Индукционный паяльник своими руками

Индукционная паяльная станция – новейшее оборудование, широко распространенное как среди профессиональных мастеров и специалистов-электронщиков, так и среди радиолюбителей различных уровней. Обладающая высокой скоростью нагрева, долговечностью и безопасностью она используется для различного рода монтажных и демонтажных паечных работ на микросхемах, при установке мелких и чувствительных к перегреву smd радиодеталей.

Устройство для паечных работ с индукционным нагревом

Преимущества индукционных паяльников

Паяльная станция на Ардуино

Основными преимуществами подобного паяльного оборудования перед аналогами с керамическими нагревательными элементами являются:

Высокая скорость нагрева – жало прибора разогревается до рабочей температуры менее, чем за 30 секунд;
Надежность и долговечность – паяльное оборудование данного вида обладает высокой надежностью, при грамотном использовании имеет срок службы более 10 лет;
Тонкость регулировки нагрева жала – наличие большого количества регулировок позволяет настраивать температуру нагрева жала с максимальной точностью, что особо важно при работе с дорогостоящими и чувствительными к воздействию высоких температур smd радиодеталями;
Безопасность – в отличие от аналогов, такие устройства менее подвержены поломкам и пробоям питающего кабеля на корпус устройства;
Удобство – паяльники таких приборов имеют удобную форму и небольшие размеры, благодаря чему хорошо подходят для пайки мелких деталей в труднодоступных местах.

Также такие устройства для пайки имеют очень высокий КПД, так как в качестве нагревательного элемента выступает ферромагнитный слой жала, паяльник практически не теряет тепла и полностью использует его для различных паечных работ.

Мини и микро на резисторах

Паяльник с нагревательным элементом на основе металлопленочного резистора МЛТ конструктивно аналогичен паяльнику из проволочного резистора, но выполняется на мощность до 10-12 Вт. Резистор работает с перегрузкой по мощности в 6-12 раз, т.к., во-первых, теплоотвод через относительно толстое (но абсолютно более тонкое) жало больше. Во-вторых, резисторы МЛТ физически в разы меньше ПЭ и ПЭВ. Отношение их поверхности к объему соотв. увеличивается и теплоотдача в окружающую среду относительно растет. Поэтому паяльники на резисторах МЛТ делаются только в вариантах мини и микро: при попытке увеличить мощность маленький резистор сгорает. Хотя МЛТ для спецприменения выпускаются на мощность до 10 Вт, своими силами реально сделать только паяльник на МЛТ-2 для мелких дискретных компонент (россыпи) и небольших микросхем, см. напр. видео ниже:

Видео: микро-паяльник на резисторах

Примечание: цепочка резисторов МЛТ может быть также использована в качестве нагревателя автономного аккумуляторного паяльника для обычных спаечных работ, см. след. ролик:

Видео: аккумуляторный мини-паяльник

Гораздо интереснее сделать мини паяльник из резистора МЛТ-0,5 для smd. Керамическая трубочка – корпус МЛТ-0,5 – очень тонкая и почти не препятствует теплопередаче на жало, но не пропустит тепловой импульс в момент касания полигона, отчего частенько сгорают компоненты smd. Подобрав жало (что требует довольно значительного опыта), smd таким паяльником можно не спеша паять, непрерывно контролируя в микроскоп процесс.

Процесс изготовления такого паяльника показан на рис. Мощность – 6 Вт. Нагрев либо непрерывный от инвертора из описанных выше, либо (лучше) с форсироваанным подогревом постоянным током от ИП на 12 В.

Как сделать мини-паяльник для микросхем из резистора МЛТ-0,5

Примечание: как сделать усовершенствованный вариант такого паяльника с более широким диапазоном применения, подробно описано здесь – oldoctober.com/ru/soldering_iron/

Устройство и принцип работы

Паяльная станция — принцип работы и разновидности

Индукционная паяльная станция состоит из следующих элементов:

Электронный блок с понижающим трансформатором и генератором;
Паяльник с нагревателем-индуктором, соединенный с блоком при помощи длинного гибкого кабеля и специального разъема.

Рабочим органом такого оборудования является паяльник с установленным внутри него индуктором – катушкой из медной проволоки, намотанной вокруг гнезда, в которое вставляется хвостовик сменной насадки с ферромагнитным напылением.

