Паяльная станция

Разновидности станций

Все паяльные станции можно разделить на две большие группы:

• термовоздушные;
• инфракрасные.

Каждая из них заточена под свои задачи. В большинстве случаев при проведении профессиональных ремонтах требуется обе разновидности паяльных станций. Первая представляет собой небольшой блок, который имеет один или два манипулятора. Термовоздушная паяльная станция может включать в себя только фен или фен с паяльником. Есть паяльные станции, которые имеют в качестве манипулятора только паяльник. Обычно это те разновидности, которые называются индукционными. В обычных термовоздушных станциях нагрев паяльника происходит за счет керамического или схожего элемента, на который подается напряжение. Этот элемент передает температуру на жало. В индукционных паяльных станциях нагрев происходит за счет действия электромагнитного поля. Энергия сразу передается на жало.

Благодаря такому подходу удалось снизить инертность паяльной станции, повысить время отклика, а также повысить мощность при меньших габаритах. В тех изделиях, где содержатся теплоемкие элементы невозможно обойтись без индукционной стации, т. к. она способна в короткие сроки разогреть большие участки олова. В некоторых случаях даже термовоздушным феном этого сложно добиться. Индукционки стоят в несколько раз дороже обычных станций, но их эффективность гарантирует удовольствие и высокую точность при работе.

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

• головы или верхнего подогрева;
• нижнего подогрева.

Нагрев в них происходит за счет инфракрасных элементов. Благодаря нижнему подогреву плата нагревается равномерно, что позволяет избежать деформации при извлечении или запайке определенных элементов. Чаще всего инфракрасные станции применяются для замены чипов с BGA пайкой. Они представляют собой микросхемы-кристаллы, которые фиксируются на плате с помощью специальных шариков припоя. Некоторые виды таких чипов возможно заменить обычной термовоздушной станцией, но качество будет страдать. Стоимость хорошей инфракрасной станции начинается от одной тысячи долларов.

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

Как пользоваться?

А теперь поговорим о том, как нужно паять этим прибором. Ход работы представлен несколькими этапами:

• Печатную плату следует поместить на платформу инфракрасной станции. Она свободно фиксируется боковыми упорами и вспомогательными реечками.
• Около монтажной зоны пластиковые детали заклеиваются специальной фольгой.
• На расстоянии в 3-4 см от микросхемы устанавливается инфракрасный излучатель.
• На гибкой трубке термопару приближают к зоне пайки. Специальные термические контроллеры задают режимы работы верхнего и нижнего нагревателей.
• К зоне пайки подводится светильник на стальном шнуре. Теперь ПС можно включить стартовой кнопкой.
• Когда пайка завершена, микропроцессор снимается с платы специальным пинцетом.
• Так же точно, но в обратном порядке монтируется новый микропроцессор.

Ничего экстрасложного нет. Но, конечно, перед пайкой не лишним будет изучить само устройство. Например, рассмотрев все его составляющие. Рабочий стол – это углубленная платформа из ТЭНов, укрытая металлосеткой. Упоры с фиксаторами удобно двигаются по направляющим.

У поперечных бортов есть опоры на винтах, поддерживающие плату на требуемой высоте. На вертикальной опоре сложно не заметить поворотное устройство – на нем, собственно, и зафиксирован ИК-нагреватель. Сам излучатель двигается по прямой линии по направляющим штатива. Паяльник способен крутиться вокруг вертикализированной опоры.

Виды паяльных станций

Современный рынок предлагает радиолюбителям огромное количество всевозможных видов аппаратуры для пайки с разной комплектацией.

В большинстве случаев станции для пайки делятся на:

1. Контактные станции.
2. Цифровые и аналоговые устройства.
3. Индукционные аппараты.
4. Бесконтактные устройства.
5. Демонтажные станции.

Первый вариант станций представляет собой паяльник, подключенный к блоку регулировки температуры.

Электрическая схема паяльной станции.

Контактные паяльные устройства делятся на:

• устройства для работы со свинцовосодержащими припоями;
• устройства для работы с безсвинцовыми припоями.

Устройства для пайки, позволяющие плавить безсвинцовый припой, обладают мощными нагревательными элементами. Такой выбор паяльников обусловлен высокой температурой плавления припоя без свинца. Безусловно, благодаря наличию регулятора температуры, подобные аппараты применимы для работы со свинцовосодержащим припоем.

Аналоговые аппараты для пайки регулируют температуру жала при помощи термодатчика. Как только наконечник перегревается, питание отключается. При остывании сердечника питание вновь подается на паяльник и начинается нагрев.

Цифровые устройства управляют температурой паяльника при помощи специализированного ПИД регулятора, который в свою очередь подчиняется своеобразной программе, заложенной в микроконтроллер.

