Паяльный столик своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Около двух лет назад я разместил статью ИК паяльная станция своими руками. Данная статья вызвала интерес у многих радиолюбителей. Но к сожалению после повторения ИК паяльной станции не обошлось без замечаний в плане работы станции, которые я постарался устранить в данной версии станции:
- применены аналоговые усилители термопары AD8495 со встроенной компенсацией холодного спая, в следствие чего увеличена точность показания температуры
- проблема с выходом из строя транзисторов нижнего нагревателя решена при помощи симисторного регулятора мощности
- доработана прошивка (которая совместима с прошлой версией станции). После запуска термопрофиль начинает выполняться с той температуры, до которой преднагрета плата, что экономит много времени. Отдельная благодарность Андрею за корректировку и адаптацию прошивки под китайские дисплеи.
- добавлен вакуумный пинцет
- корпус паяльной станции полностью переработан. Конструкция станции получилась очень симпатичной, более устойчивой и надежной, на рабочем столе занимает меньше места. В одном корпусе совмещено все необходимое, - нижний нагреватель, верхний нагреватель, вакуумный пинцет и сам контроллер.

Описание конструкции

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор PT100. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже.

Для свинецсодержащего припоя максимальная температура термопрофиля: - 1 термопрофиль - 190C о , 2 - 195C о , 3 - 200C о , 4 - 205C о , 5 - 210C о , 6 - 215C о , 7 - 220C о

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о , 9 - 230C о , 10 - 235C о , 11 - 240C о , 12 - 245C о , 13 - 250C о , 14 - 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптации контроллера для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер начинает выполнять термопрофиль с той температура, до которой преднагрета плата. Это очень удобно, и позволяет оперативно перезапустить термопрофиль в случае, например, если была температура недостаточна для снятия чипа, то можно выбрать термопрофиль с температурой повыше, и тут же снять чип со второй попытки.

На схеме применен комбо силовой блок, состоящий из транзисторного ключа для верхнего нагревателя, и симисторного для нижнего нагревателя. Хотя, например можно использовать 2 транзисторных, или 2 симисторных ключа.

Я использовал 2 готовых модуля на AD8495, купленных на Aliexpress. Правда модули нужно немного доработать. Смотрим фото ниже.

Не обращаем внимания на то, что модуль на втором фото повернут на 90 градусов. Пришлось развернуть, так как модули у меня упирались в силовой блок. Разъемы для термопар использованы заводские.

Тем, кто не планирует в дальнейшем использовать платиновый терморезистор, то часть схемы выделенную красной пунктирной линией можно не собирать.

Печатные платы силового блока и контроллера.

Для охлаждения силовых ключей я применил радиатор от видеокарты с активным охлаждением.

Далее на фото будет виден этап сборки паяльной станции, как конструктора. Все материалы куплены в крупном строймагазине. Передняя и задняя панель сделаны из стеклотекстолита, укрепленного алюминиевым уголком. Базальтовый картон служит в качестве теплоизоляционного материала. Нижний подогрев состоит из 9 галогенных ламп (1500вт 220-240в R7S 254мм) объединенных в 3 группы по 3 соединенных последовательно лампы.

Провод для 220В применен силиконовый, высокотемпературный.

Хороший вакуумный насос можно приобрести на Aliexpress за 400-500 рублей. Ориентир для поиска на фото ниже.

Изначально я планировал использовать паяльную станцию совместно и ИК стеклом над нижним нагревателем, что давало хорошие преимущества:
- красивый внешний вид
- плату (на стойках можно ложить прямо на стекло), как у станций Термопро
Но увы, недостатки оказались весомее:
- очень долгий нагрев (остывание) платы
- очень сильно разогревается корпус паяльной станции, к примеру без стекла корпус во время работы едва теплый. Так что от стекла пришлось отказаться.

С открученным штативом стекло легко вынимается, или вставляется в станцию. Так же вместо стекла можно вставить, например, сетку.

Внешний вид собранной станции.

Аксессуары, стойки, алюминиевый швеллер для стоек, ручка вакуумного пинцета, силиконовая трубка для пинцета, термопара.

Необходимые "ингредиенты" для изготовления ручки вакуумного пинцета. Использован смеситель от эпоксидного клея Момент в сдвоенном шприце. Алюминиевая трубка(в которой необходимо просверлить отверстие) и соединитель соответствующего диаметра для силиконовой трубки. Все вклеено в алюминиевую трубку эпоксидным клеем момент.

