Инфракрасная паяльная станция своими руками
Рано или поздно перед радиомехаником, занимающимся ремонтом современной электронной техники встаёт вопрос покупки инфракрасной паяльной станции. Необходимость назрела в связи с тем что современные элементы массово “откидывают копыта” короче говоря, производители как и мелочевки так и больших интегральных схем отказываются от гибких выводов в пользу пятачков. Процесс этот идёт уже достаточно давно.
Такие корпуса микросхем называются BGA – Ball grid array, проще говоря – массив шариков. Такие микросхемы монтируются и демонтируются бесконтактным способом пайки.
Раньше, для не особо крупных микросхем можно было обходиться термовоздушной паяльной станцией. А вот крупные графические контроллеры GPU термовоздушкой уже не снимешь и не посадишь. Разве что прогреть, но прогрев длительного результата не даёт.
В общем, ближе к теме.. Готовые профессиональные инфракрасные станции имеют запредельные цены, а недорогие 1000 – 2000 зелёных недостаточный функционал, короче допиливать всё равно придётся. Лично по мне, инфракрасная паяльная станция – это тот инструмент, который можно собрать самому и под свои нужды. Да, не спорю, есть затраты по времени. Но если подойти к сборке ИК станции методично, то будет и необходимый результат и творческая удовлетворённость. Итак, я для себя наметил, что буду работать с платами размером 250х250 мм. Для пайки телевизионных Main и компьютерных видеоадаптеров, возможно планшетных ПК.
Итак, начал я с нечистого листа и дверцы от старой антресоли, прикрутив к этому будущему основанию 4 ножки от древней пишущей машинки.
Основа при помощи приблизительных расчётов получилась 400х390 мм. Дальше необходимо было примерно рассчитать компоновку исходя из размеров нагревателей, ПИД-регуляторов. Таким нехитрым “фломастерным” способом я определил высоту своей будущей инфракрасной паяльной станции и угол скоса передней панели:
Далее уже берёмся за скелет. Тут всё просто – изгибаем алюминиевые уголки согласно конструкции нашей будущей паяльной станции, закрепляем, связываем. Идём в гараж и с головой закапываемся в корпуса от DVD и видиков. Хорошо делаю, что не выбрасываю – знаю, что пригодятся. Глядишь, дом из них построю:) Вон из пивных банок строят, из пробок и даже палочек от мороженого!
Короче говоря, на облицовку лучше не придумаешь, чем крышки от аппаратуры. Листовой металл стоит не дёшево.
Бежим по магазинам в поисках антипригарного противня. Противень необходимо подобрать согласно размерам ИК-излучателей и их количеству. Я ходил по магазинам с небольшой рулеткой и измерял стороны дна и глубину. На вопросы продавцов типа – “Зачем вам пироги строго заданных размеров?” Отвечал, что неподходящие размеры пирога нарушают общую гармонию восприятия, что не соответствует моим моральным и этическим принципам.
Урааа! Первая посылочка, а в ней особо важные запчастюлины: ПИД-ы (страшное слово-то какое) Расшифровка тоже не простая: Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный регулятор. В общем, разбираемся с их настройкой и работой.
Далее жестянка. Здесь как раз и пришлось попотеть с крышками от DVD-юков дабы всё получилось ровно и солидно, для себя делаем. После подгонки всех стенок необходимо вырезать нужные отверстия под ПИД-ы на передней, под кулер на задней стенке и в покраску – в гараж. В итоге – промежуточный вариант нашей ИК паяльной станции стал выглядеть таким образом:
После тестирования регулятора REX C-100 предназначенного для преднагрева (нижнего нагревателя) выяснилось, что он не совсем подходит для моей конструкции паяльной станции, потому как не рассчитан на работу с твердотельными реле, которыми он и должен управлять. Пришлось его доработать под свою концепцию.
Урааа! Пришла посылка из Китая. Теперь в ней уже было самое основное богатство для постройки нашей инфракрасной паяльной станции. А именно – это 3 нижних ИК излучателя 60х240 мм, верхний 80х80 мм. и пара твердотельных реле на 40А Можно было и на 25 ампер взять, но всегда стараюсь всё сделать с запасом, да и ценой они не сильно отличались..
Глаза боятся, а руки делают. Стараюсь не забывать эту старую истину, также как и про курицу, та что по зёрнышку…Что имеем в итоге – После установки излучателей в противень, установки твердотелок на радиатор, обдуваемый кулером и соединении всего, получилось уже что-то более-менее похожее на инфракрасную паяльную станцию.
Когда дело с преднагревом начало подходить к концу и были сделаны первые тесты на нагрев, удержание температуры и гистерезис, можно было смело приступать к верхнему инфракрасному излучателю. Работы с ним оказалось больше, чем я предполагал изначально. Было рассмотрено несколько конструктивных решений, но всё же более удачным на практике оказался последний вариант, который я и воплотил.
Сделать столик для удержания платы – очередная задача, требующая нагрева черепной коробки. Необходимо чтобы выполнялось несколько условий – равномерное удержание печатной платы, чтобы плата при нагреве не прогибалась. Кроме этого была возможность сдвигать влево-вправо уже зажатую плату. Зажим платы должен быть, как и крепкий, так и давать небольшую слабину, так как плата при нагреве расширяется. Ну и так же у столика должна быть возможность закрепить платы разных размеров. Не до конца еще доделанный столик: (нет прищепок для платы)
Вот и настало время тестов, отладок, подгонки термопрофилей под разные виды микросхем, и паяльных сплавов. За осень 2014 было восстановлено приличное количество компьютерных видеокарт и телевизионных Main-board
Не смотря на то, что паяльная станция кажется завершённой и прекрасно себя зарекомендовала, на самом деле не хватает еще нескольких важных вещей: Во-первых это лампа, ну или фонарик на гибкой ножке, Во-вторых обдув платы после пайки, в-третьих я хотел изначально сделать селектор для нижних нагревателей..
Конечно же, я написал не всё что хотел, потому как, при сборке было много мелочей, проблем и тупиков. Но зато я записал на видео весь процесс конструирования и теперь это полноценный обучающий видеокурс:
схема инфракрасной самодельной станции с феном
Многие радиолюбители не могут подобрать подходящий инструмент различных микросхем и компонентов. Паяльная станция своими руками для таких умельцев – это один из лучших вариантов решения всех проблем.
Больше не нужно выбирать из множества несовершенных фабричных устройств, достаточно найти подходящие комплектующие, потратить немного времени и сделать идеальное устройство, удовлетворяющее все требования, своими руками.
Виды паяльных станций
Современный рынок предлагает радиолюбителям огромное количество всевозможных видов с разной комплектацией.
В большинстве случаев станции для пайки делятся на:
- Контактные станции.
- Индукционные аппараты.
- Бесконтактные устройства.
- 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.
, 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.
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.
Важно отметить, что инфракрасные устройства для пайки являются профессиональным оборудованием и редко используются простыми радиолюбителями.
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 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.
Паяльная станция своими руками
Наиболее функциональная и удобная станция – это инфракрасная.
