского варианта самодельной паяльной станции показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Внешний вид самодельной паяльной станции

Паяльное жало

Современные паяльники оснащены целым набором сменных жал, подходящих на все случаи жизни. Один из таких наборов показан на рисунке 11. Внешний вид паяльника SR971 показан на рисунке 12.

В продаже имеется только одно коническое жало, поэтому остальные жала необходимо покупать дополнительно. Мощность керамического нагревательного элемента 25Вт при напряжении питания 220В. Жало паяльника заземлено, что позволяет паять элементы, чувствительные к статическому электричеству. Сменный наконечник прост в установке, что позволяет выполнять различные паяльные работы. Для этого достаточно открутить гайку с накатанной поверхностью, поменять жало и закрутить гайку обратно.

Форма ручки паяльника достаточно эргономичная, вес паяльника небольшой, работать с таким инструментом вполне комфортно. Единственное, что несколько затмевает все достоинства, это отсутствие встроенного регулятора мощности.

Рисунок 11. Комплект сменных жал к паяльнику SR971 с керамическим нагревателем

Рисунок 12. Паяльник от SOLOMON SR971

При работе с SMD компонентами совсем нецелесообразно иметь жало типа «вилка» и мини -волновой наконечник: первый предназначен для пайки мелких деталей вроде резисторов и конденсаторов, а второй позволяет паять многовыводные детали в планарных корпусах, не боясь, что припой попадет между выводами.

На рисунках 13 и 14 показаны фрагменты таблицы с наконечниками Weller, из которых можно выбрать и заказать нужный наконечник. Кроме того, Weller защищает свои жала с помощью лазерной гравировки, так как фирм по подделке оригинальных жал достаточно.

Использование таких контрафактных китайских жал часто приводит в негодность паяльное оборудование, а паяльники Weller очень дороги. Даже те, кто занимается пайкой на профессиональном уровне, не всегда решаются купить такое оборудование.

Рисунок 13. Вилка типа «наконечник»

Это даже очень удобно: подносишь такое жало к резистору, сразу оба конца нагреваются, и остается только снять деталь с платы.

Для таких операций в арсенале паяльного оборудования есть специальный инструмент — термопинцет. Можно сразу нагреть деталь и снять с платы. По сути, это два паяльника, объединенных общей конструкцией. Стоит такой инструмент очень дорого, но, как показывает практика, без него можно обойтись.

Рисунок 14. Жало типа «миниволна»

На рабочей поверхности жала имеется небольшое сферическое углубление (показано пунктиром), куда собирается расплавленный припой. Далее осуществляется жал на выводы планарной микросхемы, естественно установленной на плате, и подача припоя поступает на выводы и дорожки платы.

Очень удобно, не надо тыкать отдельно в каждый вывод микросхемы, все получается как бы само собой. Эта технология увеличивает производительность ручной пайки не менее чем в десять раз, а также улучшает качество.

Казалось бы, такое жало элементарно можно изготовить из обычной меди: остается только просверлить в нужном месте маленькую и не очень глубокую дырочку. Но именно эти небольшие размеры приведут к тому, что такое жало быстро сгорит, от крохотной дырочки не останется и следа. Но если есть необходимость впаять одну-две микросхемы, то такое жало вполне подойдет.

Фирменная «миновейва» (как вариант «микроволновка») выполнена с негорючим хромовым покрытием, а кончик жала химически луженый. Смачиваемость такого жала великолепная, что является, пожалуй, самым главным условием качественной пайки.

Технология монтажа и демонтажа микросхем в планарных корпусах достаточно подробно описана в статье В. Баринова «Установка и демонтаж микросхем в малогабаритных корпусах с планарными выводами». Статья опубликована в журнале Радио 1, 2010, с. 25.

Индукционный паяльник

Во всех рассмотренных выше паяльниках используются нагреватели различных типов, тепло от которых передается на жало паяльника, а для стабилизации температуры требуется электронная схема. Совершенно иначе устроены индукционные паяльники, в которых само жало нагревается токами высокой частоты и служит нагревательным элементом. И не нужен керамический или нихромовый нагреватель. Принципиальная схема индукционного паяльника представлена ​​на рисунке 15.9.0003

Рисунок 15. Устройство индукционного паяльника

Стержень паяльника изготовлен из меди, а его тыльная сторона покрыта ферромагнитным сплавом железа и никеля. На этой части наконечника находится индуктор, питаемый напряжением с частотой 470КГц. Высокочастотные колебания индуцируют в сердечнике поверхностные токи, нагревающие железоникелевое покрытие, обладающее магнитными свойствами и достаточно большим электрическим сопротивлением по сравнению с медью. Сочетание этих свойств приводит к нагреву ферромагнитного покрытия.