Отличительной особенностью индукционных устройств является нагрев сердечника паяльника при помощи импульсной катушки. В процессе работы происходят колебания высоких частот, образующие в ферромагнетиковом покрытии аппаратуры вихревые токи.

Остановка нагрева происходит из-за достижения ферромагнетиком точки Кюри, после которой меняются свойства металла и прекращается эффект от воздействия высоких частот.

Бесконтактные аппараты для пайки делятся на:

• инфракрасные;
• термовоздушные;
• комбинированные.

Самодельная инфракрасная паяльная станция состоит из нагревательного элемента в виде кварцевого или керамического излучателя.

Инфракрасные паяльные станции, по сравнению с термовоздушными, обладают следующими ощутимыми преимуществами:

• отсутствие необходимости в поиске насадок на паяльный фен;
• хорошо подходят для работы со всеми видами микросхем;
• отсутствие термической деформации печатных плат из-за равномерного прогрева;
• радиодетали не сдуваются воздухом с платы;
• равномерный прогрев места пропая.

Зависимость температуры от времени пайки.

В большинстве случаев инфракрасные аппараты состоят из:

• верхнего керамического или кварцевого нагревателя;
• нижнего нагревателя;
• стола для поддержки печатных плат;
• микроконтроллера, управляющего станцией;
• термопар для контроля текущих температур.

Термовоздушные станции для пайки используются для монтажа радиодеталей. В большинстве случает термовоздушными станциями удобно паять компоненты, находящиеся в SMD корпусах. Такие детали имеют миниатюрные размеры и хорошо паяются по средствам подачи на них горячего воздуха из термофена.

Комбинированные устройства, как правило, сочетают в себе несколько видов паяльного оборудования, например, термофен и паяльник.

Демонтажные станции комплектуются компрессором, работающим на втягивание воздуха. Такое оборудование оптимально подходит для снятия излишков припоя или демонтажа ненужных компонентов на печатной плате.

Все мало-мальски приличные станции для пайки компонентов в разных корпусах, имеют в наличие такое дополнительное оборудование:

• лампы подсветки;
• дымоуловители или вытяжки;
• пистолеты для демонтажа и всасывания излишков припоя;
• вакуумные пинцеты;
• инфракрасные излучатели для прогрева всей печатной платы;
• термофен для прогрева определенного участка;
• термопинцет.

Набор для сборки

Существуют специальные наборы для сборки паяльных станций. Один такой набор предлагает собрать цифровую станцию на базе контроллера Atmega 328P.

Список деталей:

• контроллер Atmega328p;
• LCD с размерами 16х2;
• ОУ: LM358;
• оптическая развязка: MOC3063;
• мосфеты IRFZ44N ( 2 шт.);
• симистор: BT138;
• стабилизатор;
• потенциометры 10кОм;
• подстроечные резисторы 10кОм.

В комплект также входят два светодиода, резонатор 16 Мгц, SMD резисторы и конденсатор емкостью 1 мкф. Неполный будет паяльный работ без переключателей, гнезда GX16 5 и 8 пин, импульсного блока питания на 24 Вольта.

Схема и печатная плата

Таким образом, при знании законов радиофизики изготовление паяльной станции своими руками не составит особого труда. Более того, при подборе качественных компонентов можно добиться отличных результатов.

Паяльные станции на микроконтроллерах и микросхемах

Если говорить о готовых наборах и элементах, то самая популярная схема паяльной станции на микроконтроллере Atmega, программируемым аппаратно-программным средством Arduino.

Преимущество самостоятельной сборки очевидное. Заводская паяльная станция собирается на тех же микросхемах, стоит она 5–15 тыс. руб. и выше. Отдельно микросхемы: стоимость самого Arduino — 1 $, Atmega 8 — 3 $. Начинка для блоков питания или готовые экземпляры также не особо дорогие. Не возникнет проблем и с покупкой регуляторов, разъемов и пр. ФЭН и паяльник можно докупить отдельно и это будет намного дешевле. Затраты сделанных самостоятельно установок в разы ниже, а по своим техническим параметрам приборы идентичны заводским.

Все микроконтроллеры наподобие Атмега «умные» и обеспечивают управление, а среди прочего следующее:

• регулировку и стабилизацию температуры жала — базовые функции;
• переход в режим ожидания;
• программируемое отключение.

Есть сборки и на иных устройствах управления, например, на ATtinyl3, lm358. Однозначно, самодельная с феном цифровая паяльная станция на готовых программируемых микросхемах, а тем более на собранных самостоятельно, предполагает наличие опыта в электронике как минимум среднего уровня.