Перед тем, как сделать инфракрасную паяльную станцию своими руками, следует приобрести следующие элементы:
- галогеновый обогреватель на четырех инфракрасных лампах мощностью 2КВт;
- верхний инфракрасный нагреватель для паяльной станции в виде керамической инфракрасной головки на 450 Вт;
- алюминиевые уголки для создания каркаса конструкции;
- шланг для душа;
- проволока из стали;
- нога от любой настольной лампы;
- программируемый микрокомпьютер, например, Ардуино;
- несколько твердотельных реле;
- две термопары для контроля текущей температуры;
- блок питания на 5 вольт;
- небольшой экран;
- зуммер на 5 вольт;
- крепежные элементы;
- при необходимости, паяльный фен.
В качестве верхнего нагревателя можно использовать кварцевые или керамические нагреватели.
Изготовление паяльной станции своими руками.
Преимущества керамических излучателей представлены:
- невидимым спектром излучения, не повреждающим глаза радиолюбителя;
- более длительным временем безотказной работы;
- большой распространенностью.
В свою очередь, кварцевые ИК подогреватели обладают следующими плюсами:
- большая однородность температуры в зоне подогрева;
- меньшая стоимость.
Этапы сборки ИК паяльной станции представлены ниже:
- Монтаж элементов нижнего нагревателя для работы с bga элементами.
Наиболее простым методом добычи четырех галогеновых ламп служит демонтаж их из старенького обогревателя. После того, как вопрос с лампами решен, следует придумать вид корпуса. - Сборка конструкции паяльного стола и продумывание системы удержания плат на нижнем нагревателе.
Установка системы крепления печатных плат заключается в отрезке шести кусков алюминиевого профиля и прикреплении их к корпусу при помощи гаек из перфорированной ленты. Получившаяся система крепления позволяет перемещать печатную плату и подстраивать ее под нужды радиолюбителя. - Монтаж элементов верхнего нагревателя и паяльного фена.
Керамический нагреватель на 450 – 500 Вт можно приобрести в китайском интернет магазине. Для монтажа верхнего подогрева необходимо взять лист металла и согнуть его по размерам нагревателя. После этого верхний нагреватель самодельной ик вместе с феном следует разместить на ножке от старой настолько лампы и подключить к блоку питания. - Программирование и подключение микрокомпьютера.
Наиболее ответственный этап создания собственного инфракрасного устройства для пайки, включающий: создание корпуса для микроконтроллера с продумыванием места под остальные компоненты и кнопки. В корпусе вместе с контроллером должны быть следующие элементы: два твердотельных реле, дисплей, блок питания, кнопки и соединительные клеммы.
Большинство радиолюбителей предпочитают использовать старые системные блоки в качестве основы корпуса и алюминиевые уголки для крепления всех основных элементов нижнего нагревателя. При подключении ламп рекомендуется использовать штатную проводку разобранного галогенового обогревателя.
По завершению процесса сборки станции следует переходить к непосредственной настройке микроконтроллера. Радиолюбителям, сделавшим самому инфракрасную паяльную станцию, зачастую приходилось использовать микрокомпьютер Ардуино ATmega2560.
Программное обеспечение, написанное специально для устройств, основанных на данном типе контроллера, можно найти в интернете.
Схема
Принципиальная схема инфракрасного паяльника.
Типовая схема паяльной станции включает:
- блок усилителей термопар;
- микроконтроллер с экраном;
- клавиатуру;
- звуковой сигнализатор, например, компьютерный спикер;
- элементы питания и поддержки паяльного фена;
- чертежи элементов детектора нуля;
- элементы силовой части;
- блок питания всей аппаратуры.
В большинстве случаев, схема станции представлена следующими микрокомпонентами:
- опторазвязка;
- мосфет;
- симистор;
- несколько стабилизаторов;
- потенциометр;
- подстроечный резистор;
- резистор;
- светодиоды;
- резонатор;
- несколько резонаторов в СМД корпусах;
- конденсаторы;
- переключатели.
Точные маркировки деталей разнятся в зависимости от потребностей и предполагаемых рабочих режимов.
Процесс
Процесс сборки инфракрасной паяльной станции во многом зависит от предпочтений мастера.
Типовой вариант устройства на микроконтроллере Ардуино, устраивающий большинство радиолюбителей, собирается в такой последовательности:
- подбор необходимых элементов;
- подготовка радиодеталей и нагревателей к проведения монтажных работ;
- сборка корпуса паяльной станции;
- установка нижних предварительных нагревателей для равномерного разогрева массивных печатных плат;
- установка платы управления комбайном для пайки и ее фиксация при помощи заранее подготовленных крепежных элементов;
- монтаж верхнего нагревателя и паяльного термофена;
- установка креплений для термопар;
- программирование микроконтроллера под определенные условия паяльных работ;
- проверка всех элементов, включая галогеновые лампы нижнего нагревателя, инфракрасный излучатель и паяльный фен.
Устройство паяльной станции.
После полной сборки инфракрасной станции следует проверить все элементы на работоспособность.
Отдельное внимание нужно уделить проверке корректности работы термопар, поскольку в данной системе отсутствует их компенсация.
Это означает, что при перемене температуры воздуха в помещении термопара начнет измерять температуру с существенной погрешностью.
Проверка головки керамического нагревателя также важна. В случае, если инфракрасный излучатель перегревается, необходимо обеспечить обдув воздухом или охлаждение при помощи дополнительного радиатора.
Настройка
Настройка режимов работы ИК паяльной станции в основном заключается в:
- установке допустимых режимов работы паяльных фенов;
- проверке режимов работы нижнего нагревательного элемента;
- выставлении рабочих температур верхнего кварцевого излучателя;
- установке специальных кнопок для быстрого изменения параметров нагрева;
- программировании микроконтроллера.
Особенности устройства паяльной станции.
По мере выполнения паяльных работ может потребоваться изменение температур и режимов.
Такие действия можно произвести при помощи кнопок, связанных с микрокомпьютером:
- кнопка + должна быть настроена на повышение температуры покупного или самодельного кварцевого излучателя с шагом в 5 – 10 градусов;
- кнопки – должна понижать температуру также с небольшим шагом.
Основные настройки микрокомпьютера представлены:
- регулировкой значений P, I и D;
- подстройкой профилей, в которых прописан шаг изменения тех или иных параметров;
- настройкой критических температур, при которых станция отключается.
Некоторые конструкторы верхний нагреватель делают из фена. Такой подход подойдет лишь для пайки небольших элементов в SMD корпусах.
Рекомендации по работе
Самодельные ИК паяльные станции отлично подойдут для небольшого ремонта дома или в частных мастерских. Благодаря относительной простоте конструкции и широкому функционалу инфракрасные станции пользуются невероятным спросом.
Электрическая схема паяльника.
Основными рекомендациями при сборке станций и работе на них являются:
- Грамотная настройка параметров микроконтроллера.
В случае, если в компьютер внесены неверные параметры, паяльная установка может некачественно пропаивать компоненты и повреждать маску печатных плат. - Надевание средств защиты при выполнении паяльных работ.
Кварцевый излучатель, в отличие от керамического, при работе порождает излучение на видимой для глаза длине волны. Поэтому, если в устройстве используется кварцевый инфракрасный излучатель рекомендуется надевать специальные защитные очки, защищающие оператора от повреждения зрения. - Электрическая принципиальная схема станции должна содержать только надежные элементы.