Тепло от нагретого слоя нагревает все ядро, уходит внутрь, охлаждая ферромагнитный слой, ведь внутри ядра медь! Покрытие нагревают до тех пор, пока температура всей сердцевины не достигнет точки Кюри. Это температура, при которой ферромагнитное покрытие теряет свои магнитные свойства. Проще говоря, обычный железный гвоздь при соответствующей температуре уже не будет притягиваться к обычному постоянному магниту.

При потере магнитных свойств поверхностный эффект перестает действовать, и токи высокой частоты уходят внутрь медного сердечника, где не вызывают никакого нагрева. Поскольку медь не реагирует на магнитные поля, прекращается поглощение энергии магнитного поля, а также прекращается нагрев сердечника, так как температура острия достигает точки Кюри.

В процессе пайки наконечник отдает накопленное тепло, чтобы расплавить припой и нагреть спаиваемые детали. Температура острия падает ниже точки Кюри, магнитные свойства покрытия восстанавливаются, и начинается нагрев. Причем, чем массивнее припаиваемые детали, тем быстрее стремится остывать сердечник, чем дальше от точки Кюри, тем выше влияние поверхностных течений.

Другими словами, мощность нагрева, его скорость адаптируется к условиям пайки: чем интенсивнее отбирается тепло, запасаемое жалом, тем интенсивнее нагревается жало. Недаром эта технология отопления называется Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Разработка индукционного паяльника, как и самой технологии Smart Heat, принадлежит американской компании Metcal.

Прелесть этой технологии в том, что она не требует сложных электронных схем для поддержания температуры, ведь не секрет, что самые современные паяльные станции управляются микроконтроллерами и имеют достаточно сложные схемы. А дальше все происходит за счет самого жала пайки! Достаточно запитать его высокочастотным напряжением.

И тут может возникнуть вопрос: припои можно использовать разные, у каждого своя температура плавления. Как изменить температуру нагрева жала для конкретного типа припоя?

Оказывается, все просто. Паяльник оснащен несколькими картриджными наконечниками, каждый со своей температурой, зависящей от химического состава ферромагнитного покрытия. Просто возьмите другой картридж и с помощью разъема вставьте его в ручку паяльника.

В основном используются картриджи серий 500, 600 и 700. Эти цифры обозначают температуру нагрева по шкале Фаренгейта. Каждая серия имеет набор жал различной формы, подходящих для всех паяльных работ. Но с точкой Кюри паяльники бывают не только индукционные.

Лет пятнадцать назад уже выпускались паяльники с механическим регулятором температуры. У них самый обычный нихромовый нагреватель, но на заднем конце паяльника имеется небольшая ферромагнитная таблетка, к которой притянут магнит, управляющий работой микровыключателя. Как только жало нагреется до рабочей температуры, до точки Кюри, внутри паяльника раздается щелчок, и нагреватель отключается. При некотором снижении температуры контакт снова щелкает, жало начинает нагреваться.

Для изменения температуры нагрева в комплект паяльника входят несколько жал с разными точками Кюри.

Другие конструкции паяльников

Рассказ о паяльниках будет несколько неполным, если не упомянуть и другие, можно сказать, экзотические виды. В первую очередь это автономные паяльники, не требующие подключения к электричеству. Некоторые из них до сих пор потребляют электроэнергию от аккумулятора или даже встроенных в ручку батареек.

Другие газовые паяльники работают как обычная газовая горелка, только нагревают жало паяльника. Если жало удалить, то получается просто газовая горелка.

По своим «паяльным» свойствам газовые паяльники едва ли дотягивают до лучших электрических паяльников. Об этом говорят все, кто хоть раз пользовался этим чудом техники.

Единственным преимуществом газовых и любых других автономных паяльников является независимость от электропроводки: можно что-то паять даже в чистом поле. Но, слава богу, такие упражнения делаются нечасто. Поэтому лучше использовать электрический паяльник.

Борис Аладышкин

Читайте также по этой теме: Как выбрать паяльную станцию ​​

Что такое Паяльно-демонтажная паяльная станция?