В роли корпуса для всех самоделок удобно использовать короб от компьютерного БП, а лучше пластмассовую распаячную коробку.

Инфракрасная станция для пайки

Ремонтируя сложные схемы и материнские платы (особенно в которых имеют место компоненты BGA), потребуется инфракрасная станция. Китайская продукция отличилась очень низким качеством, а хорошая инфракрасная установка стоит довольно дорого. Выход очевиден: нет ничего сложного в том, чтобы собрать паяльный инструмент своими руками.

При сборке такого паяльного устройства можно вложиться в бюджет до 10 тыс. рублей. Несмотря на низкую себестоимость, станция отлично себя показала при проведении ремонтных работ, связанных с монтированием микросхем.

Описание конструкции

Устройство состоит из следующих компонентов:

• контроллер управления;
• подогрев нижнего типа;
• нагрев верхнего типа.

Контроллер должен быть 2-канального типа.

Первый канал подключается к термопаре или терморезистору платинового типа. Второй следует просто подключать к паре. Оба канала обладают автоматическими и ручными режимами. Первый допускает поддержку температур до 255 градусов при помощи обратных связей с термопарой или терморезистором.

Ручной режим позволяет производить настройки в диапазонах 99%. Память контроллера содержит четырнадцать различных типов термопрофилей: семь профилей свинцового типа и семь профилей для пайки без свинца.

Для содержащего свинец припоя диапазон максимальных температурных профилей начинается с 190°, и далее через каждые 5 до 220°.

Для припоя без свинца максимальные температуры профилей начинаются с 225°, и далее через каждые 5 до 250°.

В тех случаях, когда верхний нагревательный элемент попросту не справляется и нагрев обеспечить не удается, контроллерный элемент становится в режим «пауза» и ожидает нужную температуру. Это позволяет приспособить микросхему для нагревателей настолько слабых, что они не способны следовать за термопрофилями.

Контроллеры также используются, как регуляторы температуры паяльной станции, например, если необходима сушка или запекание паяльных масок. Такие устройства отлично подходят для поддержки температуры.

Особенности и предназначение

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

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

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

Отличие паяльных фенов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности конструкции термофена

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

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

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

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

Простая паяльная станция с диммером

Рассмотрим самый простой вариант аналоговой паяльной станции без фена, только с паяльником. С работой справится пользователь с минимальными навыками.

Что потребуется:

• паяльники обычные с нихромовой нитью накаливания. Лучше взять с большой мощностью, например, на 60, 80 Вт, диапазон регулировки будет шире;
• розетка (внутренняя), подойдет старая советская на 5 А;
• диммер — устройство для регулировки напряжения, например, для настройки интенсивности света лампочек накаливания. Так как экономное диодное освещение распространенно, устройство может быть незатребованным среди бытового хлама, его можно и купить, стоит дешево. Диммер по своему типоразмеру, принципу монтажа похож на розетку, только сверху селектор регулировки;
• корпус: ДВП, лобзик, шурупы, силиконовый клей. Можно взять старый корпус компьютерного БП, распаячную коробку;
• шнур с вилкой к сети питания. Взять от сломанного любого прибора, приобрести разборную вилку и 2 или 3-жильный (с жилой заземления) провод.

Далее, иллюстрированные этапы сборки с объяснением.

Выпиливаем из ДСП и собираем корпус. Применяем силиконовый клей, шурупчики, снизу — болтики, эту часть делаем съемной.  Отверстия: спереди под розетку, а точнее, под ее крепежный винт и провода, узел зафиксируем на поверхности, сверху — большое, под балласт диммера.

Внутри соединяем проводками диммер и розетку. Далее, присоединяем провод с вилкой для сети 220 В, выводим его из корпуса. При этом порядок проводков, полярность не имеет значения.

Устройство готово к работе, паяльник втыкаем в розетку базы, аппарат подключаем к сети. Установку можно использовать и так, но лучше сделать градуировку на диммере, чтобы четко определить, при каком положении будет перегрев или нужная температура.

Используем амперметр, нельзя его подключать параллельно — просто щупы к отверстиям подключенной розетки, — иначе он сгорит. Амперметр подсоединяется только последовательно нагрузке, то есть у нас паяльник должен быть включен в цепь. Поэтому берем еще одну разборную вилку с выведенными контактами, втыкаем ее в розетку станции.

При отключенной установке один вывод приматываем изолентой к зубчику вилки паяльника, второй — к одному из щупов амперметра. Подключаем станцию к сети. Ко второму зубчику вилки шнура паяльника касаемся другим щупом. Определяем величину тока, степень нагрева, делаем (ножом, надфилем, маркером и подобным) градуировку около селектора. Перед замерами на амперметре надо выставить параметр тока, соответствующий сети 220 В (переменный) и предельное его значение для имеющейся сети.