Кроме этого, все конденсаторы и резисторы, используемые при сборке, должны иметь быть выбраны с небольшим запасом. - Контроллер для ИК паяльной станции можно выбрать из популярных моделей Ардуино.
При желании, контроллер можно изготовить и из неизвестного микрокомпьютера, однако, в этом случае мастеру придется самостоятельно разработать программное обеспечение для работы паяльной станции. - При сборке станции следует предусмотреть разъем для подключения паяльника.
Иногда, компоненты платы удобнее точечно выпаивать при помощи обычного паяльника или устройства с термофеном вместо жала. Подобное решение можно реализовать, путем проектирования дополнительной термопары для контроля температуры паяльника. - Для пайки с использованием активных флюсов и припоев с высоким содержанием свинца следует обеспечить циркуляцию воздуха.
Хорошая вытяжка или вентилятор значительно облегчат дыхание оператора и позволяет ему не дышать испарениями вредных металлов.
Заключение
ИК паяльные станции – это одни из лучших установок в самых разных корпусных исполнениях. Сделать паяльную станцию на инфракрасных подогревающих элементах можно даже в домашних условиях.
Как правило, домашние мастера для нижних нагревателей предпочитают использовать мощные галогеновые лампы. Основные распиновки разъемов, параметры микросхем, модели микроконтроллера, инструкции о том, как из бытового фена сделать паяльный и другая информация доступна в интернете.
tutsvarka.ru
устройство, принцип работы, примеры создания
С появлением микропроцессорной техники возникла необходимость при ремонте сталкиваться с перепайкой BGA микросхем, что привычными методами сделать или крайне сложно, или, чаще, невозможно. Даже фен не всегда поможет справиться с поставленной задачей. Именно поэтому изготовление инфракрасной паяльной станции своими руками будет наилучшей альтернативой и порой единственным актуальным решением.
ИК станция для пайки
Микросхемы BGA (Ball grid array) присутствуют практически в любом современном «умном» устройстве: телефоны, компьютеры, телевизоры, принтеры. В процессе эксплуатации они могут выходить из строя, что требует замены неисправной части на новую. Но такую процедуру осуществить без специального оборудования — задача крайне сложная.
Проблема заключается в том, что производители изобретают всё новые и новые методы для монтажа электронных деталей. И обычный паяльник или фен не всегда смогут помочь в решении такой проблемы. Ведь контактные шарики способствуют высокой теплоотдаче на плату, в результате чего они не могут расплавиться.
Если пытаться поднять температуру до необходимой для их плавления, то появляется риск перегреть микросхему, в результате чего она может выйти из строя. Вследствие перегрева не исключена и возможность повреждения близлежащих деталей. Особенно если их корпусы выполнены из легкоплавких материалов.
Отличным решением может выступить инфракрасная станция. Она позволяет производить замену даже крупных GPU контроллеров. А с широким распространением компьютеров, ноутбуков, материнских плат, видеоадаптеров и другой сложной техники такие работы при ремонте выполняются достаточно часто. И если раньше для замены крупных микросхем можно было использовать термовоздушные станции, то сейчас, когда производители используют бесконтактные методы пайки, единственным оптимальным решением является ИК станция, способная качественно справиться с заменой любой микропроцессорной детали.
Принцип действия
Основными проблемами при перепайке микросхем и контроллеров является или недогрев до температуры плавления контактного материала, или перегрев заменяемой части и её выход из строя.
Так пришла идея нагревать до температуры 100–150 градусов Цельсия непосредственно саму плату. После чего уже производить пайку деталей. Это позволяет качественно снизить теплоотток на текстолит платы, что даёт возможность понижать и «верхние» температуры. А значит, и сама деталь будет меньше подвергаться перегреву.
Производить нагрев можно и термофеном, но использовать инфракрасный паяльник предпочтительнее. Ведь ИК станция позволяет делать это контролируемо, то есть следить и поддерживать «низ» и «верх» температур или использовать рекомендуемый термопрофиль пайки.
Конструктивные особенности
Любые ИК паяльные станции состоят из трёх основных частей. Выглядит всё довольно просто, хотя каждая из них является самостоятельным сложным механизмом, объединённым с общей установкой. Так, любая станция включает в себя:
- Контроллер управления, регулирующий весь процесс нагрева;
- Нижнюю подогревающую часть;
- Верхний подогреватель.
В зависимости от модели и производителя, ИК паяльники могут отличаться лишь техническими характеристиками. Одни делают работу проще, другие, напротив, требуют от пользователя дополнительного внимания и трудозатрат.
Влияет это и на стоимость оборудования. Поэтому, выбирая станцию требуется обращать внимание не только на цену, но и на технические данные, чтобы не переплачивать за ненужный функционал.
Изготовление своими руками
Производствам или лицам, занимающимся ремонтом сложной электронной аппаратуры, вполне можно приобрести для работы заводскую паяльную ИК станцию. А вот любителям или тем, кому такая установка нужна изредка, можно создать её своими руками. И в пользу этого, в первую очередь, говорит цена. Даже приборы китайского производства имеют стоимость от 1 тыс. долларов. Качественные же модели европейских марок от 2 тыс. долларов и выше. Позволить себе столь дорогое удовольствие сможет далеко не каждый.
Касательно самодельной инфракрасной паяльной станции всё выглядит значительно оптимистичнее. По средним расчётам, такой аналог ИК паяльника обойдётся в пределах 80 долларов, что выглядит несравнимо более приемлемо цен на заводские приборы.
Любой человек, занимающийся ремонтом сложной техники, имеет достаточно знаний, чтобы придумать и сконструировать ИК станцию самостоятельно. В связи с этим электронная часть, внешний вид и некоторые возможности могут отличаться. А вот основная конструкция останется в любой модели одинаковой. Именно поэтому не существует единой идеальной схемы, которую можно привести в качестве единственного верного решения. Но для того чтобы понять сам принцип создания ИК паяльника, подойдёт любая модель. А уже основываясь на личных знаниях и предпочтениях, можно убрать или добавить те или иные части.
Первый вариант
В этом варианте будет использоваться двухканальный контроллер.
- Первый канал задействован для платинового терморезистора Pt 100 или обычной термопары.
- Второй канал будет использоваться исключительно термопарой. Каналы контроллера могут работать в автоматическом или ручном режиме.
Температура может поддерживаться в пределах от 10 до 255 градусов Цельсия. Термопары или датчик и термопара посредством обратной связи контролируют эти параметры в автоматическом режиме. В ручном режиме будет регулироваться мощность на каждом из каналов от 0 до 99 процентов.
Память контроллера будет содержать 14 различных термопрофилей для работы с BGA микросхемами. Семь из них предназначены для свинецсодержащих сплавов, а другие семь для припоя без содержания свинца.
В случае со слабыми нагревателями верхний может не успевать за термопрофилем. В таком случае контроллер поставит выполнение на паузу и будет дожидаться, пока наберётся необходимая температура.
Также контроллер очень удобно выполняет термопрофиль на основании температуры преднагрева всей платы. Если по той или иной причине снять чип не получилось, то можно повторно запустить его с более высокой температурой.
Силовой блок, изображённый на схеме, имеет транзисторный ключ для верхнего нагрева и семисторный для нижнего. Хотя приемлемо использование двух транзисторных или симисторных. Участок, отмеченный красным пунктиром, можно не собирать, если рассчитывается использование двух термопар.
Для теплоотвода от ключей можно использовать радиатор с активным охлаждением от любой техники. Главное, чтобы он подходил под конструкцию моделируемого аппарата. Нижний нагреватель будет состоять из девяти галогеновых ламп номиналом 1500 Вт 220–240в R7S 254 мм. Должно получиться три части по три лампы, соединённых последовательно. Провода лучше использовать высокотемпературные силиконовые на 220 вольт.
Корпус собирается из стеклотекстолита или любого другого похожего материала и усиливается алюминиевыми уголками. А также придётся купить и вакуумный насос. Для более эстетичного внешнего вида можно использовать ИК стекло на нижней панели. Но здесь существует сразу несколько отрицательных моментов: слишком медленный нагрев и остывание, и вся конструкция в процессе работы чересчур нагревается. Хотя наличие стекла не только делает прибор более привлекательным, но и удобным, так как платы можно класть прямо на него.
Стойка выполняется из алюминиевого швеллера для стоек. Подготавливаются вакуумный пинцет и трубка для него, термопара и стойки. Верхний нагреватель рекомендуется сделать из ELSTEIN SHTS/100 800W. Когда все детали готовы, их нужно разместить в корпусе и можно переходить к настройке.
Нагреватели устанавливаются на расстоянии 5–6 сантиметров от плат. Если температурный выбег больше трёх градусов, то стоит понизить мощность верхнего нагревателя.
Второе решение
В качестве второго варианта можно предложить конструкцию, отличающуюся лишь внутренними составляющими. И сначала стоит подготовить все необходимые комплектующие:
- Верхний нагреватель – ИК головка на 450 Вт;
- Нижний нагреватель – четырёхламповый галогеновый обогреватель 1800 Вт;
- Уголки из алюминия;
- Материал для корпуса – стеклотекстолит, корпус от старой аппаратуры, ПК или другое подобное;
- Стальная проволока;
- Спиральный шланг для душа;
- Ножка от настольной лампы;
- Плата Arduino Atmega 2560;
- Две термопары;
- Два твердотельных реле;
- Блок питания с 220 вольт на 5 вольт. Подойдёт от зарядного устройства для телефона;
- Зуммер на пять вольт;
- Символьный дисплей;
- Гайки, винтики, провода и другая необходимая мелочь.
Главное, сразу определиться с видом корпуса. Естественно, что много зависит от наличия подходящего материала. Поэтому именно от этого стоит отталкиваться, когда приходит время располагать комплектующие внутри.
Теперь нужно взять галогеновый обогреватель. Возможно получится найти уже старый, так как его необходимо разобрать и извлечь рефлекторы и галогеновые лампы. Сами лампы разбирать не нужно. Теперь всё это потребуется поместить в заготовленный корпус. Используется всего 4 лампы по 450 ватт, подключаемых параллельно. Провода предпочтительнее использовать те же, которыми они уже были подключены. Если по каким-либо причинам использовать их возможности нет, то придётся купить дополнительно термостойкие.
Сразу придётся подумать и о системе удержания плат. Конкретные рекомендации давать здесь сложно. Ведь всё зависит от корпуса. Но хорошо бы использовать алюминиевые профили, в которые не жёстко вставляются болты с гайками таким образом, чтобы впоследствии можно было ими зажимать печатные платы и, одновременно, была возможность регулировки под разные размеры плат. Термопары, контролирующие заданную температурную схему в нижнем нагревателе, лучше пропустить в душевой шланг. Это даст подвижность и удобство в процессе работы и монтажа.
Роль верхнего нагревателя будет исполнять керамический мощностью 450 ватт. Такой можно купить как запчасть для ИК станций. Здесь же нужно позаботиться и о корпусе, так как именно он обеспечивает правильный и качественный нагрев. Сделать его можно из тонкого листового железа, согнув нужным образом, в зависимости от формы и размера нагревателя.
Теперь нужно подумать и о креплении верхнего нагревателя. Так как он должен быть подвижным, причём перемещаться не только вверх или вниз, но и под разными углами. Отлично подойдёт стойка от настольной лампы. Закрепить её можно любым удобным способом.
Пришло время заняться контроллером. Для него тоже понадобиться отдельный корпус. Если есть подходящий уже готовый, то можно использовать его. В противном случае придётся его сделать самостоятельно всё из того же тонкого металла. Твердотельные реле нуждаются в охлаждении, поэтому стоит установить к ним радиатор и вентилятор.
Так как автоматической настройки в контроллере нет, то значения P, I и D придётся вводить вручную. Здесь есть четыре профиля, для каждого отдельно устанавливается количество шагов, скорость роста температуры, время и шаг ожидания, нижний порог, целевая температура и значения для верхнего и нижнего нагревателя.
220v.guru
Самодельная инфракрасная паяльная станция. Схема
Многие специалисты в вопросе, какая паяльная станция лучше, делают выбор в пользу инфракрасных паяльных агрегатов. В этом оборудовании вместо потока горячего воздуха для нагревания деталей используются инфракрасные волны, передаваемые посредством невидимого глазу безопасного излучения. Подобные паяльные станции подходят для работы с любыми компонентами, так как обеспечивают локальный нагрев элементов даже в условиях ограниченного пространства плат. Современные инфракрасные приборы, например, от компаний Achi, Scottle и Jovy, представляют собой сложные многофункциональные комплексы, оснащенные системами охлаждения, мониторами для трансляции параметров работы, панелями управления и т.д. По сравнению с термовоздушными паяльными станциями они обладают следующими преимуществами:
Основные недостатки инфракрасных паяльных станций – это их высокая стоимость и сложность. Но следует понимать, что это оборудование считается профессиональным, и его функционал может остаться невостребованным в бытовых условиях.
Часто в своих видеороликах канал Sovering TVi рассказывал о том, что собирается собрать инфракрасную паяльную станцию. Уже практически заключительный этап перед тем, как ее будем собирать окончательно.
Радиодетали, паяльные станции ИК и другие в этом китайском магазине.
Перед тем, как все собирать, прикупил сопутствующие материалы — термопара, для измерения температуры. Вакуумный пинцет тоже прикупил, обзор попозже. Он уже есть готовый, нужно смонтировать, не было времени. Димеры, эти 2 димера, тоже обзорчик делал, кому интересно можете посмотреть на канале. Еще прикупил такие трафареты.
Купил универсальные, так пока учиться пробовать, поэтому такие. В комплекте еще была такая, тоже обзор чуть попозже, материал уже есть нужно обработать и сделать.
Верхний нагреватель сделал из блока питания старого, такой маленький валялся. Его раскрутилась, чтобы показать вам, что внутри. Все припаял, спаял, скрутил. Сюда поставим где-нибудь диммер, чтобы можно было не выносить на переднюю панель, а управлять напрямую. Отдельно управляться с кнопкой с отдельным шнуром питания. Нижний нагреватель со своим питанием и тоже потом, если что-то не понравится, переделывать. Пока все так выглядит. Тоже и коробку переделывать.
Он будет прикручивается сюда и штанга. Такая ножка. Дроссель, точнее блок питания для лампочки подсветки. Подсветку нормальную, тоненькую. Блок питания для нее, еще дополнительный свет. Про диммеры рассказал, кнопочку включения питания для нижнего нагревателя какую-то из этих. Уголки, на которых ляжет верхний лист, снимем верхний лист посмотрим, что внутри, из чего его собрал. Эту штучку открутим.
Продолжение с 4 минуты про самодельную рабочую ИК паяльную станцию.
С появлением микропроцессорной техники возникла необходимость при ремонте сталкиваться с перепайкой BGA микросхем, что привычными методами сделать или крайне сложно, или, чаще, невозможно. Даже фен не всегда поможет справиться с поставленной задачей. Именно поэтому изготовление инфракрасной паяльной станции своими руками будет наилучшей альтернативой и порой единственным актуальным решением.
ИК станция для пайки
Микросхемы BGA (Ball grid array) присутствуют практически в любом современном «умном» устройстве: телефоны, компьютеры, телевизоры, принтеры. В процессе эксплуатации они могут выходить из строя, что требует замены неисправной части на новую. Но такую процедуру осуществить без специального оборудования — задача крайне сложная.
Проблема заключается в том, что производители изобретают всё новые и новые методы для монтажа электронных деталей. И обычный паяльник или фен не всегда смогут помочь в решении такой проблемы. Ведь контактные шарики способствуют высокой теплоотдаче на плату, в результате чего они не могут расплавиться.
Если пытаться поднять температуру до необходимой для их плавления, то появляется риск перегреть микросхему, в результате чего она может выйти из строя. Вследствие перегрева не исключена и возможность повреждения близлежащих деталей. Особенно если их корпусы выполнены из легкоплавких материалов.
Отличным решением может выступить инфракрасная станция. Она позволяет производить замену даже крупных GPU контроллеров. А с широким распространением компьютеров, ноутбуков, материнских плат, видеоадаптеров и другой сложной техники такие работы при ремонте выполняются достаточно часто. И если раньше для замены крупных микросхем можно было использовать термовоздушные станции, то сейчас, когда производители используют бесконтактные методы пайки, единственным оптимальным решением является ИК станция, способная качественно справиться с заменой любой микропроцессорной детали.
Принцип действия
Основными проблемами при перепайке микросхем и контроллеров является или недогрев до температуры плавления контактного материала, или перегрев заменяемой части и её выход из строя.
Так пришла идея нагревать до температуры 100–150 градусов Цельсия непосредственно саму плату. После чего уже производить пайку деталей. Это позволяет качественно снизить теплоотток на текстолит платы, что даёт возможность понижать и «верхние» температуры. А значит, и сама деталь будет меньше подвергаться перегреву.
Производить нагрев можно и термофеном, но использовать инфракрасный паяльник предпочтительнее. Ведь ИК станция позволяет делать это контролируемо, то есть следить и поддерживать «низ» и «верх» температур или использовать рекомендуемый термопрофиль пайки.
Конструктивные особенности
Любые ИК паяльные станции состоят из трёх основных частей. Выглядит всё довольно просто, хотя каждая из них является самостоятельным сложным механизмом, объединённым с общей установкой. Так, любая станция включает в себя:
- Контроллер управления, регулирующий весь процесс нагрева;
- Нижнюю подогревающую часть;
- Верхний подогреватель.
В зависимости от модели и производителя, ИК паяльники могут отличаться лишь техническими характеристиками. Одни делают работу проще, другие, напротив, требуют от пользователя дополнительного внимания и трудозатрат.
Влияет это и на стоимость оборудования. Поэтому, выбирая станцию требуется обращать внимание не только на цену, но и на технические данные, чтобы не переплачивать за ненужный функционал.
Изготовление своими руками
Производствам или лицам, занимающимся ремонтом сложной электронной аппаратуры, вполне можно приобрести для работы заводскую паяльную ИК станцию. А вот любителям или тем, кому такая установка нужна изредка, можно создать её своими руками. И в пользу этого, в первую очередь, говорит цена. Даже приборы китайского производства имеют стоимость от 1 тыс. долларов. Качественные же модели европейских марок от 2 тыс. долларов и выше. Позволить себе столь дорогое удовольствие сможет далеко не каждый.
Касательно самодельной инфракрасной паяльной станции всё выглядит значительно оптимистичнее. По средним расчётам, такой аналог ИК паяльника обойдётся в пределах 80 долларов, что выглядит несравнимо более приемлемо цен на заводские приборы.
Любой человек, занимающийся ремонтом сложной техники, имеет достаточно знаний, чтобы придумать и сконструировать ИК станцию самостоятельно. В связи с этим электронная часть, внешний вид и некоторые возможности могут отличаться. А вот основная конструкция останется в любой модели одинаковой. Именно поэтому не существует единой идеальной схемы, которую можно привести в качестве единственного верного решения. Но для того чтобы понять сам принцип создания ИК паяльника, подойдёт любая модель. А уже основываясь на личных знаниях и предпочтениях, можно убрать или добавить те или иные части.
Первый вариант
В этом варианте будет использоваться двухканальный контроллер.
- Первый канал задействован для платинового терморезистора Pt 100 или обычной термопары.
- Второй канал будет использоваться исключительно термопарой. Каналы контроллера могут работать в автоматическом или ручном режиме.
Температура может поддерживаться в пределах от 10 до 255 градусов Цельсия. Термопары или датчик и термопара посредством обратной связи контролируют эти параметры в автоматическом режиме. В ручном режиме будет регулироваться мощность на каждом из каналов от 0 до 99 процентов.
Память контроллера будет содержать 14 различных термопрофилей для работы с BGA микросхемами. Семь из них предназначены для свинецсодержащих сплавов, а другие семь для припоя без содержания свинца.
В случае со слабыми нагревателями верхний может не успевать за термопрофилем. В таком случае контроллер поставит выполнение на паузу и будет дожидаться, пока наберётся необходимая температура.
Также контроллер очень удобно выполняет термопрофиль на основании температуры преднагрева всей платы. Если по той или иной причине снять чип не получилось, то можно повторно запустить его с более высокой температурой.
Силовой блок, изображённый на схеме, имеет транзисторный ключ для верхнего нагрева и семисторный для нижнего. Хотя приемлемо использование двух транзисторных или симисторных. Участок, отмеченный красным пунктиром, можно не собирать, если рассчитывается использование двух термопар.
Для теплоотвода от ключей можно использовать радиатор с активным охлаждением от любой техники. Главное, чтобы он подходил под конструкцию моделируемого аппарата. Нижний нагреватель будет состоять из девяти галогеновых ламп номиналом 1500 Вт 220–240в R7S 254 мм. Должно получиться три части по три лампы, соединённых последовательно. Провода лучше использовать высокотемпературные силиконовые на 220 вольт.
Корпус собирается из стеклотекстолита или любого другого похожего материала и усиливается алюминиевыми уголками. А также придётся купить и вакуумный насос. Для более эстетичного внешнего вида можно использовать ИК стекло на нижней панели. Но здесь существует сразу несколько отрицательных моментов: слишком медленный нагрев и остывание, и вся конструкция в процессе работы чересчур нагревается. Хотя наличие стекла не только делает прибор более привлекательным, но и удобным, так как платы можно класть прямо на него.
Стойка выполняется из алюминиевого швеллера для стоек. Подготавливаются вакуумный пинцет и трубка для него, термопара и стойки. Верхний нагреватель рекомендуется сделать из ELSTEIN SHTS/100 800W. Когда все детали готовы, их нужно разместить в корпусе и можно переходить к настройке.
Нагреватели устанавливаются на расстоянии 5–6 сантиметров от плат. Если температурный выбег больше трёх градусов, то стоит понизить мощность верхнего нагревателя.
Второе решение
В качестве второго варианта можно предложить конструкцию, отличающуюся лишь внутренними составляющими. И сначала стоит подготовить все необходимые комплектующие:
- Верхний нагреватель – ИК головка на 450 Вт;
- Нижний нагреватель – четырёхламповый галогеновый обогреватель 1800 Вт;
- Уголки из алюминия;
- Материал для корпуса – стеклотекстолит, корпус от старой аппаратуры, ПК или другое подобное;
- Стальная проволока;
- Спиральный шланг для душа;
- Ножка от настольной лампы;
- Плата Arduino Atmega 2560;
- Две термопары;
- Два твердотельных реле;
- Блок питания с 220 вольт на 5 вольт. Подойдёт от зарядного устройства для телефона;
- Зуммер на пять вольт;
- Символьный дисплей;
- Гайки, винтики, провода и другая необходимая мелочь.
Главное, сразу определиться с видом корпуса. Естественно, что много зависит от наличия подходящего материала. Поэтому именно от этого стоит отталкиваться, когда приходит время располагать комплектующие внутри.
Теперь нужно взять галогеновый обогреватель. Возможно получится найти уже старый, так как его необходимо разобрать и извлечь рефлекторы и галогеновые лампы. Сами лампы разбирать не нужно. Теперь всё это потребуется поместить в заготовленный корпус. Используется всего 4 лампы по 450 ватт, подключаемых параллельно. Провода предпочтительнее использовать те же, которыми они уже были подключены. Если по каким-либо причинам использовать их возможности нет, то придётся купить дополнительно термостойкие.
Сразу придётся подумать и о системе удержания плат. Конкретные рекомендации давать здесь сложно. Ведь всё зависит от корпуса. Но хорошо бы использовать алюминиевые профили, в которые не жёстко вставляются болты с гайками таким образом, чтобы впоследствии можно было ими зажимать печатные платы и, одновременно, была возможность регулировки под разные размеры плат. Термопары, контролирующие заданную температурную схему в нижнем нагревателе, лучше пропустить в душевой шланг. Это даст подвижность и удобство в процессе работы и монтажа.
Роль верхнего нагревателя будет исполнять керамический мощностью 450 ватт. Такой можно купить как запчасть для ИК станций. Здесь же нужно позаботиться и о корпусе, так как именно он обеспечивает правильный и качественный нагрев. Сделать его можно из тонкого листового железа, согнув нужным образом, в зависимости от формы и размера нагревателя.
Теперь нужно подумать и о креплении верхнего нагревателя. Так как он должен быть подвижным, причём перемещаться не только вверх или вниз, но и под разными углами. Отлично подойдёт стойка от настольной лампы. Закрепить её можно любым удобным способом.
Пришло время заняться контроллером. Для него тоже понадобиться отдельный корпус. Если есть подходящий уже готовый, то можно использовать его. В противном случае придётся его сделать самостоятельно всё из того же тонкого металла. Твердотельные реле нуждаются в охлаждении, поэтому стоит установить к ним радиатор и вентилятор.
Так как автоматической настройки в контроллере нет, то значения P, I и D придётся вводить вручную. Здесь есть четыре профиля, для каждого отдельно устанавливается количество шагов, скорость роста температуры, время и шаг ожидания, нижний порог, целевая температура и значения для верхнего и нижнего нагревателя.
https://220v.guru
izobreteniya.net
Инфракрасная паяльная станция своими руками: устройство, пайка
Радиолюбителям рано или поздно приходится сталкиваться с пайкой элементов посредством массива шариков. BGA способ пайки используется повсеместно в массовых производствах различной техники. Для монтажа используется инфракрасный паяльник, который производит соединение деталей бесконтактным способом. Готовые модификации стоят дорого, а более дешевые аналоги не обладают достаточным функционалом, поэтому возможно изготовить паяльник в домашних условиях.
Инфракрасная паяльная станция своими рукамиОписание процесса ИК пайки
Принцип работы инфракрасной паяльной станции заключается в воздействии сильными волнами длиной 2-7 мкм на элемент. Устройство для пайки самодельными ИК паяльными станциями как самодельными, так и приобретаемыми, состоит из нескольких элементов:
- Нижний нагреватель.
- Верхний нагреватель, отвечающий за основное воздействие на материалы.
- Конструкция держателя платы, размещенная на столе.
- Контроллер температуры, состоящий из программируемого элемента и термопары.
Длина волны, напрямую зависит от температурных показателей источника энергии. Материалы в различной форме подвергаются пайке с помощью ИК станции, сделанной своими руками, существуют основные параметры передачи энергии, непрозрачность, отражение, полупрозрачность и прозрачность. Перед изготовлением ИК паяльной станции своими руками нужно понимать, что существуют некоторые недостатки данных систем:
- Разная степень поглощения энергии компонентами ведет за собой неравномерный прогрев.
- Каждая плата ввиду различных характеристик требует подбора температур, в противном случае, компоненты перегреваются, выходят из строя.
- Наличие «мертвой зоны», где инфракрасная энергия не достигает требуемого объекта.
- Обязательное условие защиты поверхностей остальных элементов от испарения флюсов.
Нагревание происходит за счет передачи тепла к монтажной плате. Тепловое воздействие инфракрасной станцией происходит поверх детали, температуры бывает не достаточно, поэтому конструкция подразумевает нагрев нижней части. Нижняя часть состоит из термостола, процесс пайки может осуществляться посредством спокойного инфракрасного излучения, либо потоком воздуха.
Инфракрасная паяльная станция своими руками
Профессиональное оборудование стоит достаточно дорого, более дешевые аналоги не обладают достаточным функционалом. Для экономии средств, выполнения нужных операций с BGA контроллерами, возможно изготовить инфракрасную паяльную станцию своими руками. Сборка возможна из доступных на рынке и подручных материалов. Конструкция представляет собой изготовленный из старого светильника термостол, оснащенный лампами галогенового типа. Контроллер и верхний нагреватель приобретается на рынке или собирается из старых запасных частей.
Инструменты для изготовления инфракрасного паяльника
Термостол потребует наличие отражателей, галогеновых ламп, размещенных в корпусе из профиля или листового металла. При изготовлении инфракрасной паяльной станции своими руками, стоит придерживаться чертежей, которые возможно разработать самостоятельно или позаимствовать у других исполнителей. Обязательно корпус снабжается местом для термопары, которая передает информацию на контролер для предотвращения резких перепадов температуры, избыточного нагрева материала.
Сборка ИК паяльной станции подразумевает самодельные конструкции в виде крепежа из штатива. Контроль температуры нагревательного узла производится второй термопарой. Устанавливается параллельно с нагревателем, штатив закрепляется на панели таким способом, чтобы ИК элемент можно было перемещать над поверхностью термостола. Расположение платы производится выше галогеновых ламп на 2-3 см, в корпусе термостола. Крепление производится кронштейнами, для изготовления возможно использовать ненужный алюминиевый профиль.
Принципиальная схема контроллера для инфракрасной паяльной станции своими руками
Изготовление паяльной лампы своими руками в первую очередь потребует корпус. Для охлаждения системы требуется монтаж одного мощного или нескольких кулеров, материал желательно выбрать из оцинкованной стали. После полной сборки производится наладка системы путем запуска схемы, отладки устройства.
Нижний подогрев
Нижний подогрев может быть изготовлен несколькими способами, но гораздо лучшим вариантом является использование галогеновых ламп. Рациональным решением является установка своими руками ламп суммарной мощностью от 1 кВт. По бокам конструкции устанавливаются порожки, которые зафиксируют плату. Установка материалов для пайки производится на швеллер, для более мелких деталей используются подложки или прищепки.
Нижний подогрев
Верхний подогрев
Известно, что верхний нагреватель подходящего качества невозможно изготовить своими руками. Для достижения наилучшего результата в процессе ИК пайки, необходимо воспользоваться керамическими нагревательными элементами. Для инфракрасной паяльной станции, изготовленной своими руками оптимальным вариантом является использование нагревателя ELSTEIN. Производитель показывает наилучшие результаты, спектр излучения идеально подходит для замены BGA плат, других деталей. Не рекомендуется экономить на покупке верхнего нагревателя — обогревателя при сборке паяльной станции своими руками, т.к. при работе некачественным инструментом возможно повреждение платы или собранной конструкции.
Верхний подогрев
Конструкция для верхнего подогрева возможна из самодельной станины. Достаточно иметь регулировку по высоте и широте для комфортной работы на инфракрасной паяльной станции, изготовленной своими руками. К штативу крепится термопара для контроля температуры.
Блок управления
Корпус контроллера подбирается по размерам в соответствие с устанавливаемыми деталями. Подходящим вариантом может оказаться кусок листового метала, который без труда возможно отрезать ножницами по металлу. Размещается в блоке управления также вентиляторы, различные кнопки, а также дисплей и сам контроллер. В роли контроллера выступает Arduino, функциональность вполне достаточна для выполнения пайки BGA схем своими руками.
Блок управления
Детали для самодельного прибора
Перед сборкой любого оборудования своими руками, необходимо подготовить материалы и инструменты. Для инфракрасного паяльника понадобятся:
- Комплект галогеновых ламп, количество которых зависит от формы будущего нижнего нагревателя паяльной станции, оптимальное количество подбирается в диапазоне от 4 до 6 штук.
- Керамическая инфракрасная головка мощностью не менее 400 ватт для верхнего нагревателя.
- Шланг от душевой лейки для проводов, алюминиевые уголки.
- Стальная проволока, крепежный элемент от старого фотоаппарата или настольной лампы для изготовления штатива.
- Контроллер Arduino, 2 реле и термопары, а также блок питания выходом 5 вольт, который можно изготовить от зарядного устройства мобильного телефона.
- Винты, разъемы и дополнительные периферии.
Инфракрасная паяльная станция своими руками на основе Arduino
В процессе сборки понадобятся чертежи, разобрать которые помогут элементарные знания в электронике.
Применение и устройство
Инфракрасный паяльник используется в основном при условиях отсутствия доступа к заменяемым компонентам. Применяется при замене мелких деталей, основным достоинством является отсутствие нагаров и прочих отложений, как при работе обычным паяльником, а также малая возможность повредить соседние элементы. Для домашнего использования возможно изготовить паяльник своими руками, используя прикуриватель от автомобиля.
Инфракрасная паяльная станция промышленного производства
Работа устройства происходит при питании 12 вольт, такое напряжения возможно получить путем использования преобразователя или не нужного блока питания для компьютера.
Изготовление
Перед сборкой паяльной станции, извлекается из корпуса прикуривателя нагревательный элемент. К контактам питания присоединяются провода питания, к центральному проводу возможно подвести медный провод с изоляцией. Сделать паяльник не составит большого труда, достаточно изолировать соединение на расстоянии от нагревательного элемента, возможно использовать термоусадочную трубку.
Термоусадочная трубка
Корпус производится из тугоплавкого материала. Возможно воспользоваться нерабочим паяльником или приобрести кусок стали. Необходимо следить за отсутствием соприкосновения проводов. Важно понимать, что подобного рода устройство используется при незначимых работах, так как температурные пороги, другие параметры не контролируются.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
как создать своими руками, пошаговая инструкция
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:
- Четырёхламповый галогеновый нагреватель ~1800w (в качестве нижнего подогрева)
- 450w керамический ИК (верхний нагреватель)
- Алюминиевые рейки для занавесок
- Спиральный кабель для душа
- Прочная толстая проволока
- Ножка от настольной лампы
- Плата Ардуино ATmega2560
- 2 платы SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K (или сделайте сами, как сделал я)
- 2 термопары типа K
- Блок питания постоянного тока 220 на 5v, 0.5A
- Буквенный модуль LCD 2004
- 5v пищалка
Шаг 1: Нижний нагреватель: отражатель, лампы, корпус
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.
Шаг 2: Нижний нагреватель: система крепления плат
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.
Шаг 3: Нижний нагреватель: держатели термопары
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.
Шаг 4: Верхний нагреватель: керамическая пластина
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.
Шаг 5: Верхний нагреватель: держатель
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.
Шаг 6: ПИД-регулятор на Ардуино
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.
Код на Дропбоксе: Ссылка
masterclub.online
Самодельная инфракрасная паяльная станция | TehnoStation
Инфракрасная паяльная станция представляет самое современное устройство для пайки сложных элементов. Инфракрасное излучение, за счет концентрации пучка излучения инфракрасного спектра, позволяет избежать механических повреждений и перегрева компонентов.
Паяльная станция (я ее назвал IR101, первое, что пришло в голову) предназначена для пайки BGA чипов, сложных микросхем (имеющих большое количество выводов и большую площадь интеграции), а так же в труднодоступных местах, с использованием свинцового и безсвинцового припоя (температурный диапазон пайки от 170 до 400 град С). Станция имеет как ручной режим пайки, так и автоматический. В каждый режим можно вносить корректировки до пайки и в момент выполнения.
Из чего состоит.
Станция состоит из платформы, с передвижным штативом, двумя нагревателями (верхний и нижний), блока управления, температурного датчика и регулируемой системой крепления плат.
Верхний нагреватель керамический, мощностью 450W, размещен в дюралевом корпусе. Корпус с верхним нагревателем вентилируется кулером, который так же отводит вредные испарения флюса от места пайки. Положение верхнего нагревателя меняется по высоте колесиком, расположенным на подвижном штативе.
Нижний нагреватель галогенный, мощностью 150W, размещен в стальном корпусе и защищен алюминиевой сеткой.
Датчик температуры закреплен на профиле от зажима плат, состоит из термопары и цифрового блока, для расчета температуры.
Блок управления состоит из платы управления, блока питания электронной части устройства, твердотелого реле (для управления верхним нагревателем), электромагнитного реле (для управления нижним подогревателем), светодиодов (для индикации работы нагревателей), защитного предохранителя (15А), дисплея и кнопок управления.
Паяльная станция IR101 самодельная, за основу конструкции взят старый фотоувелечитель. С фотоувеличителя снято все лишнее, изготовлена верхняя крышка из пластика и алюминиевая пластина для крепления верхнего нагревателя. Установлен кулер 12В. Нижний подогреватель изготовлен из галогенного прожектора и корпуса от блока питания компьютера. Стекло прожектора снято, вместо него установлена металлическая сетка. Верхний подогреватель керамический, используется в современных паяльных станциях. Система держателя плат выполнена из алюминиевых профилей и стержней, собранные на заклепки и винты.
Фиксация подвижных частей осуществляется винтами, взятыми с фоувеличителя. Поверх планок наклеены полоски из термостойкого силикона. Зажимы изготовлены из крокодилов, обтянутых силиконовыми трубками. Блок управления работает на микроконтроллере Atmega 328P. Термодатчик состоит из термопары типа «К» и контроллера MAX6675, для преобразования данных с термопары в цифровое значение.
Как работает.
Станция имеет два режима работы: автоматический (точнее полуавтоматический) и ручной. Автоматический режим используется в большинстве случаев при пайке BGA чипов или планарных микросхем. Ручной чаще необходим для выполнения особых задач ( к примеру необходимо прогреть плату или конкретное место на плате с безсвинцовым припоем, для пайки элементов с помощью паяльника или термофена).
Главное меню
Автоматический режим.
Использует заранее настроенный профиль (можно записать 4 профиля), в котором задаются следующие параметры:
t1 (69-230 гр.С) – температура нижнего подогрева (температура прогрева платы перед пайкой). Необходим для уменьшения разности температур на поверхности платы, тем самым, исключая деформацию платы, при локальном нагреве верхнем нагревателем. Примечание: максимальное значение можно установить до 230гр. С, однако, прибор способен быстро и легко прогревать плату до 130гр, выше будет греть долго и может повредить плату в результате длительного нагрева.
T1 (1-20 мин) – время достижения температуры t1. За какое время нижний подогреватель выйдет на нужную температуру. Если выставлять больше, плата будет разогреваться плавно, что более предпочтительно. Слишком большое время нежелательно для некоторых деталей платы (например, электролитических конденсаторов).
t2 (170-400 гр.С) – температура верхнего подогрева (температура места пайки). Температура выбирается исходя из температуры плавления припоя, используемого на плате. Чаще подбирается практически, использую данные по режимам пайки конкретной платы, или опытным путем.
T2 (1-20 мин) – время выхода на температуру t2. За какое время верхний нагреватель нагреет место пайки. Большее время благоприятней для пайки, т.к. плавно и равномерно прогревает все контактные площадки. Слишком большое время может приводить к деградации паяемой детали, а так же деталей расположенных поблизости.
T3 (1-20 мин) – время остывания. За какое время плата остынет до 50гр С. Необходимо для более качественной пайки (исключает холодный спай), препятствует деформации платы.
Параметры устанавливаются в пункте «режим» (первый пункт главного меню). Кнопками «<», «>» устанавливается необходимое значение. Кнопка «Ввод» переходит к следующему значению. После установки всех параметров, программа предлагает сохранить настройки в один из 4 профилей. При нажатии кнопки «Назад», данные не сохраняются и программа возвращается в главное меню.
Запустить автоматический режим можно выбрав из главного меню пункт «Пуск».
После чего появится окно выбора профиля.
Выбрав профиль, нажимаем «Ввод», программа запускает режим пайки, который включает в себя 4 операции:
1) плавно прогревает плату снизу до нужной температуры,
2) плавно прогревает место пайки сверху до температуры пайки (нижний подогреватель продолжает работать),
3) переходит в режим пайки, в котором поддерживается необходимое время нужная температура, чтобы успеть выполнить операцию монтажа или демонтажа детали,
4) плавно остужает плату, использую только нижний подогреватель, для поддержания температуры.
В автоматическом режиме отображается на дисплее текущая операция, время с начала операции, фактическая температура. Два световых индикатора под дисплеем сигнализируют, о том, какой подогреватель работает в данный момент. Переход к следующей операции сопровождаются звуковым оповещением (если данная настройка включена в пункте «Настройки»).
Каждую операцию можно пропустить и перейти на следующую, не дожидаясь её окончания при помощи нажатия кнопки «Ввод» в течении 2 сек. При нажатии кнопки «Назад» в течении 2 сек, паяльная станция останавливает работу и переходит в главное меню.
Ручной режим.
Использует параметры, которые можно менять в реальном времени и содержит две операции (прогрев платы и прогрев места пайки). Перейти в него можно из главного меню режим «Ручная». После перехода на дисплее отобразиться текущая операция (нижний прогрев).
Кнопками «<», «>» можно установить необходимую температуру. Нажатие на кнопку «Ввод» переведет программу к следующей операции (верхний прогрев), оставляя нижний прогрев включенным, а нажатие «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.
Во второй операции нажатие «Ввод» или «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.
Настройки паяльной станции.
Для перехода к настройкам необходимо в главном меню выбрать пункт «Настройки».
Откроется меню настроек. Переход по пунктам осуществляется кнопками «<», «>». Изменение значений кнопкой «Ввод». Кнопка «Назад» сохраняет настройки и выходит в главное меню.
Теперь подробней о настройках:
«Гист» — устанавливает гитерезис. Отклонение от заданной температуры в градусах цельсия.
«Звук» — отключает/включает звуковые оповещения.
«Датчики» — устанавливает количество датчиков (данный прибор может брать значения с двух датчиков, устанавливаемых сверху и снизу платы).
«Пайка» — время операции пайки в автоматическом режиме (время поддержания постоянной температуры t2).
Заключение.
Вот и все, что касается работы прибора. Все настраиваемые значения позволяют работать как большинство современных профессиональных станций. Самое главное отличие, что контроль ведется без помощи компьютера. Посчитал это предпочтительней, так как станцию можно разместить где угодно и не зависеть от других устройств. Второй момент – в большинстве станций устанавливается не время набора температуры, а скорость ее роста. Абсолютно одно и тоже, но по мне удобней использовать именно время выхода на рабочую температуры (более понятней выйти на 200град за 5 мин, чем установить скорость набора 0,666 град/сек). В профессиональных станциях нижний подогреватель используется тоже керамический. Конечно он лучше, чем галогенный, но и дороже раз в 15 раз. А одной из главных целей создания устройства – сделать недорогое, выполняющее все необходимые задачи устройство. Так же в дорогих станциях установлены камеры, лазерные линейки, дополнительное освещение и т.д. Все это можно было без особых проблем и сюда добавить, но огромной пользы от них не будет, а цена поднимется значительно.
О том, как использовать данную станцию и опыт работы с ней можно ознакомиться в статье Работа на паяльной станции IR101.
Самодельная станция с полноценным керамическим нижним подогревателем IR101.02.
Если кого-то заинтересовала данная станция, могу недорого продать. По вопросам продажи и изготовления, пишите на почту ([email protected]) или оставляйте комментарий.
на Ваш сайт.
tehnostation.ru