Содержание

Поскольку электронные механизмы становятся все более совершенными, сложными и миниатюрными, ручные паяльные инструменты становятся неэффективными. Это привело к широкому использованию ремонтных станций для пайки и демонтажа. Они стали жизненно важным компонентом для производства электроники.

Паяльная и демонтажная станция оснащены автоматическими методами для эффективного выполнения любой задачи. Они могут быстро собрать, отремонтировать и устранить неисправности любого элемента платы.

Эти станции можно найти во многих отраслях промышленности, ремонтных мастерских и лабораториях. Такое широкое использование связано с его эффективностью, различными приложениями и возможностью выполнять сложное электронное производство.

Классификация паяльных станций:

Существует обширная категория паяльных и демонтажных станций. Все они зависят от температуры и материала компонентов. Их можно условно разделить на:

1. Станция для контактной пайки:

Станция для контактной пайки имеет блок для регулировки электронной температуры. Это устройство оснащено паяльником. Главной основой этой станции является мощность.

Новейшие станции оснащены мощностью от 10 до 200 Вт. Мощность определяет эффективность паяльной станции. Более высокая мощность позволяет передавать более значительное количество тепла. Избыток тепла сопряжен с риском перегрева.

Таким образом, эта категория далее делится на подкатегории, такие как свинцовые паяльные станции и бессвинцовые паяльные станции.

Эти две паяльные станции отличаются разной температурой. Для бессвинцовой паяльной станции температура может достигать 250 градусов Цельсия. А с другой стороны, свинцовой станции нужно всего 180 градусов по Цельсию. Станция для бессвинцовой пайки нагревается намного быстрее, чем станция для оловянно-свинцовой пайки.

2. Цифровая и аналоговая паяльная станция:

Аналоговые станции работают за счет балансировки температуры. Нагревательный элемент продолжает работать до тех пор, пока паяльное жало не достигнет определенной температуры.

У этой станции есть одно ограничение — она ​​перегревает компонент. Когда это происходит, питание отключается. Когда температура падает ниже этого уровня, снова включается питание для нагрева элемента. Магнитоэлектрическое реле с датчиками температуры помогает в управлении всей этой процедурой.

Цифровая паяльная станция точнее аналогового метода. Он работает с помощью ПИД-регулятора. Микропроцессор управляет этим регулятором и, следовательно, обеспечивает точность цифрового метода контроля температуры.

3. Индукционная паяльная станция:

Индукционная паяльная станция отличается высокой мощностью и исключительным тепловым балансом. Нагрев и тепловое поддержание выполняются с использованием температуры Кюри.

4. Станция для бесконтактной пайки:

Станция для бесконтактной пайки делится на два подтипа:

A. Станция для пайки горячим воздухом:

Станция с термофеном вступает в действие, когда один паяльник выходит из строя работать эффективно. Для разборки микросхем нужна эта паяльная станция. Термофены оснащены насадками, которые помогают легкому потоку горячего воздуха.

Таким образом, компоненты SMD обычно используют для пайки термофены. Таким образом, система удаляет старую часть платы без каких-либо осложнений. Это помогает экономить компоненты платы вместе со временем.

B. Ремонтная система:

Ремонтная система состоит из множества полезных компонентов: фена, паяльника и демонтажного пистолета. Эта система используется для ремонта ноутбуков и другой электроники. Этот метод требует определенных автоматизированных функций и уникального подхода. Он обеспечивает наиболее эффективную пайку и распайку всех компонентов.

Читайте также: Тестовые и измерительные инструменты Fluke

Компоненты паяльных и демонтажных станций:

Паяльные инструменты являются определяющим фактором возможностей и эффективности любой паяльной станции. В станции присутствуют различные компоненты, предназначенные для выполнения различных функций. Основные инструменты паяльной станции:

1. Паяльники:

Паяльник является одним из основных компонентов паяльной станции. Один устанавливает температуру железа в соответствии с припоем. Он обеспечивает более отличную стабильность работы, указывая температуру. Нагревательный элемент остается изолированным от электрической сети, что обеспечивает безопасность пользователя и защищает компоненты от повреждений.

Паяльник компактного размера. Кроме того, многие утюги имеют функцию автоматического включения и выключения. Следовательно, управлять ими легко и удобно.

2. Инструменты для распайки:

При ремонте печатных плат используется процесс распайки. Это помогает размотать некоторые детали, чтобы проверить их работу и состояние. Демонтажный утюг снимает компонент с платы, не изменяя другие детали.

В паяльной станции сочетаются следующие средства:

Горячий пинцет SMD расплавляет припой и отделяет нужную деталь.

Паяльник для пайки сплава при помощи вакуума. Он имеет форму пистолета.

Бесконтактные заживляющие инструменты помогают при разборке поверхностного монтажа. Он включает в себя горячий воздух и инфракрасные обогреватели.

3. Термофены:

Термофены используют поток горячего воздуха для повышения температуры элемента — нагретый воздух направляется на определенные области с помощью сопел. Паяльные термофены способны обеспечивать температуру от 100 до 480 градусов Цельсия.

4. Инфракрасные обогреватели:

Инфракрасные паяльные станции представляют собой особый тип паяльных станций и отличаются от всех других форм. Он широко используется в электронной промышленности и обеспечивает большую точность.

Температура припоя зависит от его компонентов. Это снижает риск повреждения элемента из-за изменения температуры.

Подробнее: 8085 Комплект микропроцессора

Как пользоваться паяльной станцией?

Температура обычно зависит от элемента, который необходимо припаять. Для мельчайших электронных компонентов достаточно небольшого диапазона температур. Во-вторых, температура также зависит от типа паяльной станции. Можно добиться самой быстрой пайки при высокой температуре.

Установите самую низкую температуру в начале пайки и постепенно увеличивайте температуру через каждую минуту. Продолжайте делать это до тех пор, пока припой не начнет медленно плавиться.

Теперь в этот момент увеличьте шкалу еще на одну ступень, и вы достигнете оптимальной температуры. Этого достаточно для очень эффективной пайки даже самых чувствительных компонентов.

Меры безопасности при использовании паяльных станций:

Паяльные работы требуют экстремальных температур и некоторых токсичных веществ, которые могут нанести вред здоровью. Поэтому важно принять меры предосторожности перед выполнением пайки.

Всегда лучше ознакомиться со всеми предупреждениями и мерами безопасности, которые прилагаются к станции. Всегда сначала читайте инструкцию о том, как использовать станцию, чтобы избежать каких-либо неприятностей. Очень важно носить защитные очки, чтобы защитить глаза и держать подальше все чувствительные материалы и инструменты.

Паять следует в хорошо проветриваемом помещении. Можно также использовать устройство для удаления дыма, так как выделяемые пары, как правило, токсичны. После выполнения функции тщательно вымойте руки и лицо.

Очистка и лужение паяльной станции:

Содержание жала паяльника в чистоте и лужении необходимо для его правильной работы. Любая нежелательная деталь может снизить его эффективность. 2

Перед пайкой очистите наконечник, протирая подушечкой. При необходимости нанесите реактиватор. Процесс лужения включает нанесение слоя на припой. Он защищает наконечник от окисления и повышает проводимость.

Также следует очищать наконечник после каждых двух-трех часов пайки. Содержание и техническое обслуживание станции увеличивает срок ее службы. Прежде всего, он сохраняет эффективность и удовлетворяет пользователей адекватной производительностью.

Преимущества и недостатки паяльной станции?

Станции для пайки и демонтажа очень удобны. Но в то же время он имеет и некоторые ограничения. Преимущества и недостатки этой станции:

Преимущества:

• • Гибкость станции является ее изюминкой. Он обеспечивает процесс пайки и, в то же время, с точностью контролирует температуру.
  • Он может легко выполнять различные задачи.
  • Эти станции оснащены наконечниками с датчиками температуры для контроля нагрева паяльника. И, следовательно, защитить элемент от повреждений.
  • Снижает утомляемость, с которой обычно сталкивается пользователь при ручной пайке.
  • Эта станция снижает скорость окисления, поддерживая повышение температуры.
  • Наконечник паяльника прочный и служит дольше.
  • Их работа и обслуживание довольно просты, с минимумом насадок и кнопок.
  • Замок предотвращает случайное срабатывание паяльной станции и любой несчастный случай.

Недостатки:

• Паяльная станция фокусируется на определенном месте, что может привести к ее перегреву. Любая небрежность также может привести к повреждению компонента.
• При охлаждении припой затвердевает. Для пайки крупных объектов это создает большие трудности.

Как выбрать хорошую паяльную станцию?

Выбор точной и наиболее эффективной паяльной станции очень важен.