Устройство нагревательного элемента индукционной станции для пайки

Процесс нагрева жала индуктором происходит следующим образом:

Генератор подает по питающему кабелю на катушку индуктора высокочастотный ток с напряжением 36 Вольт;
Ток, проходящий через витки индуктора, порождает переменное магнитное поле, силовые линии которого пересекают находящийся внутри индуктора хвостовик жала с ферромагнитным напылением на поверхности;
Магнитное поле при взаимодействии с ферромагнитным напылением на хвостовике жала приводит к его перемагничиванию и образованию вихревых токов. Данный процесс сопровождается выделением большого количества тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, следом и всего жала до высокой температуры.

Регулировка тока (его частоты, следовательно, и температуры жала) производится при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке.

Температурные регуляторы для паяльника

Первый вариант — регулятор температуры своими руками «с нуля» из тиристора, диода (1 А, 400–600 В), конденсатор (50–100 В) на 4.7 мкФ, резистора (30 кОм), резистора регулировочного (47 кОм).

Базой терморегулятора выступает переменный резистор, тиристор изолируют термоусадкой. Готовый узел размещают в корпусе БП, например, от телефонной зарядки.

Второй вариант: приспособить уже готовый прибор — диммер для настройки температуры паяльника, так называется устройство для регулировки света ламп накаливания. Так как последние применять стали реже, то и много таких приборов не используется.

Подключение диммера, чтобы создать паяльник с регулировкой температуры предельно простое — последовательно к жилам его кабеля питания в любом порядке. Процесс не сложнее подсоединения проводов к розетке, он почти аналогичен. В роли корпуса удобно использовать переноску на две розетки, которые можно вынуть.

Одну секцию оставляют, в другую вставляют диммер (теперь это регулятор для паяльника), вилку кабель паяльника помещают в такую модифицированную переноску, ручкой прибора регулируют напряжение, соответственно, и нагрев.

Принцип управления нагревом

Паяльная станция своими руками

В индукционных паяльных станциях применяются 2 способа контроля температуры, до которой нагревается жало паяльника:

При помощи термодатчика, встроенного в жало, – размещенная в жале термопара подает сигналы в электронный блок, который на основе полученных данных и установленных регулировок осуществляет нагрев жала прибора до определённой температуры;
При помощи сменных наконечников (картриджей) – в комплекте с большинством современных моделей подобных приборов для пайки идет несколько сменных насадок, имеющих ферромагнитное покрытие, утрачивающее свои магнитные свойства при определенной температуре.

На заметку. Технология использования сменных насадок картриджей с ферромагнитным напылением, обеспечивающим нагрев жала до определенной температуры, является разработкой и носит название «Умный нагрев», или «Smart heat».

Сменные насадки (картриджи) с ферромагнитным напылением

Первый способ встречается в недорогих полупрофессиональных моделях. Основные его преимущества – относительная дешевизна и простота регулировки. Второе техническое решение применяют в более дорогостоящих, качественных и надежных моделях профессиональных станций для паечных работ.

Для начала рассмотрим устройство паяльника, работающего по импульсному принципу

Рабочее жало представляет собой кусочек медной проволоки диаметром 1-3 мм (в зависимости от деталей, которые надо паять). Разогрев рабочего наконечника производится за счет пропускания через него тока большой величины при минимальном рабочем напряжении.

Принцип короткого замыкания, или точечной сварки. Еще один элемент конструкции – преобразователь сетевого напряжения 50 Гц в высокочастотное, с частотой в десятки килогерц. Вторичная обмотка соединена с токосъемниками рабочего жала.

Прибор довольно экономичен. Главным образом по причине кратковременного использования. Главное отличие от обычного паяльника – его не нужно постоянно держать включенным, для поддержания рабочей температуры. Нагрев жала происходит в течение нескольких секунд. Поэтому большую часть времени прибор не расходует электроэнергию.

Выбор подходящей модели

Основными критериями выбора подобного оборудования для пайки являются следующие:

Мощность – наиболее удобны и практичны модели паяльных станций с регулируемой мощностью в диапазоне от 5 до 60 Вт;
Частота тока в индукторе – для радиолюбителей и полупрофессионалов достаточно устройства с частотой тока от 400 до 700 КГц. Профессионалы и мастера применяют модели, имеющие значения данной характеристики до 13,5 МГц;
Тип управления нагревом – большая часть современного оборудования данного типа выпускается с регулировкой температуры нагрева жала по технологии «Smart heat»;
Количество независимых каналов – для того чтобы иметь возможность подключать, помимо паяльника, термопинцет, устройство должно быть оснащено 2 независимыми каналами;
Размеры и вес – для удобной работы и переноски устройство должно иметь небольшие размеры и вес не более 1 кг;
Также при выборе учитывают возможность послегарантийного ремонта устройства, наличие дополнительных комплектующих, делающих процесс пайки более удобным.

Как сделать простой блок питания для паяльника на 24 вольта с регулировкой напряжения.