Для верхнего нагревателя очень рекомендую ELSTEIN SHTS/100 800W.

Настройка контроллера
Резистором R32 необходимо установить напряжение 5,12В на выходе U4. Резистором R28 настраиваем контрастность дисплея. Если не планируете использовать платиновый терморезистор, то настройка станции закончена.
Описание калибровки канала с платиновым терморезистором описано в статье первой версии станции.

Рекомендации
Верхний нагреватель необходимо устанавливать на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент выполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя(включаем станцию с нажатым энкодером и устанавливаем максимальную мощность верхнего нагревателя). Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA обязательно нужно накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN в статье первой версии станции).
В общем смотрим видео ниже.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой.

Давно занимаюсь установкой светодиодов, обычно ставлю их на термоклей-пасту или термопасту и механический прижим, но есть еще один способ.
Если припаять днище светодиода, да еще к медной подложке, то теплоотвод через припой получается гораздо лучше чем через пасту. Можно разгонять XML до 6 апмер и делать другие интересные вещи.
После неудачной попытки припаять светодиод к медной проволоке 10мм термофеном, понял что нужен паяльный стол.
Если кому то интересно как за вечер собрать паяльный стол из утюга и PID — регулятора температуры можно читать дальше.

Светодиоды очень чувствительны к температуре, при перегреве умирают.
Есть графики температурного режима, например такой

Паяльником, промышленным феном, термофеном паяльной станции такое сделать не возможно.
Был заказан набор из терморегулятора, датчика температуры к нему и твердотельного реле.
На мусорке был подобран сиротливо лежащий советский утюг.
Утюг разобран до основания, штатный терморегулятор-крутилка полетел в мусорку.
Слегка просверлил утюг в центре платформы, положил чуть термопасты, прижал датчик температуры железной пластиной.

Два провода к контактам нагревателя и утюг можно собирать.

В качестве основы подошел короб 40*60. В нем вырезал отверстие под регулятор температуры, регулятор закреплен на термоклеевый пистолет. Твердотельное реле не закреплял, держится за счет жестких проводов, взял 2,5 квадрата меди.

Утюг греется (как ни странно) по этому пришлось крепить короб через проставки, иначе короб плывет.

Твердотельное реле держит до 40А, то есть почти 9кило мощности на 220 вольт. Утюг 1Кватт, нагрев реле не замечен. При подаче напряжения 3-32в на вход реле оно открывается. Терморегулятор этой версии уже выдает сигнал 12 вольт (есть другие с сухими контактами), то есть дополнительный блок питания не нужен.

Термосопротивление нужно подключать с учетом полярности, цвет на клеммах как бы намекает на это.

В работе rex-c-100 прост и понятен. При включении показывает две температуры -реальную и заданную. Если реальная меньше заданной, выдает 12в на выход и гонит температуру вверх.
Для изменения температуры нажимаем SET, стрелками гоним температуру, снова SET возвращает в основной режим.

Возможна автокалибровка под текущую ситуацию.
При этом контроллер оценивает инерцию нагревателя и задает параметры PID регулятора.

Меняем параметр AГU с 0 на 1.

Выходим из меню нажатием кнопки SET.
На дисплее загорается символ AT
Регулятор поднимает температуру до заданной (на фото 150).

При достижении заданной температуры отключается нагрузка, но температура растет по инерции (около 170).

Утюг остывает, при падении температуры ниже уставки терморегулятор подталкивает ее немного вверх импульсами, держит точно, температура не колеблется.
После завершения автокалибровки символ AT погасает.

После автокалибровки терморегулятор точно держит температуру, я поднимал до 300С.
Сначала нагрузка включена постоянно, при приближении к заданной температуре контроллер отключает нагрузку на какое то время, немного перепрыгивает заданную температуру, понижает и стабилизируется.
Возможна ручная коррекция любого из параметров PID регулятора, вроде бы может работать и на охлаждение, есть выход тревоги (температура тревоги задается как первый параметр в меню).

Если нужно, можно снять видео, но процесс медленный, придется снимать Timelapce.

Теперь утюг получил вторую жизнь. Можно паять светодиоды, можно сплавить канифоль в твердое состояние из порошка и кусков, можно подогреть чай или руки, минимум температуры не ограничен. Гладить не удобно, терморегулятор мешает.

Плюсы REX-100-
+все в комплекте, все включено. Блок питания не нужен, достаточно 220в.
прост в использовании и понятен,
Минусы не обнаружены.

Если нужно, можно снять видео, но процесс медленный, придется снимать Timelapce.