Способ №3. Автоматическая паяльная станция на базе Ардуино

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

Рис. 10. схема паяльной станции на базе ардуино

Чтобы собрать такую станцию вам понадобится:

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

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

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

ТОП товаров

Лучшая термовоздушная паяльная станция

По моему мнению – это Zhongdi ZD-8907. Этот бренд достаточно популярный и выпускает качественные товары, так что купленный аппарат прослужит владельцу долгие годы.

Он позволяет осуществлять как монтаж, так и демонтаж, обеспечивая комфортную бесконтактную работу с большими и мелкими деталями. Мощность составляет 300 Wt, что обеспечивает многофункциональность и позволяет справляться с большим количеством поставленных задач.

Сопло паяльной станции стандартного диаметра, поэтому на него спокойно подойдут другие насадки, которые не сложно найти. Стоит отметить, что аппарат компактный и удобный в использовании, поэтому с ним справится даже новичок. Прочный корпус оснащен небольшим дисплеем, показывающим температуру нагрева.

В комплект к прибору идут три разные насадки и удобная подставка.

Лучшая двухканальная паяльная станция

К такой относится Element 937D. Она представляет собой достаточно бюджетный вариант, способный справиться с множеством поставленных задач. Станция удобна при работе как с мельчайшими микросхемами, так и с достаточно габаритными объектами. Все эти возможности обеспечиваются двухканальной системой работы аппарата.

Element 937D – контактная, цифровая паяльная станция, регулируемая работой микроконтроллера. Он обеспечивает точность нагрева и имеет погрешность до 10 градусов, которая совсем незначительна. Допустимый температурный интервал составляет 200-470°С. Гарантированный термоконтроль позволяет использовать прибор профессионально, не допуская погрешностей и не боясь испортить мелкие детали. Прибор имеет керамический нагревательный элемент, являющийся долговечным и универсальным.

В комплекте к этому аппарату нет дополнительных насадок, однако нужные жала можно с легкостью подобрать в магазине.

Замеченными мною минусами можно назвать не слишком большую мощность и габаритность устройства.

Цена: ₽ 2089

Лучшая керамическая паяльная станция

Для меня таковой является Зубр Профессионал 55334. Она универсальна и доступна каждому желающему. За счет значительной скорости нагрева, станция гарантирует быстрое и легкое спаивание. Аппарат идеально подойдет как профессионалам своего дела, так и новичкам, применяющих его исключительно для домашнего использования.

“Профессионал” компактный и удобный в использовании. Станция оснащена дисплеем, отображающим температуру и подсветкой, что очень удобно. Он обладает антистатической защитой, поэтому гарантирует сохранность чувствительных элементов и длительный срок эксплуатации самого прибора. Температурный интервал составляет 160-550 °С. Возможная погрешность – 10°С, что может оказаться недостатком в работе с особо чувствительными элементами.

Отдельно отмечу удобную подставку под паяльник, идущую в комплекте, а также наличие коврика для чистки.

Лучшая индукционная паяльная станция

В моем топе она представлена аппаратом Quick 202D ESD Lead Free. Это отличный прибор для настоящих профессионалов своего дела, гарантирующий быстрый и качественный монтаж и демонтаж. Он обладает высокой мощностью и является универсальным прибором, гарантирующим отсутствие таких проблем как перегрев или перенапряжение за счет использования импульсного источника питания.

Прибор удобный в управлении, характеризуется быстрым восстановлением температуры и диапазоном от 80 до 480°С. При завершении работы, аппарат самостоятельно переходит в сон, а затем быстро возвращается к работе. При всем этом, температурная погрешность составляет всего лишь 2°С.

Минусом этой паяльной станции могу назвать лишь высокую цену, однако она стоит своих денег.

Лучшая цифровая паяльная станция

Для меня это Yihua 992D, которая находится в среднем ценовом диапазоне и способна справиться с любой поставленной задачей.

Бесконтактная станция, основанная на работе термофена, характеризуется быстрым нагревом и стабильностью температуры, допуская погрешность лишь в 1°С. Антистатические данные позволяет безопасно работать с чувствительными деталями электронных приборов.

Сама станция изготовлена с использованием качественных компонентов, гарантирующих безопасное и длительное применение в бытовых или профессиональных целях. Прибор оснащен встроенным микрокомпьютером и удобным широким дисплеем, на котором можно увидеть все необходимые параметры.

Минусами прибора является возможность работы с устройством только при определенной температуре (0-40°С) и влажности менее 80%.