| Цифровая паяльная станция. Зачем она нужна и каковы её преимущества? Причин много: кому-то надоели отслоившиеся дорожки, кто-то подогревает паяльник зажигалкой или на газу, так как не может выпаять массивную деталь, у кого-то пробивает спираль на корпус и бьется током, кому-то нужно очень точно контролировать температуру жала паяльника, а кто просто хочет перейти на современную SMD элементную базу. |
Чем отличается паяльная станция от обычного паяльника, или даже паяльника с регулятором? В паяльной станции есть, говоря нашими терминами, обратная связь. При касании жалом массивной детали температура жала падает, соответственно уменьшается напряжение на выходе термопары. Это падение напряжения, усиленное ОУ, поступает на микроконтроллер, и он сразу же подает на нагреватель больше мощности, повышая температуру жала (точнее напряжение на выходе ОУ) до того уровня, который записан в память. Прочитав данную статью, собрав необходимую комплектацию, и не забыв предварительно прошить контроллер, вы в последний раз воспользуетесь своими старыми, надоевшими и не совершенными паяльниками, перейдя на более профессиональный уровень пайки схем. Итак, представляю вашему вниманию самодельную цифровую паяльную станцию. Функционально схема состоит из двух частей – блока контроля и блока индикации.
В авторском варианте стабилизатор 7805 подключен к диодному мосту, выход с которого идет на нагрев паяльника, но там минимум 24 вольта. Поэтому лучше использовать для этих целей более низковольтную обмотку трансформатора, если такова имеется, или отдельный источник питания, в качестве которого я использовал ЗУ от мобильного телефона. Если зарядное выдает стабильно 5 вольт, то можно отказаться от применения стабилизатора.
Почти все детали размещены на одной плате. Схема, печатка и прошивки взяты с сайта radiokot. Скачать их можно в архиве. Диодный мост и электролитический конденсатор находятся вне платы. В центре диодного моста имеется отверстие, с помощью которого он закреплен на корпусе паяльной станции. Электролит припаян прямо на него.
Комплектация: ATmega8, LM358, IRFZ44, 7805, рассыпуха, трехразрядный светодиодный семисегментный индикатор А-563G-11, пять тактовых кнопок (можно и три) и пятивольтовый биппер со встроенным генератором. Номиналы элементов:
R1 – 1M
R2 – 1k
R3 – 10k
R4 – 82k
R5 – 47k
R7, R8 – 10k
R индикатора -0.5k
C3 – 1000mF/50v
C2 – 200mF/10v
C – 0,1mF
Q1 – IRFZ44
IC4 – 78L05ABUTR
Диодные мосты использовал разные, главное чтобы тянули по току. Трансформаторы – ТС-40. Правда подключаю только одну половинку трансформатора, поэтому он греется, но работает уже пару лет. В принципе, можно использовать простой импульсный блок питания, с запасом по мощности, чтобы избежать применения кулеров. В таком случае можно будет использовать компактный, недорогой пластиковий корпус. Плюс биппера подключается к 12-му выводу микроконтроллера (или к 14-му в случае применения контроллера в ДИП корпусе). Минус подключается на землю.
Технические характеристики паяльной станции. Температура от 50 до 500гр, (нагрев до 260гр примерно 30 секунд), две кнопки +10гр и -10гр температуры, три кнопки памяти – длинное нажатие (до моргания) – запоминание установленной температуры (ЕЕ), короткое – установка температуры из памяти. После подачи питания схема в спящем режиме, после нажатия кнопки – включается установка из первой ячейки памяти. При первом включении температуры в памяти 250, 300, 350 градусов. На индикаторе моргает установленная температура, затем бежит и потом горит температура жала с точностью до 1*С в реальном времени (после нагревания иногда забегает на 1-2*С вперед, потом стабилизируется и изредка поскакивает на +-1*С). Через 1 час после последней манипуляции с кнопками засыпает и остывает (реально может вырубиться и раньше). Если температура более 400*С, засыпает через 10 минут (для сохранности жала). Бипер пикает при включении, нажатиях кнопок, записи в память, достижении заданной температуры, три раза предупреждает перед засыпанием (двойной бип), и при засыпании (пять-бип). После сборки паяльную станцию необходимо откалибровать. Калибруется она с помощью подстроечника R5 и термопары, которая идет в комплекте со многими мультиметрами. У меня DT-838. Сверял с промышленной термопарой. Точность показаний порадовала.