У электрических паяльников, что работают на низковольтном питании (12, 24, 36 вольт) имеется одно большое достоинство, а именно электробезопасность. Кроме этого, допустим 12 вольтовый электропаяльник можно питать от любой 12 вольтовой аккумуляторной батареи, что весьма кстати будет всем автомобилистам, когда нужно что-то припаять в своей машине. Для паяльных работ, что проводятся в стационарных условиях, более подходящим вариантом питания паяльника будет напряжение в 24 вольта. В этой статье Вы узнаете, как можно сделать простой регулируемый блок питания, имеющим цифровую индикацию выходного напряжения и силы тока. Этот БП может выдавать постоянное напряжение от 1,2 до 30 вольт, и силу тока до 1,5 ампера, что соответствует электрической мощности в 45 ватт. Данным блоком питания можно будет питать большинство низковольтных электрических паяльников, кроме того он может быть использован как обычных лабораторный БП.

Предлагаемый блок питания обойдется достаточно дешево по своей цене, при этом будет иметь все основные функции лабораторного, хорошего БП. Он регулируемый, имеет индикацию выходного тока и напряжения, защиту от КЗ и перегрева модуля стабилизации и регулировки напряжения, достаточно экономный, обладает хорошим КПД.

Итак, что нам понадобится для его сборки. Прежде всего это силовой трансформатор. Я взял старотипный понижающий трансформатор типа ТСА-50. Он в свое время (десятки лет тому назад) очень широко использовался в звуковой, усилительной аппаратуре (был источником питания). Приобрести его сейчас несложно (радиорынок, электронный магазин, по объявлению и т.д.). По стоимости он обойдется гораздо дешевле, чем новый трансформатор с такими же характеристиками. Трансформатор ТСА-50 имеет вторичную обмотку, которая как раз отлично подходит для наших нужд, а именно выход 25 вольт и ток до 1,5 ампер.

Как известно, трансформаторы работают на переменном напряжении. Чтобы получить из переменного тока постоянный нам еще понадобится так называемый выпрямитель, он же диодный мост с фильтрующим конденсатором. Мост и конденсатор можно купить, они обойдутся в копейки. Либо можно поискать в своем «загашнике», если есть старая, ненужная электроаппаратура, то скорее всего в питающем блоке можно найти эти элементы. Для нашего блока питания нужны диоды (4 штуки) или готовый мост, которые выдерживали силу тока до 3 ампер, ну и были рассчитаны на обратное напряжение не менее 50 вольт. Фильтрующий конденсатор должен быть электролитом, иметь емкость около 2200 микрофарад и быть рассчитан на напряжение не менее 35 вольт.

Итак, трансформатор, диодный мост и конденсатор – это простейший блок питания, что будет выдавать нам одно напряжение (около 32 вольт). Может возникнуть вопрос, а почему около 32 вольт, ведь у нашего трансформатора вторичная обмотка выдает только 25 вольт? Это происходит потому, что переменное напряжение после диодного моста с фильтрующим конденсатором увеличивается процентов так на 17 (примерно).

Теперь нам еще понадобится электронный модуль DC-DC преобразователя напряжения с функцией регулировки напряжения, имеющий защиту от КЗ и перегрева своих основных элементов. Данный модуль имеет название – LM2596 DC-DC. Это небольшая плата, собрана на базе микросхемы LM2596. На вход модуля можно подавать постоянное напряжение от 4 до 35 вольт, на выходе он выдает от 1,2 до 32 вольт. Максимальная сила тока этого преобразователя 3 ампера (при токе более 2 ампер нужно установить на микросхему охлаждающий радиатор). Купить этот модуль можно где угодно (радиорынок, объявления, магазин электронных компонентов, посылкой из Китая через сайт АлиЭкспресс и т.д.). Стоит он достаточно дешево (для своих функций).

Ну, и еще одни немаловажный и полезный модуль, что нам понадобится для сборки регулируемого блока питания для низковольтного паяльника 24 вольта, это цифровой измеритель — индикатор выходного тока и напряжения. Сейчас получили широкое применение цифровые модульные вольтметры и амперметры, которые измеряют напряжение до 100 вольт (постоянка) и силу тока до 10 ампер. Этот индикатор имеет небольшие, компактные размеры, трехразрядное табло. Могут питаться от напряжения 4-24 вольта. Достаточно точны в своих измерениях. Имеют подстроечные резисторы для коррекции показаний измеряемых величин. Стоит относительно дешево. Купить можно, также где угодно.

