Очень часто заядлые радиолюбители сталкиваются с такой проблемой, как паяльники, которые не соответствуют их требованиям, или просто-напросто перегорают в процессе работы. К тому же, жало паяльника не всегда подходит для микро работ, и требует внесения корректировок в свой диаметр.
На сегодняшний день положение с паяльниками, имеющимися в продаже, просто катастрофическое. Хорошие, качественные паяльники стоят дорого, а китайские дешевые перегорают во время первого дня использования.
Для того, чтобы не выбрасывать на ветер лишние деньги, можно попытаться смастерить паяльную станцию самому.
Фен для пайки похож на обычное бытовое изделие, которым принято сушить волосы. Основным отличием его можно назвать лишь рабочую температуру. Именно благодаря мощности, которая в намного больше именно у паяльного фена, при помощи этого изделия имеется возможность паять разные радиодетали. А также, с применением этого предмета можно собирать схемы.
Краткое описание прибора для начинающих:
Именно из-за этого специалисты охотно используют в основном паяльные станции. Другими словами, данное полупрофессиональное нагревательное оборудование, включающее в себя сварочный нагревательный элемент и удобный паяльник, отлично подходит для пайки мелких деталей. Такая крутая современная паяльная станция как нельзя лучше подходит для кропотливой работы с блоками электросхем и сетей. Иногда благодаря такому прибору вы можете сделать термообработку элементов маленького размера. Однако, нужно знать, что каждая модель, которая называется паяльным феном индивидуальна по своим техническим параметрам, имеет диаметр сопла от 2 до 6 мм. мощность в пределах 500 ватт; максимальную производительность вентилятора до 32 литров в минуту; а рабочую температура до 550 градусов.
Простыми паяльниками в работе пользуются в основном лишь начинающие радиолюбители. Те, кто профессионально занимается ремонтом техники, или кому просто часто приходится совершать паяния, покупают специальные универсальные паяльные станции. Но хороший паяльный агрегат в наши дни стоит дорого, а китайский ширпотреб служит совсем не долго.
Выход из ситуации – создать в домашних условиях на базе Arduino-модуля простую паяльную станцию, которая будет безотказно работать, выполняя любые задания мастера. Схема и чертежи этой самоделки довольно просты.
В ней присутствуют следующие детали:
Для изготовления паяльной станции на основе ардуино вам понадобятся следующие детали: тороидальный трансформатор, симистор, выпрямитель диодный, Arduino Pro Mini, микросхема MAX6675, конденсатор, резисторы, потенциометр 51К, компрессор.
Контактный метод нагрева паяльного жала отходит в прошлое. Он используется в классических схемах универсальных паяльных станций, но несовершенен. Это можно заметить по низкому КПД, с высокой потребляемой мощностью , локальному перегреву жала на участке контакта и другим несоответствиям
Паяльная индукционная станция исключает такие недостатки. При поступлении высокочастотного напряжения в индукционную катушку происходит формирование обычного переменного магнитного поля. Так, как внешний слой жала выполнен из натурального ферромагнитного материала, в процессе работы начинается процесс перемагничивания элемента, который сопровождается вихревыми токами. Это приводит к ощутимому выделению энергии тепла.
Преимущества простого индукционного паяльного метода следующие:
Станции, оборудованные термодатчиком, существенно дешевле, чем обычные, что делает их доступными и для профессионалов, и любителей. Точность, практичность и надежность данного оборудования прямо зависят от цифрового управленческого блока.
Главным преимуществом самодельной паяльной станции является ее более низкая, чем у приобретенной на рынке стоимость. К тому же, изготавливая паяльник и наконечник к нему, вы можете сделать их такими, как нужно именно вам. Ведь только вы знаете, какие приборы вам приходится ремонтировать чаще всего, и какие жала пригодятся чаще.
Для изготовления жала для паяльника вам понадобятся следующие инструменты и материалы:
Первым делом вам нужно убедиться в том, что разровнены все погнутые участки на трубке и устранены любые неровности. Порежьте трубку на заготовки, корректируя длину ножовкой или труборезом. При данных манипуляциях защищайте свои руки специальными перчатками.
Для того, чтобы удобно было работать, отрежьте кусок проволоки, длиною 16-25 см. После чего переходим к изготовлению кожуха. Для этого берем отрезки трубки 25х8 мм и наносим отметки через каждые 25 мм.
Для кожухов специалисты советуют использовать обрезки трубочек, длиной 2,5 см и 8 мм в диаметре (5/16 дюймов). Аккуратно отмеряем отрезки необходимой длинны, нанесём отметины на каждом участке после 2,5 см (гвоздём или же ножовочным острым полотном. Используя ножовку отпиливаем трубки по отметке. Делать это нужно аккуратно, так, чтобы работа была выполнена безупречно.
Как только вы отпилите верхний кожух, придется начать процесс удаления мелких металлических «лохмотьев», которые попали внутрь трубки при пилении. Отвёрткой нужно зачистить место среза, время от времени прокручивая её и проверяя внутрянку трубки. Не забывайте о том, что расширять отверстия при этом не нужно. После зачистки трубки возьмите паяльник, и проденьте его в кожух. Входить он должен идеально, так, как будто у вас в руках оригинальное жало. Добившись успешной примерки, обработайте кожух напильником, при этом сгладив края. Однако не нужно переусердствовать. Вовсе ни к чему вам сейчас сточить лишний кусочек материала.
Никелировав жала своего паяльника, вы не только сможете улучшить их внешний вид, но и продлите срок службы изделия. Никель сможет защитить медные жала от коррозии в последующем, и позволит избежать наплавлений олова.
На современном рынке паяльные nano-станции представлены такими моделями, как Энкодер и Atmega 8, однако цена на них довольно высока. Изготовив паяльную лампу для собственных нужд своими руками вы сможете не только сэкономить средства, но и сделаете такой инфракрасный прибор, который будет служить вам очень долго и преданно. Так же, для паяния самостоятельно можно изготовить токопроводящий газовый клей или пасту.
Сегодня я постараюсь рассказать вам о проекте нашего товарища , которым лично я с удовольствием пользуюсь и по сей день — это Паяльная станция с феном и паяльником на контроллере Ардуино. Сам не очень разбираюсь в радиоэлектронике, но основные понятия имею, поэтому буду рассказывать скорее с точки зрения обывателя а не профессионала, тем более что самому автору пока рассказать подробно об этом проекте некогда.
Основное назначение — это удобная и качественная пайка на паяльной станции при помощи паяльника и фена. Включаются и выключаются фен и паяльник отдельными кнопками, и могут работать одновременно.
Главное отличие нашего паяльника (и фена) от обычного — это постоянный контроль температуры! Если я задал температуру в 300 градусов, то на жале паяльника будет поддерживаться именно эта температура с самыми небольшими отклонениями. Этот паяльник не нужно регулярно вынимать из розетки, как обычный, и не нужно снова вставлять в розетку когда он остыл. Той же функцией обладает и фен.
Станция снабжена ЖК-экраном на котором отображается заданная температура для паяльника и фена, а также текущая измеряемая температура на этих устройствах. При наблюдении за этими показаниями можно заметить, что измеряемая температура постоянно стремится к заданной и отклоняется от неё только на доли секунд и на считанные градусы. Исключение — момент включения, когда устройство только нагревается.
Кроме кнопок включения и экрана, на внешней панели станции есть ещё три ручки потенциометров. Ими можно задать температуру паяльника и фена, а также скорость вращения вентилятора фена. Температура измеряется в градусах цельсия, а скорость фена в процентах. При этом 0% — это не выключенный вентилятор, а просто минимальная скорость.