Фузы:
Теперь о паяльниках. В нашей самодельной станции можно применять паяльники от паяльных станций разных производителей. В своём варианте использую ZD-929 на 24 Вольта и 48 Ватт.
Вот распиновка его разъема:
и LUKEY, модель не знаю, но тоже на такое напряжение:
Позже выяснилось, что LUKEY значительно уступает своим качеством и мощностью. За непродолжительное время эксплуатации в нем полетела термопара. Кроме того, он слабее ZD-929. Разъем люкея такой же, как компьютерный PS/2, поэтому его сразу же отрезал и заменил на РШ2Н-1-17. Так понадежней будет.
Сопротивление нагревателя – 18 Ом, сопротивление термопары 2 Ома. У термопары необходимо соблюдать полярность. "+” термопары идет на R3, "–" на массу. Полярность термопары можно определить тестером, установив его на 200 мВ и прогревая паяльник зажигалкой. Итак, мы перешли на новейшие монтажные технологии, а что дальше? А теперь необходимо прочесть правила эксплуатации, чтобы не запороть дорогостоящих, зато долго работающих жал.
1. Многослойные паяльные наконечники не требуют (и не допускают) никакой заточки.
2. Неоправданно высокая температура сокращает срок службы наконечника. Используйте минимально возможную температуру.
3. Мягкая очистка наконечника от нагара производится о влажную целлюлозную губку, так как оксиды и карбиды из припоя и флюсов могут образовать загрязнение наконечника, приводящее к ухудшению качества пайки и снижению теплопередачи.
4. При непрерывной работе, не реже раза в неделю необходимо снимать наконечник и полностью очищать его от окислов. Припой на наконечнике должен оставаться даже в холодном состоянии.
5. Недопустимо пользоваться агрессивными флюсами, содержащими хлориды или кислоты. Используйте канифольные флюсы.
Пару слов о "мягкой целлюлозной губке”. Ее вы должны приобрести там же, где покупали паяльник. Но не спешите тыкать в нее жалом. Перед этим ее необходимо намочить, в результате чего она разбухнет, и выжать. Теперь губка готова к эксплуатации. В крайнем случае вместо губки можно использовать Х/Б салфетку.
Вот мы и подошли к концу. Теперь самое интересное – фотографии готовых девайсов.
Самодельной станции:
Модернизированный под изогнутые жала местного радиозавода ZD-929 в подставке из двух винчестеров:
Люкей в покупной подставке. Визуально подставка похожа на аналогичную фирмы Pace (на что я и повелся при заказе), но только вместо литого металла там пластик:
Конструкцию собрал и испытал: Troll
Обсудить статью САМОДЕЛЬНАЯ ПАЯЛЬНАЯ СТАНЦИЯ
Паяльная станция построена на картриджах Hakko T12. Имеет два паяльника по 70 Ватт, вытяжку дымоуловитель, блоки питания для внешних потребителей. Бюджет составил около 10-15$.
Начало эпопеи было несколько месяцев назад когда пришло купленное на пробу жало Hakko T12-KU. Собранный для пробы паяльник "паяльник на жале Т12" оказался вполне удобным, также сами картридж жала порадовали своей работой. Было заказано еще одно более массивное жало, и я решил сделать законченную паяльную станцию.
Функции паяльной станции:
Два паяльника по 70вт управляемых по отдельным каналам. При выпайке деталей, часто удобней пользоваться двумя паяльниками одновременно. Да и при монтаже не надо терять время на смену жала. Плюс в моей конструкции паяльника замена жал не предусмотрена, для тех кто хочет иметь сменные жала в качестве одного из паяльников нужно поставить покупную ручку.
Вытяжка с фильтром. Дышать флюсом и припоем особо не хочется и лишнего места на столе, как правило нет, а тут одним блоком заменил два.
Блок питания 24в с отдельным выключателем, можно подключить дрель или других потребителей. Дополнительно также экономится место, поскольку не надо держать блок питания для дрели или постоянно перенастраивать лабораторный блок питания.
Блок питания 5в, два разъема USB, для питания самих устройств. Я последнее время на все платы с питанием от 5в распаиваю в качестве питания мини USB разъемы или для совсем мелких плат кидаю шнурок с USB разъемом на конце.
Warning
Сначала несколько предупреждений.
Первое.
