Объяснять, насколько необходима паяльная станция для работы и ремонта современного электронного оборудования, скорее всего, не стоит, только время тратить. К сожалению, даже самые бюджетные варианты подобного оборудования стоят немалые деньги, от 10 тыс. рублей и выше, поэтому для работы в домашних условиях приходится искать варианты изготовления паяльной станции своими руками. Дело это непростое, требующее терпения в отладке и настройке управляющей компоненты паяльной станции.
Варианты постройки паяльной станции
Среди всякого полезного и не очень набора информации, имеющегося в сети, можно отыскать массу схем и устройств самодельной разработки, вплоть до вариантов изготовления самодельных термопар и фенов. На практике, для перепайки и прогрева электронных компонентов материнских плат и видеокарт компьютеров, станций управления и прочей микропроцессорной техники чаще всего используют два типа установки:
- Конструкция, работающая на принципе передачи тепла раскаленным воздухом. Собирается такая термовоздушная паяльная станция своими руками достаточно просто, но при одном условии, большую часть компонентов необходимо покупать готовыми, а не пытаться сделать кустарным способом;
- Бесконтактная установка работает по принципу теплового излучателя. Инфракрасная паяльная станция своими руками собирается на основе мощных галогеновых ламп и системы отражателей. Для управления нагревом используются программные возможности ноутбука.
Самой крутой паяльной станцией, работоспособность которой подтверждена на практике, признана установка, изготовленная из отражательного зеркала и мощной галогеновой лампы на 500Вт.
Но для пайки или прогрева такой девайс будет смертельно опасен, потому что главным критерием при выборе варианта паяльной станции должна быть управляемость нагрева поверхности с точностью до 1оС.
Строим воздушную паяльную станцию малой мощности
Конструкция паяльной станции состоит из четырех основных элементов:
- Платы управления процессом нагрева;
- Корпуса;
- Блока питания;
- Фена и паяльника.
Блок питания и корпус подбирают в соответствии с имеющимися ресурсами. Остальные узлы придется покупать или делать собственноручно.
Главный рабочий инструмент воздушной паяльной станции
Главным рабочим органом паяльной станции является фен с электрической спиралью и кулером, продувающий горячий воздух на поверхность пайки или микрочипа. Устройство его несложное, и при желании можно намотать нихровомовую спираль от обыкновенного низковольтного паяльника на керамическую трубку.
Нагревательный элемент изолируют несколькими слоями стеклоткани. Нихром не будет нагреваться до состояния раскаленного металла, но заизолировать поверхность необходимо хотя бы для того, чтобы металлическая поверхность не окислялась. На выходе из нагревательного устройства необходимо установить керамическое кольцо или сопло, диаметром 8-10 мм. Лучше всего подойдут термостойкие фишки, фиксирующие нагревательные спирали в старых утюгах. Мощность нагревателя для паяльной станции потребуется в пределах 400-500Вт, не менее.
Для организации наддува можно использовать кулер от компьютера, или взять за основу корпус с двигателем и вентилятором от походного фена. Но в этом случае придется разрабатывать свой вариант управления оборотами двигателя и напором воздушного потока.
Из практики можно сказать, что управление подачей воздуха паяльной станции должно быть только автоматическим, в противном случае включение-выключение клапана перепуска давления сделает процесс пайки настоящей мукой, а не работой.
Кроме того, в конструкции фена должна быть установлена термопара, с помощью которой, собственно, и регулируется температура воздуха.
Схему подключения фена можно выполнить так, как указано на рисунке ниже.
От того, насколько удобным и безопасным в работе получится конструкция фена, зависит качество пайки, поэтому, если у вас нет желания морочить голову самоделками, то можно купить обычный фен от настольной паяльной станции Luckey, модель702, и просто адаптировать ее к плате управления.
Система управления паяльной станцией
Из приведенного списка наиболее сложным узлом паяльной станции для постройки своими руками является плата управления. Ее можно купить готовой, но если есть опыт постройки подобных конструкций, схему вполне по силам собрать своими руками, комплект деталей можно заказать в сети.
Из всех существующих вариантов, доступных в онлайне, наиболее надежной и удобной в работе признана схемка на основе контролера ATMEGA серия 328р. Плата собрана на основе по приведенной ниже схеме.
Сборка выполняется на стеклотекстолитовой плате, и при нормальном качестве монтажа система управления паяльной станции запускается с первой попытки. При сборке платы потребуется крайне осторожно выполнять пайку элементов, особенно питающей цепи чипа, сделать землю и постараться не переусердствовать с нагревом ножек. Но, прежде всего, нужно будет программатором забить программный код управления. В качестве блока питания паяльной станции используется импульсник на 24В-6А со встроенной защитой от перегрузки.
В схеме управления паяльной станции используется пара мощных мосфетов IRFZ44N, нужно предпринять меры по защите от перегрева и выгорания. Если нагреватель фена получился чересчур мощным, вполне возможно срабатывание блокировки блока питания.
Симмистор и оптоэлектронную пару желательно вывести на отдельную плату, и обязательно установить радиатор охлаждения. Для оптопары рекомендуется использовать сравнительно маломощные светодиоды управления с максимальным током потребления до 20 миллиампер.
В конструкции паяльной станции используется пятипиновый паяльник мощностью в 50 Вт. Разработчики рекомендуют использовать Arrial 936, но можно установить любой аналогичный инструмент с предустановленной термопарой.
Сборка и регулировка работы станции
Все элементы монтируются в закрытый штамповый корпус от старого блока питания, на заднюю стенку выносится радиатор и включатель, на передней индикатор температуры.
Управление паяльной станцией осуществляется тремя переменными сопротивлениями на 10 кОм Первыми двумя регулируется температура паяльника и фена, третьим выставляются обороты фенового вентилятора.
Процесс регулировки касается только юстирования на плате паяльной станции температуры нагрева паяльника и фена. Для этого подключаем питание к паяльнику и термопарой с тестером измеряем реальную температуру нагрева жала. Далее подстроечным резистором выводим показание на цифровом индикаторе станции в соответствии с данными тестера. Аналогичным способом измеряем температуру воздушного потока фена и регулируем подстроечником показания на индикаторе. Если задрать обороты вентилятора фена, то место пайки можно легко разогреть до 450оС.
Изготовление инфракрасного паяльника
Паяльные станции, работающие на инфракрасном излучении, за редким исключением, используются для прогрева распаявшегося процессора, моста или проца на видеокарте. Как известно, процессоры очень плохо переносят перегрев, и зачастую, при интенсивной нагрузке и плохом теплоотводе, происходит распаивание низкотемпературного припоя контактов от площадки.
Одним из варварских способов восстановления контакта является прогрев «тела» процессора дозированным тепловым излучение. Это можно сделать обычным феном или даже утюгом, но после подобных процедур положительный эффект достигается в одном из трех случаев. Поэтому специалисты-самодельщики предпочитают строить паяльные станции инфракрасного нагрева.
Изготовление корпуса и нагревательных элементов
Конструктивно паяльная станция состоит из четырех основных элементов:
- Нижнего нагревательного блока;
- Верхнего нагревательного блока;
- Штатива и блока управления нагревателями.
Между верхним и нижним корпусом укладывается материнская плата компьютера так, чтобы инфракрасный поток от верхней системы нагрева был направлен преимущественно на цель — корпус процессора. Остальная часть платы закрывается от нагрева алюминиевой пластиной или фольгой с вырезанным окном под процессор.
Нижний корпус паяльной станции применяется для создания теплового экрана, проще говоря, для дополнительного подогрева платы, чтобы уменьшить потери тепла за счет конвекции воздуха.
В качестве нагревателей можно использовать обыкновенную нихромовую спираль, уложенную внутрь кварцевых трубок или галогенки R7S J254.
Для изготовления корпуса нижнего блока можно использовать любой подходящий по размеру стальной коробок, на который устанавливаются разъемы для ламп. В итоге, после сборки и подключения проводки получается конструкция паяльной станции, как на фото.
Аналогичным способом изготавливается верхний нагревательный блок.
Все устройство и управление монтируется на штативе от старого советского фотоувеличителя, у которого есть регулировка положения верхнего блока по высоте. Остается собрать систему управления паяльной установки.
Термопары и управление
Для того чтобы не допустить перегрева, в паяльной станции используются две термопары – для корпуса процессора и остальной поверхности материнской платы. Для управления паяльной станцией используется плата интерфейса Arduino MAX6635, которая подключается к последовательному порту домашнего ноутбука или ПК, для которого приходится искать соответствующее программное наполнение –обеспечение или сделать его самому.
Управление паяльной станции выполняется следующим образом. Компьютер через интерфейс и термопару получает информацию о температуре и меняет мощность теплового потока с помощью импульсов включения-выключения галогенок станции. По мере перегрева продолжительность периода горения лампы будет снижена, а при остывании, наоборот, увеличена.
В собранном виде паяльная станция выглядит, как на фото. Стоимость постройки обошлась чуть более 80 долл.
Заключение
Существует еще как минимум четыре варианта изготовления паяльной установки, в том числе один из них аккумуляторного типа. Какой из них наиболее удобный в управлении, можно установить только практическим способом, после постройки паяльника в натуральную величину. Две приведенные в статье схемы паяльной системы являются самыми простыми и доступными в изготовлении при весьма скромном бюджете в 150 дол.