Фен снабжён защитной функцией продувки. Если вы пользовались феном и выключили его кнопкой, то нагревательный элемент фена выключится, а его вентилятор продолжит вращаться, продувая фен, до тех пор, пока его температура не понизится до безопасных 70 градусов. Чтобы фен не вышел из строя, не выключайте станцию из розетки до окончания продувки.
Основой устройства я считаю печатную плату разработки и изготовления товарища Kamik. В центре этой платы расположилась колодка, в которую установлен контроллер Arduino Nano V3. Контроллер подаёт сигналы на три MOSFET-транзистора, которые плавно управляют тремя нагрузками: Нагревательные элементы паяльника и фена, а также вентилятор фена. Также на плате есть подстроечные резисторы для настройки термопар паяльника и фена, а также множество колодок и разьёмов для подключения фена и паяльника (через разьёмы GX-16), экран, кнопки включения фена и паяльника и потенциометров. Также прямо на плату приклеен понижающий модуль LM2596 для понижения напряжения с 24в до 5вольт с целью питания самой ардуины и ЖК-экрана. Вентилятор и нагреватель фена работают от напряжения 220в, паяльник — от 24в. Для питания паяльника присутствует отдельный блок питания 220в->24в, заказывался из китая. Пятивольтовые потребители питаются от понижайки LM2596.
Фен и паяльник присоединяются к паяльной станции при помощи разьёмов GX16 с восемью и пятью контактами соответственно. Для присоединения шнура питания 220в предусмотрено специальное гнездо со встроенным выключателем и предохранителем.
Мы с товарищами решили собрать сразу несколько таких паяльных станций, поэтому на некоторых деталях из Китая нам удалось сэкономить за счёт мелкооптовых партий: мы специально искали лоты где нужные нам детали продаются по 5 штук а в некоторых случаях (например потенциометры) — и по 20шт. В результате, себестоимость одной станции (без корпуса) составила около 40$ .
Давно хотел себе термовоздушную паяльную станцию но все душила жаба и удручала портативность, потому как старый советский паяльник на 40 ват легко умещался в рюкзаке, да и паял я им вполне неплохо, последней каплей стало то что закончился припой и я купил в ближайшем ларьке катушку другого припоя, и он почему-то не стал плавится от слова вообще, просто отказался, я предявил претензию продавцу на что тот сказал "У меня все норм, это твой паяльник гавно", я конечно обиделся, как это 25 лет работал нормально а тут перестал, ну ладно паять то все равно нужно, купил в другом ларьке другой припой, и опять нифига, просто не плавится, подумал и пошел покупать новодельный паяльник, прямо в магазине включил и проверил, второй припой плавит аж капли летят, думаю за многие годы нагреватель в моем любимом паяльнике пришел в негодность, но что интересно припой что я купил в первом ларьке все равно не плавился, как потом я выяснил он начинает плавится при 300 градусах.
Но вылез другой момент жало новодельного паяльника обгорает за 10-15 минут, толи из за того что температура там выше толи жало из хренового метала, но суть в том что старый паяльник я залудил один раз и проблем при многочасовой работе не было, а тут пайка из приятного времяприпровождения превратилась в муку, постоянно приходилось чистить жало стальной губкой.
В общем пришло время искать нормальный паяльник, но опять же под натиском жабы, и раз уже начал выбирать паяльник то и фен было бы хорошо, ато выпаивать микросхемы сплавом розе не очень удобно, да и ремонт телефона даже хорошо заточеным жалом работа муторная и кропотливая.
Смотрел разные варианты но то слишком дорого, то не очень гибко, а потом я набрел на вот это видео - Паяльная станция на ардуино за 10$ (и тут мой внутренний еврей заликовал) хоть реальная стоимость получилась дороже 25$ на компоненты, это все еще дещшево и я получил кучу опыта по работе с arduino и микроэлектроникой.
Назаказывал кучу компонентов, которых в итоге тоже не хватило и пришлось докупать в радиомаге по завышеной цене, но терпеть уже небыло сил, и привозмагая боль использования обгорающего паяльника я принялся собирать схему.