В случае отсутствия качественной земли крайне не рекомендую использовать для питания паяльников блок построенный на основе компьютерного блока питания. Т.е. не желательно их использовать в старых домах где не проведена централизованно шина заземления. Использовать в качестве заземления трубы центрального отопления также нельзя поскольку сейчас массово в квартирах заменяются трубы на пластиковые и нельзя быть уверенным в электрическом соединении батареи с землей.
Если вы предполагаете возможность использования паяльной станции при отсутствии качественного заземления, то следует блок питания строить на основе классического трансформатора. (Схемы регуляторов температуры не требуют стабилизированного источника питания, единственное желательно, что бы напряжение лежало в пределах от 19 до 24 в, иначе мощность паяльника значительно упадет. т.е. можно обойтись после трансформатора просто выпрямителем с конденсаторным фильтром)
Второе.
Я не заземлял жало. Предполагаю при пайке особо чувствительных элементов просто бросать провод с крокодилом на жало. Если вы часто паяете маломощные полевые транзисторы и другие элементы, особо чувствительные к пробою, то рекомендую заземление заложить сразу. Единственное по соображениям безопасности жало как и браслет следует заземлить через резистор более 100 кОм (рекомендуется через резистор 1МОм).
Третье.
Как говорится не все йогурты одинаково полезны.
Второе жало купленное за $2.76 имеет заметные недостатки.
Перечислю по возрастанию проблемы.
1. При работе регулятора от жала слышны звуки, щелчки при включении циклов нагрева. Скорее всего при заливке нагревателя остались пустоты, как это скажется на долговечности не понятно.
2. Термопара занижает показания. Если у вас такое жало будет использоваться вместе с нормальными придется проводить постоянно перекалибровку, смешение довольно большое около 100гр. А для аналоговой схемы регулировки перекалибровка представляет не тривиальную задачу.
3. Самый главный недостаток. При протекании тока похоже нагревается холодный спай термопары, что нарушает нормальную работу регулятора.
Привожу осциллограммы работы регулятора со старым жалом (стоило оно около 4$) и нового.
Со старым жалом регулятор нормально функционирует, цикл нагрева и длинная пауза пока набранная температура не упадет до пороговой.
Жало за 2.76$ кардинально отличается в поведении. Как я предполагаю происходит нагрев холодного спая током протекающим во время разогрева. И после цикла нагрева при измерении температуры происходит ошибка и схема снова уходит в нагрев, пока температура горячей части не превысит температуру на которую нагрелся холодный спай протекающим током. После пачки циклов нагрева порог все таки превышается и регулятор уходит в длинную паузу. Холодный спай быстро остывает (менее 100мс) и температура меряется близко к правильной. В итоге фактически удлиняется цикл нагрева и мы получаем колебания температуры жала, для относительно массивного жала на конце они оказались на уровне нескольких градусов, что не фатально влияет на работу. Как подобные жала будут работать с ПИД регуляторами затрудняюсь сказать, но думаю результаты будут более плачевные и добиться устойчивой работы регулятора не получится.
Основной блок
Паяльная станция построена на базе блока питания АТХ с 12см вентилятором. Взял для переделки вот такого махрового китайца. Заявленная мощность совершенно не соответствует начинке, реально блок ватт на 200. Но для наших целей вполне сойдет потребление в пике двух паяльников не превысит 140 Вт.
С верху разместил два регулятора температуры, отдельно для каждого паяльника. И три выключателя позволяющие раздельно включать каждый паяльник и внешнюю нагрузку 24в. Общее включение блока оставил на штатном выключателе блока АТХ. Кабель питания также подключается к штатному разъему. Дополнительно вывел разъемы питания 24в и колодку USB для подключения нагрузки 5в.
12см вентилятор помимо обдува блока, использую для вытяжки дыма. Для увеличения воздушного потока помимо вентилятора внутри корпуса установлен еще один вентилятор на наружной стороне. Желательно использовать вентиляторы мощностью более 4Вт. Мне попался вентилятор 12см 220В 8Вт который я использовал как внешний. Для питания вентилятора 12в используется линейный стабилизатор КРЕН8Б установленный через изолирующую прокладку на радиатор низковольтных диодов. Он понижает напряжение 24В до 12, одновременно он вместе с вентилятором служит нагрузкой блока питания на холостом ходу. При использовании 2 мощных вентиляторов 12В желательно использовать импульсный понижающий стабилизатор (стоимость готовой платы на ток около 2А на али около 1$). В крайнем случае, при использовании линейного стабилизатора установите его на отдельный радиатор. На внешний вентилятор спереди закреплена решетка от вентилятора блока питания, по верх которой размешен воздушный фильтр. Использовал кусок фильтра от кухонной вытяжки, он в составе волокна имеет отсорбент. Можно также поискать и чисто угольные фильтры, мне к сожалению пока не попался подходящих размеров.
Подробно останавливаться на переделке блока АТХ не буду поскольку доработка зависит от модели блока питания. Мой блок был построен на базе микросхемы 3845. Я убрал все все элементы не 12в каналов и все элементы штатных фильтров и конденсаторов вторичного питания. Распаял новый фильтр используя более высоковольтные конденсаторы. Мне повезло, что в максимуме блок выдавал 29в, и для получения 24в пришлось только подобрать сопротивление резисторов в цепи стабилизации, и заблокировать цепи защиты по напряжению.
На задней решётке видны клеммы 24 в и планка с USB взятая от старого корпуса. Отверстия проделывал просто выкусывая элементы решётки.
Конструкция паяльников
Конструкцию рассматривал и в предыдущей статье. Сейчас повторно и более подробно покажу этапы изготовления.
Подключения проводов на скрутке и термоусадках.
А также относительно прошлого раза несколько изменил склейку бумаги. Я в этот раз увеличение площади слоев сделал постепенной, что облегчило склейку.
Сверху обжал термоусадку.
Сзади для увеличения жесткости залил клеем.
Ручка паяльника получается легкая 26 гр. Расстояние от жала не большое всего 4.5 см.
Такую конструкцию можно использовать как минимум для второго паяльника, например сделав его на основе жала T12-K или T12-KF, которые удобны для выпаивания компонентов и микросхем.
Также в сети встречал такой вариант: человек припаивали провода к контактам, а ручку делал из дерева.
Схема регулятора температуры
В этот раз сделал схему на основе LM324. (схема на основе LM358 приведена в прошлый раз).
Китайский вариант схемы взятый за основу должен быть тоже работоспособным, единственное надо параллельно конденсатору С4 поставить защитный диод типа 1N4148, как в схеме на LM358, и полевой транзистор должен иметь разрешённое напряжение по затвору более 25 в.
Основное отличие этой схемы, от схемы на LM358, это то что напряжение с термопары сначала усиливается, а лишь затем подается на компаратор. Моя схема представляет компиляцию предыдущего устройства на LM358 и китайской схемы на LM324.
Плату рисовал в Sprint-Layout версии 5. Переменный резистор ВСП4-1 0.5вт, СМД резисторы и керамические конденсаторы типоразмера 0805, кроме R3 размера 2512 и R8 размера 1206, конденсатор С7 типо размера В. Разводка платы не идеально но мне нужно было что бы по размерам и посадке она совпадала с предыдущей платой. Диод D3 служит для зашиты от неправильного включения и в принципе он не нужен если плата не используется автономно, но я в процессе отладки умудрился включить плату неправильно по полярности в итоге через несколько секунд рванул конденсатор С5, а остальная плата осталась цела. Резистор R3 можно заменить просто перемычкой. Резисторы R1 и R2 вместе с подстроечным резистором определяют диапазон регулировки температуры, к сожалению разброс дрейфа нуля операционного усилителя не позволяет точно подобрать номиналы этих резисторов. У меня диапазон регулировки настроен от 200 до 400 градусов.
Плату делал на двух стороннем текстолите одна из сторон используется под землю. В контакты обозначенные на схеме как с металлизацией впаиваются перемычки остальные зенкуются. Но плату можно сделать и используя односторонний текстолит, тогда со всех точек обозначенных металлизацией бросаются перемычки проводами на точку расположенную рядом с отрицательным выводом электролита С5 (желательно внести изменения в плату добавив там дополнительных площадок). Я обрезаю плату до нужного размера после травления сверловки и лужения, поскольку на краях где резал ножницами фольга деформированна и плохо зачищается.
После распайки СМД деталей отмыл плату, а уже затем распаял переменный и подстроечный резистор, а также ДИП детали с проводами. Это позволяет при пайке СМД меньше ограничиваться в выборе флюсов.
Остальные детали и провода паяю используя спиртоканифоль или последнее время чаще безотмывочный флюс. (Из за проблем с жалом во время отладки и пока не понял причин немного замучил плату перепайками.)