Вот общая схема сборки всех выше перечисленных частей блока питания:

P.S. В целом же данный блок питания может применяться как простенький лабораторный БП. Выходного тока в 1,5 ампера вполне хватит для питания большинства низковольтных устройств. Регуляция выходного напряжения плавная, что позволит подобрать любое нужное значение под любые конкретные задачи. Цифровая индикация позволит точно оценивать величину выходного напряжения и потребляемой силы тока, что весьма удобно в практическом смысле. Так что если Вам понравился этот БП, берите и собирайте его своими руками.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками

Большое разнообразие моделей подобного оборудования делает его самостоятельное изготовление практически нецелесообразным и затратным, проще купить простой китайский прибор, который при небольшой стоимости будет иметь достаточно длительный срок службы и хорошее качество пайки.

Поэтому сделать индукционный паяльник своими руками можно исключительно из научного интереса, изучив внутреннее строение подобного устройство и происходящие в нем физические явления более детально и наглядно.

Разновидности инструмента

Выделяют 4 основных типа этих устройств. Они могут существовать как отдельные виды, но также их характеристики могут совмещаться. Основные виды паяльников:

сетевой, работающий на частоте сети;
с форсированным нагревом;
импульсные;
с изолированным жалом.

Существуют также импульсные паяльники с изолированным жалом и форсированным нагревом. Несовместимые типы — это сетевой и импульсный паяльник.

Импульсный, в отличие от нерегулируемого сетевого, уже может иметь регулировку мощности за счёт использования импульсного преобразователя, работающего на высоких частотах и умеющего изменять мощность методом широтно-импульсной модуляции. Благодаря сравнительно малым размерам преобразователя, этот тип индукционного паяльника является самым компактным из всех.

Паяльниками с форсированным нагревом называют устройства, имеющие в своём составе батарею мощных электролитических конденсаторов, включённых параллельно жалу и отделённых от него выключателями или мощными полевыми транзисторами. Работает такой форсаж следующим образом: когда жало отключено, транзисторы открываются и начинается заряд конденсатора. После окончания заряда они закрываются. Затем, когда жало включается, транзисторы снова открываются, разряжая конденсаторы, на короткое время мощность паяльника возрастает в несколько раз. Эта функция даёт возможность паять массивные элементы, обладающие большой теплоёмкостью.

Для исключения возможности повреждения микросхем были придуманы изолированные жала. В них рабочая поверхность жала электрически изолирована от нагревателя. Такие жала похожи на обычные паяльники: в роли жала выступает толстый медный пруток, на который намотано несколько витков провода большого сечения. Пруток защищает от контакта с проводом намотанная на него стеклоткань.

Сборка трансформаторного прибора

Этот вид паяльника является самым простым. Поэтому собрать его будет несложно.

Для этого понадобятся следующие компоненты:

Сердечник от трансформатора типа ШП (если не найдёте, можете использовать тип П, он похуже, но тоже сойдёт).
Медный провод в лаковой изоляции сечением 0,3 мм, для первичной обмотки.
Медный провод или шина сечением 12−15 мм, которые пойдут на вторичную обмотку.
Медная проволока, на 2−3 квадрата, для изготовления жала.
2 клеммы для его подключения.
Выключатель в виде кнопки, работающей на замыкание.
Любой удобный вам корпус для паяльника и сетевой шнур.

Сборка индукционного паяльника своими руками, схема:

Сначала нужно намотать первичку (при её намотке ориентируйтесь по сопротивлению — оно должно составлять порядка 40−50 Ом, это примерно 1500 витков), причём делать это нужно аккуратно, катушка должна быть намотана равномерно, без бугров по краям или по центру. Перед намоткой заизолируйте сердечник в месте, где будет находиться обмотка.

После намотки обмотайте первичную обмотку термостойким скотчем и приступайте к намотке вторички. Она должна состоять из одного-двух витков. Перед её намоткой снова заизолируйте сердечник, саму обмотку при этом изолировать не нужно, она играет роль радиатора, рассеивающего тепло, приходящее на него с жала. Все, трансформатор готов.

Осталось подготовить корпус, прорезав в нём отверстия для вентиляции, клемм и выключателя, затем установить в нём все детали и соединить их так, как указано на схеме. После этого припаяйте сетевой провод нужной вам длины и смонтируйте на конце вилку для подключения в сеть. Собрав корпус, включите получившийся у вас прибор в розетку и проверьте его работу. Если он плавит припой, и жало при этом не обгорает от перегрева, значит, все в порядке, можете спокойно им пользоваться.

Изготовление импульсной разновидности

Она самая распространённая из всех. Собирается так же просто, как и предыдущая.

Список запчастей, необходимых для её сборки:

Электронный трансформатор на 12 вольт для галогенных ламп, мощностью 60−90 ватт.
Медный провод сечением 3 мм, для вторичной обмотки и жала.
Кнопка, работающая на замыкание.
Клеммы.
Кусочек стеклотекстолита для крепления клемм.
Сетевой шнур с вилкой.
Пластиковая водопроводная труба, для использования в качестве ручки.

Сначала нужно немного доработать драйвер от галогенки, а именно заменить вторичную обмотку импульсного трансформатора. Для этого разберите его.

Внутри он будет выглядеть следующим образом:

Красным обведена нужная деталь.

Нужно аккуратно её отклеить, затем, отпаяв выводы от платы, снять её окончательно. Потом снимите заводскую вторичную обмотку (она расположена поверх первичной) и установите свою, на половину витка. Просверлите плату так, как показано на фото:

После этого просверлите насквозь корпус так, чтобы отверстия в корпусе и плате совпадали. Это нужно для удобства вывода концов вторички наружу. Затем припаяйте и приклейте трансформатор, соблюдая соосность всех имеющихся отверстий, и соберите корпус, предварительно установив и припаяв кнопку с сетевым шнуром. Потом проденьте сквозь драйвер провод вторичной обмотки и согните его полукольцом. Осталось лишь соединить концы вторички куском текстолита с заранее просверлёнными в нём дырками, и закрепить на нём клеммы и жало, после чего сборку устройства можно считать завершённой.

Собранное устройство должно выглядеть следующим образом:

Вид сбоку:

Выполнение измерений с применением индукционной паяльной станции

Контроль температуры пайки при помощи термопары и мультиметра

При пайке различных мелких радиодеталей, согласно требованиям различных нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов, технике безопасности, температура жала при его прикосновении к рабочей поверхности должна быть не выше 2700С. При работе с описываемым паяльным оборудованием данный показатель устанавливают при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке устройства. Проверяют правильность такой настройки, прикасаясь к жалу прибора кончиком термопары, подключенной к мультиметру.

Дополнительная комплектация

В некоторых моделях данного паяльного оборудования в расширенную комплектацию входят следующие инструменты и приспособления:

Термопинцет;
Держатель для паяльника;
Набор сменных насадок для различных температур.

Также в некоторых дорогих паяльных станциях на электронном блоке имеется небольшой дисплей, отображающий температуру жала прибора.

Таким образом, паяльная станция с нагревателем-индуктором – оборудование, обладающее большим количеством преимуществ. Это делает ее востребованной и популярной среди как специалистов, так и простых радиолюбителей.

Самостоятельное изготовление микросхемного паяльника

Единственное, необходимо присутствие специальных приспособлений для защиты, которые оберегают микросхемы от поломки. В таких паяльниках устройство, которое выступает в роли блока для питания, лучше всего применять следующее. Оно должно иметь регулируемое напряжение выхода, имеющее величину от 0 до 15 вольт. Элемент, который будет вызывать нагревание, может быть резистором МЛТ, имеющим номинал порядка 8 Ом и мощность 0,5 Ватт, иногда для этого используют ультразвук.

Чтобы сделать такой резистор, нужно удалить одну ногу и в месте, где она крепится, сделать отверстие (с помощью сверления), имеющее толщину 1,1 миллиметр. Чтобы сохранить безопасность, нужно куском слюды создать защиту его торца от прикосновения с внутренней полостью чаши резистора, когда вставляется жало. Таким образом получается паяльник для микросхем. Уже “модифицированный” паяльник лучше всего прикрепить на торце его корпуса любой поломанной ручкой, в которой закончился стержень. Это делается с помощью специального текстолита, имеющего две стороны, или монтажной планочкой. Благодаря этому напряжение на нагреватель резисторного типа выдает подачу от блока для питания. Инструмент готов.

Составляющие микросхемного аналога:

резистор (блок питания);
средства для защиты от поломки;
корпус из шариковой ручки;
светодиоды.

Таким образом, учитывая все вышеописанное, можно в домашних условиях изготовить паяльник своими руками, как и импульсный, так и для микросхем.

Все больше приспособлений для работы радиолюбитель изготавливают самостоятельно. Импульсный паяльник не стал исключением. Его можно изготовить своими руками.

Радиолюбители со стажем хорошо помнят отечественный импульсный паяльник мгновенного нагрева «Момент» с лампочкой у нагревательного элемента.

Эта технология не забыта и сегодня. В магазинах радиотоваров можно купить паяльный пистолет за разумные деньги. А что если бесплатно? Запросто! Собрать такое устройство можно из элементарных деталей, которые есть в мастерской любого домашнего самоделкина.