Основные элементы станции покупаются в сборе, а именно ардуина, бп, паяльник и фен, а вот с мелочевкой типа диммера фена и управляющего транзистора предстояло справится самому.
Первым делом занялся платой усиления для термопары на LM358N
Первый раз собирал что-то на макетке, старался сделать все максимально компактно, получилось не аккуратно, жутко неудобный паяльник зараза...
Далее в ускореном темпе усвоил принцыпы работы с семисегментными индикаторами, после чего понял что выводов у ардуины маловато еще пришлось освоить сдвиговые регистры.
Познав все тонкости работы с LED дисплеями (оказывается чтобы не было ghousting эффекта после каждого прогона все диоды нужно тушить) я осознал что мне нужно 2 дисплея, на паяльник и на фен, а выводы у ардуины уже на исходе, и тут или городить каскад из сдвиговых регистров или ставить их паралельно + 2 ноги ардуины, но я как подумал какую логику прийдется реализовать чтобы раздельно управляь двумя дисплеями посылая одну последовательность байтов... ну его нафиг в общем, решил подобрать готовый дисплейный модуль.
Из двух вариантов победила лень, графичесский интерфейс смотрится круче, можно шняжек всяких нарисовать, но вот морочится с этим дико лень, по тому простой как внешне так и в освоении 16X2 мне подошел больше.
Часть управления паяльником представляет из себя транзистор IRFZ44
и пары резисторов.
А вот с диммером фена ситуация более интересная, есть много реализаций: , , , , , , , , , , , , , .
Я реализовал самую простую схему с детектором ноля.
Програмно управление димером основано на библиотеке CyberLib .
Для начала поэксперементировав на лампочке отловил некоторые косяки, потом и фен можно цеплять.
Схему собрал на такой же макетке (все элемены у меня на отдельных платах чтобы быть модульными) между высоковольтными дорожками срезал пятачки с макетки чтобы шанс пробоя был меньше.
Тирак от лампочки нагревался до 32 градусов, от фена до 70, по этому усадил его на радиатор от диодной сборки (донор лазерный принтер).
Для управления вентилятора просто продублировал схему управления паяльником (такого мощного транзистора там много, но разводить зоопарк было лень).
Хотел сделать активные элементы на кроватках но как на зло не было 6-ти пиновых, пришлось брать то что есть и заказывать про запас из китая.
Все нужные модули готовы, теперь пришла пора собрать их воедино, сердцем всего агрегата выступает клон Arduino Pro Mini V3, хорош он тем что на нем выведены 4 дополнительных пина (винов много не бывает).
Прикинул расположение на плате, чтобы все поместилось.
Добавил спикер (чтобы моргало и пищало) зазьемы все от тех же принтеров, резистор для подстройки контраста дисплея, и куча резисторов для кнопок.
Кнопки представляют из себя последовательно соедененные резисторы замыкаемые на аналоговый вход, читая который можно отличить какая кнопка нажата.
Минусом такого подхода является то что нормально отрабатывается только одна кнопка одновременно, ну а плюсом то что на огромное количество кнопок (в финальной версии 8 штук) задействован всего один вход ардуины.
Собрав все это дело на столе, понял что нужно думать корпус.
Первая версия собрана в картонную коробку, лишь бы не на столе.
И сразу пошел в строймаг за контейнерами.
То что получилось вырезать из пластика было ужастным...
Спустя одно падение треснул угол и тут пришлось делать более другой корпус.
Выбор пал на старый CD привод, привод старый, стенки толстые и крепкие.
Насверлил отверстий и прикрыл дно пластиком от упаковки.
Передняя панель из заглушки от того же корпуса, и побольше горячих соплей.
Передняя панель довольно маленькая, и пришлось очень плотно компоновать органы управления и разьемы, сначала я думал расположить разьемы паяльника и фена по бокам станции, но в таком случае затрудняяется доступ к одному из узлов, по этому разьемы максимально в лево, далее дисплей и потом 2 ряда управления, верх паяльник, низ фен, все програмно настраивается.
Изначально я думал сделать красивые цветные кнопки, но их мне нужно минимум 6 штук, что довольно много и места под них нет, идею с двумя енкодерами тоже откинул так как реализация кода довольно сложная (считать смену уровней) и лучше пустить время на что-то более полезное, остановился на обычных тактовых кнопках распаяв их на макетке, сами по себе кнопки короткие в качестве толкателей использовал короткие болтики с гайкой изнутри, получилось не очень ровно но щелчек нажатия достаточно отчетливый, как первая реализация пойдет.
Установленный вентилятор на 24 вольта скорее для успокоения совести, очень горячих элементов внутри почти нет, греется только тирак и диодный мост под нагрузкой, по этому вентилятор подключен паралельно турбине фена, ну и есть переключатель (джампер от того же привода) чтобы переключить вентилятор на постоянную работу либо вовсе выключить.
Когда работает фен вентилятора в корпусе не слышно.
Питание ардуины организовано на любимом мною DC-DC преобразователе (тот что помельче).
Он немного избыточен (может давать до 3-х ампер) но альтернатив ему небыло, пробовал ставить микро DC-DC но она очень грелась так как расчинана на 23 вольта максимум и работает на пределе, ну а линейный стабилизатор на 5 вольт бдет отдавать 19 вольт в тепло, что тоже многовато.
Что качается хардварной реализации пожалуй все, остальное дело прошивки, все свои наработки я залил на GitHub включая полную схему в eagle, ошибок в коде хватает, постараюсь выкроить время и привести код в более подобающий вид, но по крайней мере все на данном этапе работает, хоть и есть парочка не отловленых багов над которыми нужно поработать.
Калибровку проводил при помощи K-термопары и калибровочного скетча, все таблицы и скетчи на гитхабе, калибровка не претендует на идеальную но в рабочих диапазонах + / - точно (при калибровке паяльника спалил к чертям одно жало черезмерными температурами, будте осторожны и калибруйте с жалом которое не жалко).
На этом пожалуй все, на момент написания статьи станция отработала часов 10 (в основном по мелочи) пока без особых нареканий.
Уже давно я задумался над тем, паяльную станцию своими руками и чинить на ней свои старые видеокарты, приставки и ноутбуки. Для нагрева можно использовать старую галогеновую грелку, ножку от старой настольной лампы можно использовать для удержания и перемещения верхнего нагревателя, платы будут лежать на алюминиевых поручнях, спираль от душа будет держать термопары, а плата Ардуино будет следить за температурой.
Сперва разберемся с тем, что такое паяльная станция. Современные чипы на интегральных схемах (ЦПУ, ГПУ и т.д.) не имеют ножек, зато имеют массив шариков (BGA, Ball grid array). Для того чтобы припаять\отпаять такой чип, нужно иметь устройство, которое нагреет всю IC до температуры в 220 градусов и при этом не расплавит плату, а также не подвергнет IC термическому шоку. Именно поэтому нам нужен контроллер температуры. Такие аппараты стоят в диапазоне $400-1200. Это проект должен уложиться примерно в $130. Про BGA и паяльные станции вы можете почитать на Википедии, а мы начнём работать!
Материалы:
Показать еще 3 изображения
Найдите галогеновый нагреватель, откройте его и выньте отражатель и 4 лампы. Будьте аккуратны, не сломайте лампы. Здесь вы можете приложить воображение и создать свой корпус, который будет держать лампы и отражатель. Например, вы можете взять старый корпус ПК и поместить лампы, отражатель и провода внутрь него. Я использовал металлические листы толщиной 1 мм и сделал из них корпуса для нижнего и верхнего нагревателя, а также корпус для контроллера Ардуино. Как я и сказал прежде — вы можете быть креативными и придумать для корпуса что-то своё.
Используемый мною нагреватель был на 1800W (4 лампы на 450w параллельно). Используйте провода из нагревателя и параллельно соедините лампы. Вы можете встроить штекер для переменного тока, как сделал это я, или соединить кабель напрямую от нижнего нагревателя к контроллеру.
Показать еще 4 изображения
После создания корпуса нижнего нагревателя, измерьте бОльшую длину его окна и отрежьте два куска алюминиевой рейки такой же длины. Вам также нужно будет отрезать еще 6 кусков, каждая размером в половину от меньшей стороны окна нагревателя. Просверлите отверстия по двум концам больших кусков реек, а также на одном конце каждой из 6 небольших реек и на длинной части окна. Перед тем, как прикручивать части к корпусу, нужно создать механизм крепления на гайках, по типу такого, который я сделал на фотографиях. Это нужно для того, чтобы меньшие рейки могли скользить по бОльшим рейкам.
После того, как вы проденете гайки в рейки и скрутите всё вместе, используйте шуруповёрт для перемещения и закрепления шурупов, чтобы система крепления подходила под размер и форму вашей платы.
Для изготовления держателей термопары, замерьте диагональ окна нижнего нагревателя и отрежьте два куска спирального кабеля для душа такой же длины. Раскрутите жесткий провод и отрежьте два куска, каждый на 6 см длиннее, чем спиральный кабель от душа. Пропустите жесткий провод и термопару через спиральный кабель и загните оба конца провода так, как это сделал я на картинках. Оставьте один конец длиннее другого для того, чтобы закрутить его одним из винтов рейки.
Для изготовления верхнего нагревателя я использовал керамический инфракрасный нагреватель на 450W. Вы можете найти такие на Алиэкспресс. Хитрость заключается в том, что нужно создать для нагревателя хороший кейс с правильным током воздуха. Далее приступаем к держателю нагревателя.
Найдите старую настольную лампу на ножке и разберите её. Для того чтобы правильно разрезать лампу, нужно точно всё рассчитать, так как верхний инфракрасный нагреватель должен достигать всех углов нижнего нагревателя. Итак, сначала прикрепите корпус верхнего нагревателя, сделайте разрез по оси X, произведите правильные расчёты и, наконец, сделайте разрез по оси Z.
Показать еще 3 изображения
Найдите правильные материалы и создайте прочный и безопасный кейс для Ардуино и других принадлежностей.
Можно просто отрезать и с прикрепить провода, соединяющие контроллер (верхнее/нижнее питание, контролер питания, термопары), используя паяльник или раздобыть коннекторы и сделать всё аккуратно. Я не знал точно, сколько тепла будет излучать SSR, поэтому добавил на корпус вентилятор. Будете вы устанавливать вентилятор, или нет, но вам обязательно нужно нанести на SSR термопасту. Код прост и из него понятно, как соединить кнопки, SSR, экран и термопары, так что соединить все вместе будет просто. Как управлять устройством: для значений P, I и D нет автонастройки, так что эти значения нужно будет вбить вручную в зависимости от ваших настроек. Есть 4 профиля, в каждом из них можно установить количество шагов, значения Ramp (C/s), dwel(время ожидания между шагами), порог нижнего нагревателя, целевую температуру для каждого шага и значения P,I,D для верхнего и нижнего нагревателей. Если вы, например, выставите 3 шага, 80, 180 и 230 градусов с порогом нижнего нагревателя 180, то ваша плата будет прогрета снизу только до 180 градусов, дальше температура снизу будет держаться на 180 градусах, а верхний нагреватель разогреется до 230 градусов. Код до сих пор нуждается во множестве улучшений, но из него вы можете понять, как все должно работать. Это руководство описано не в деталях, ведь в нём присутствует множество самодельных элементов, и каждая сборка будет отличаться от других. Я надеюсь, что вы вдохновитесь этой инструкцией и сделаете по ней свою ИК паяльную станцию.