В целом схема на LM324 немного лучше работает чем на LM358, хотя при пайке различия не особо заметны. Схема на LM358 при подходе к температуре стабилизации примерно на секунду частит светодиодом, т.е. подход происходит плавно с падением мощности отдаваемым в нагреватель вблизи температуры стабилизации. Схема на LM324 выходит на режим стабилизации более резко почти сразу переходя на медленное мигание светодиодом. Какую схему выбрать для реализации скорее должно определятся какие детали под рукой, как я говорил при пайке особой разницы я не заметил, хоть схема на LM324 и ведет себя лучше.
Или что хотел сделать и пока не реализовал, как говорится, в мире нет ничего более постоянного чем сделанное временно.
Подумываю поставить разъемы для паяльников. Чтобы можно было сделать еще паяльников под другие жала и в случае необходимости менять подключенные паяльники. Сейчас на корпусе есть два мини джека, но я опасаюсь их использовать для тока в три ампера.
Поставит предохранитель на внешние разъемы 24в и возможно также для USB выходов.
Ну и надо искать, чем заменить старый фильтр вытяжки, а то он уже грязный, и воздух проходит с трудом.
Также хорошо бы сделать какую то новую подставку под оба паяльника.
На вентилятор необходимо установить небольшой козырек, что бы направлять потоки воздуха и улучшить всасывание дыма.
Как продолжения идеи козырька подумываю туда же прикрепить увеличительное стекло с подсветкой, но это совсем из далеких планов.
Давненько хочу себе паяльную станцию, а точнее паяльник с термостабилизацией. У нас такие паяльники стоят от 3500р, дорого конечно и жалко отдать такие деньги. Зато продаются сами паяльники от станций и стоят они копейки. Купил себе самый простой паяльник за 500р LUT0035, в интернете об этой модели ничего нет, только на этикетке паяльника указанно 24В 48В. Привез его домой и начал мудрить. Первым делом определил параметры для своей паяльной станции:
— Регулировка температур 180-360C
— Ограничение тока потребления для паяльника
— Возможность выводить паяльник в режим ожидания
Параметры определил и перешел к схематике
Собирать все решил на ШИМ TL494 в ней есть все что надо: два компоратора ошибок и регулировка скважности через 4 ножку DT. Уже развел схему, рассчитал почти всю обвязку вокруг TL494 и оказалось что мне ее будет мало. Паяльник, что я приобрел, для определения температуры использует термопару вместо терморезистора и мне пришлось добавить усилитель напряжения на дополнительном ОУ LM358. В итоге получилась вот такая схемка
Схема самодельной паяльной станции
В схеме ничего особого. С Термопары берется напряжение равное примерно 0.025В при 350C и умножается с помощью усилителя на LM358 примерно в 140 раз и делится пополам делителем R6R16
C помощью переменного резистора R8 выставляется нужное пороговое напряжение на 2 ноге компоратора ошибки равное примерно 1,75В. Пока потенциалы между первой и второй ногой не уровняются ШИМ будет моделировать импульсы на управляющем транзисторе T1. Транзистор брал IRF630
Кнопка S1 устанавливается на рычаг-подставку для паяльника, когда кнопка замкнута ширина импульсов ограничивается и ток потребление падает примерно в двое, что экономит ресурс паяльника
R12R13 делитель определяющий ток потребления, настроен на напряжение 0,2В, Что при шунте 0,1Ом поддерживает ток примерно 2А. Ток захотел ограничивать да бы экономить ресурс паяльника и трансформатора
Трансформатор взял с двумя последовательными обмотками по 17В с общей точкой и сделал однополярный двухпериодный выпрямитель с емкостью фильтра 4700мкФ, Питание микросхем через Крен 7812
Для индикации нагрева поставил параллельно нагревателю светодиод красного цвета.
Ну и парочка фото паяльной станции
В принципе все на этом, все элементарно. Паяльник работает как положено. С комнатной температуры до 200C нагревается за 85сек, до 350С — примерно 215сек
Пробовал расплавить тугоплавкий припой, который 25Вт сетевой паяльник не мог взять. Станция расплавила без проблем, массивные дорожки и детали типа КУ202 в железном корпусе паяются легко
В общем самодельной паяльной станцией остался доволен. Единственное не устраивает жало паяльника, нужно прикупить что то удобное
Печатная плата паяльной станции