Всем привет! Как-то я затронул тему паяльной станции на Arduino и сразу меня завалили вопросами (как/где/когда). Учитывая массовость запросов, я решил написать обзор простой паяльной станции (только паяльник) на базе Arduino.

Почему Arduino? Ведь существует уйма контроллеров быстрее и дешевле. В таких случаях я обычно отвечаю: — Дёшево, практично, быстро.

Действительно, ведь Arduino Pro Mini сейчас стоит 1,63$ за 1 шт (недавно прислали), а atmega8 стоит 1$ (оптовая цена). Получается, что плата Pro Mini с обвесом (кварц, конденсаторы, стабилизаторы) стоит не так-то и дорого, плюс ко всему экономит время. Также время очень сильно экономит IDE-оболочка для Arduino, легко и быстро в ней справляется даже школьник. Учитывая популярность и дешевизну я решил собрать именно на Arduino.

Для создания паяльной станции нам первым делом нужна ручка паяльной станции, зачастую это китайские станции типа 907 A1322 939.

Начнём
Характеристики ручки:

Напряжение: 24V DC
Мощность: 50W (60W)
Температура: 200℃~ 480℃

Для управления ручкой паяльника нам первым делом нужно снимать данные с датчика температуры, в этом нам поможет LM358N. Эта схема уже работает у меня почти 2 года.

Далее нам нужно управлять(включать и выключать) нагревательный элемент паяльника, в этом на поможет импульсный транзистор IRFZ44. Его подключение очень простое:

Хочу обратить Ваше внимание на будущий режим работы нагревательного элемента. Его мы будем включать в три этапа путём ШИМ-модуляции. При старте программы будет включаться почти максимальная мощность (скважность 90%), при приближении к заданной температуре мощность понижается (скважность 35-45%), и при минимальной разнице между текущей и заданной температуры мощность держится на минимуме (скважность 30-35%). Таким образом мы устраняем инерцию перегрева. Повторюсь, паяльная станция стабильно работает почти 2 года, и термоэлемент не находится в постоянной предельной нагрузке (что продлевает его жизнь). Все настройки в программе можно отредактировать.

Подключать ручку нужно по схеме:

Обратите внимание, разъём на панели станции, а не на ручке.

Очень настаиваю: проверяйте ручки перед пуском, раскрутите и проверьте целостность нагревательного элемента, а также правильность распайки проводов на разъёме.

Далее нам нужен контроллер. Для демонстрации я выбрал Arduino Uno – как самый популярный и удобный. Заметьте, что паяльную станцию я делаю блочной и это даёт возможность самому выбрать контроллер. Также нам нужны две кнопки подтянутые к +5В сопротивлениям 10кОм и 7-ми сегментный индикатор на три разряда. Выводы сегментов я подключил через сопротивления 100 Ом.

ANODES:
D0 — a
D1 — b
D2 — c
D3 — d
D4 — e
D5 — f
D6 — g
D7 — dp (точка)

CATHODES:
D8 — cathode 3
D9 — cathode 2
D10 — cathode 1

Хочу также заметить, что кнопки мы сажаем на аналоговые пины 3 и 2. И в программе я их опрашиваю как аналог. Сделал я это для того, чтобы не вводить в заблуждение молодое поколение. Не каждый знает где найти пин 14, 15 и 16. А учитывая, что скорости достаточно и памяти в контроллере много, то так будет проще.

Давайте посмотри что получилось:

Вы можете заметить пустую панельку возле индикатора, это заготовка под LM358N, просто аналог KA358 показал плохие результаты в работе. Поэтому я воспользовался блоком термодатчиков на LM358N для паяльной станции с феном.

Далее необходимо выбрать источник питания. Я взял блок питания от какого-то ноутбука на 22V 3А, его хватает с запасом. Потребление при старте паяльника 1,5 А а при поддержке температуры 0,5А. Поэтому выбирайте себе подходящий блок питания, желательно 24V DC 2A.

На фото выше видно жмут проводов и многих это пугает. Поймите, это демо, вариант под любой контроллер, станцию можно собрать и компактно, к примеру:

Это наглядный пример для реализации Вашего проекта паяльной станции. Видео, которое наглядно поможет понять Вам как собрать самому:

Вот тест программы, писал под версией IDE 1.5.2. Учтите всё вышесказанное и сильно не критикуйте (программу пытался написать просто и доступно).

Очень надеюсь, что Вам это как-то поможет в создании своего проекта.

Читайте также: