РАЗБОРКА И ПЕРЕМОТКА ПАЯЛЬНИКА

РАЗБОРКА И ПЕРЕМОТКА ПАЯЛЬНИКА

Если ты, товарищ по увлечению, уже «перерос» паяльник с регулятором напряжения, но ещё «не дорос» в своих амбициях до профессиональной паяльной станции, то это может быть интересно. Умение изменить напряжение питания у паяльника рассчитанного на 220 В кроме всего прочего позволяет вернуть в строй уже перегоревший. И использовать его в дальнейшем например с импульсным блоком питания от импортного телевизора, который на выходе даёт ровно половину сетевого. Сведение этих двух изделий вместе и даёт в результате промежуточный вариант между паяльником с регулятором и полноценной паяльной станцией. Это под силу любому радиолюбителю. Как это сделать покажу на примере изменения напряжения питания паяльника китайского производства, который не вызывал доверия для использования без доработки.

Нихромовый нагреватель

Самый простой паяльник – это, по сути, нихромовый нагреватель, который намотан через термостойкую изоляцию на медное жало. Ток, проходя через нихром, нагревает его, вследствие чего раскаляется и нагревательный элемент паяльника.

Существуют модели как на 20 Вт, так и на 1,5-2 кВт. А сфера их применения ограничена грубыми электротехническими работами, запаиванием мелких механических дефектов корпусов, емкостей. Причина таких ограничений — высокая температура, что и является основанием перегрева радиодеталей, печатной платы. Из-за этого применение названных элементов в микропроцессорной технике попросту невозможно.

Максимальная температура нагрева

Низкая температура до 250ºС предназначена для сварки изделий из полиэтиленовой пленки, выполнения декоративных перфораций, узоров и тиснений на ткани или коже. Приборы с такими параметрами могут использоваться только с легкоплавкими припоями.

Паяльник с температурой жала около 300ºС подходит для соединения электропроводов и мелких деталей.

Параметры 300-350ºС рассчитаны на пайку электронных устройств среднего размера, а при более высоких показателях до 450ºС возможна работа с тугоплавкими припоями и обработка пластиковых изделий.

Приборы с температурой свыше 500ºС используются редко и предназначены для работы с габаритными деталями — пайки дверей, радиаторов, бамперов и трубопроводов.

Классификация электропаяльников

Паяльники можно подразделять на разные группы, поскольку их конструкция очень разнится!

По типу питания

Мы поместили этот подраздел первым потому, что для правильного выбора электропаяльника прежде всего важна специфика работы. В зависимости от типа питания может быть ограничена мощность паяльника. Напомним, что мощность характеризует не только потребление электроэнергии за единицу времени, но и рассеивание тепла. А значит, мощность паяльника будет влиять, к примеру, на его скорость прогрева, рабочие температуры и так далее.

  • Сетевые паяльники составляют абсолютное большинство, и диапазон мощностей очень большой. Сетевые паяльники могут запитываться как постоянным напряжением (обычно 12 или 24 В) и тогда требуют отдельного преобразователя, либо же преобразователь интегрирован в их конструкцию, и тогда можно подключать напрямую через розетку (на постсоветском пространстве это 220 В/50 Гц).
  • Автономные паяльники, иногда называемые мини-паяльниками, обычно запитываются от пальчиковых батареек, имеют малую мощность. Зато являются идеальным выбором, если по какой-то причине Вам нужно паять едва ли не «на коленке», вполне подходят для работы с небольшими штыревыми электронными компонентами или микросхемами (штыревые — с длинными выводами).
  • USB-паяльники. Их можно было бы отнести к сетевым, но они обладают малой мощностью ввиду ограничений USB-разъёмов по выходным току и напряжению. В то же время у них небольшие размеры, и они могут помочь владельцам ноутбуков при наличии необходимости работы с электроникой вдали от розетки. Кроме того, их возможно подключить к обычному пауэрбанку и получить таким образом автономный паяльник.

По общей конструкции

  • Стержневые являются развитием молоточных и торцевых паяльников. У большинства именно он приходит в голову первым, и его вполне достаточно для бытовых и радиолюбительских задач, связанных с починкой электронных приборов вроде утюга. Такое название носит потому, что его внешний вид напоминает стержень: из ручки исходит кожух, внутри которого располагается нагревательный элемент, а наружу торчит жало. Всё на одной оси.
  • «Пистолеты» — вариация стержневых, но рукоятка предназначена для удержания подобно пистолету и повёрнута перпендикулярно кожуху.
  • Паяльные станции — комплексные электронные устройства. Сюда можно отнести как паяльники со встроенной регулировкой температуры, так и то, что обычно в каталогах и на витринах и называют паяльными станциями. Общие черты: обязательно присутствует настройка рабочей температуры, питаются от сети.

По конструкции нагревательного элемента

Нихромовое жало для паяльника.

Нагревательный элемент (далее НЭ) — это то, что, по сути, нагревает жало, или же напрямую припой и соединяемые поверхности.

  • Нихромовый НЭ представляет собой, можно сказать, проволочный резистор, чья основная задача — нагреваться под воздействием протекающего через него электрического тока. Нихром —это сплав, который держит температуры до 1000-1100 градусов Цельсия и обладает высоким удельным сопротивлением. Основное преимущество — в простоте изготовления и конструкции, такие паяльники самые дешёвые и «дуракоустойчивые», поскольку менее чувствительны к ударным нагрузкам (всё равно не стоит ими бить что-либо). В некоторых моделях нихромовый НЭ может быть теплоизолирован, чтобы уменьшить потери на прогрев воздуха, однако это потенциально может снизить надёжность.
  • Керамический НЭ — стержень из керамики, на который подаётся напряжение. Хрупкая керамика не терпит ударов, но зато будет греться быстро, служить долго.

Керамический нагревательный элемент.

Индукционные НЭ устроены уже заметно сложнее: в них содержатся катушка индуктивности и ферромагнетик (например, в виде покрытия на наконечнике или его сердечника). При помощи катушки создаётся магнитное поле, в ферромагнетике же проявляется так называемый гистерезис (в двух словах — запаздывание реакции на перемену параметров магнитного поля). За счёт гистерезиса и прохождения электрического тока и происходит нагрев., который прекращается при достижении определённой температуры, называемой точкой Кюри (фактически нижней границы диапазона температур, в которых структура ферромагнетика сильно меняется, а точка Кюри — его середина). Такой паяльник уже можно регулировать по температуре: либо при помощи датчиков температуры (термопара/терморезистор), либо подбором ферромагнетика с нужной точкой Кюри.

  • Импульсные названы так потому, что в них используются высокочастотные преобразователи напряжения, частота которого на жале (совмещённом с нагревательным элементом) составляет до 40 килогерц. За счёт снижения величины напряжения на трансформаторе ток через жало проходит огромный, и греется оно почти моментально. Правда, долго таким не поработать.
  • Термовоздушный НЭ — по сути, фен. Только вот температура воздуха на выходе куда как выше.
  • Инфракрасные НЭ нагревают поверхности узконаправленным лучом ИК-излучения.
  • Заключение

    Вот и настало время подвести итоги нашего повествования и отметить плюсы и минусы его героя — нагревательного элемента (A)1322/1323.

    Плюсы:

    • Повышенный срок эксплуатации (со слов продавцов);
    • Повышенная механическая прочность;
    • Удобство замены (разная длина выводов исключает ошибку монтажа);
    • Точность и стабильность нагрева.

    Минусы:

    • Низкая распространённость и, как следствие, известность;
    • Более высокая стоимость (в

      2 раза).

    За сим позвольте откланяться и пожелать долгих лет жизни Вам и вашему инструменту!

    Регулятор мощности для паяльника можно не только приобрети, но и достаточно легко собрать самостоятельно. Монтируют его в разрыв сетевого кабеля устройства в корпусах от небольших старых электроприборов. Для пайки схем применяют перфорированные текстолитовые платы с медным покрытием.

    Ниже приведены схемы наиболее часто собираемых терморегуляторов на основе таких радиодеталей, как переменный резистор, симистор, тиристор.

    Из резистора

    Самый простой терморегулятор для паяльника на основе переменного резистора собирается по приведенной ниже схеме.

    Из тиристора

    Плата терморегулятора на основе тиристора имеет следующую принципиальную схему.

    Из симистора

    Самый простой терморегулятор на таких полупроводниковых деталях, как симисторы, можно собрать по следующей схеме.

    Рейтинг 5 лучших паяльников-пистолетов

    1. MAXMAN JST2901

    Модель MAXMAN JST2901 (DLT001) наиболее близка по характеристикам к советским импульсным паяльникам. Существует расширенная версия MAXMAN JST2902, у которого в комплекте есть кейс, припой, флюс в баночке и сменные жала.

    Некоторые мастера жалуются на круглый профиль жала и неудобство пайки, но такие недостатки есть у всех паяльников с понижающим трансформатором. Зато жалом в форме дуги очень удобно лудить провода. Плюс у таких паяльников — нет инерционности нагрева и можно быстро прогреть крупные металлические детали.

    • Мощность нагрева 100 (175) Вт;
    • Максимальная температура 800 градусов;
    • Время нагрева: 10 секунд;
    • Время охлаждения: 48 секунд;
    • Длина кабеля: 1,3 м.
    • высокая мощность и рабочая температура;
    • прочный наконечник, выполненный из сплава;
    • мягкий шнур питания, который можно согнуть;
    • удобный дизайн с подсветкой;
    • простота эксплуатации и возможность использования одной рукой.
    • немалый вес, так что рука устает.

    2. ЗУБР 55412-H4

    К особенностям данной модели можно отнести высокe. мощность – 150 Вт. Этот паяльник может использоваться, в том числе, для выжигания на древесине.

    • Мощность нагрева 150 Вт;
    • Время нагрева: 6 секунд;
    • Напряжение питания: 220 В.
    • высокая мощность;
    • наличие сменных жал, припоя и флюса;
    • удобный пластиковый кейс;
    • есть подсветка;
    • насадка для выжигания по дереву;
    • российское производство;
    • надежность бренда.
    • при такой высокой мощности есть риск расплавления пластика;
    • приличный вес, как жертва большой мощности.

    Импульсный паяльник ЗУБР 55412-H4 можно купить по цене 20 $ .

    3. Rexant Профи 12-0162-1

    Данный паяльник-пистолет имеет керамический нагреватель, но он не совсем импульсный. У него есть два режима работы. При включении в розетку включается преднагрев с пониженной мощностью 25 Вт и режим повышения мощности до 130 Вт при нажатии на кнопку.

    Вообще Rexant Профи 12-0162-1 не предназначен для длительных монтажных работ, но долговечность его жала можно отметить, как преимущество над аналогами.

    • Мощность нагрева 25/130 Вт;
    • Время разогрева: 5 минут;
    • Форма жала: конус;
    • Напряжение питания: 220 В.
    • два режима мощности;
    • керамический нагревательный элемент;
    • эргономичная рукоятка;
    • корпус из ударопрочного пластика с резиновыми вставками;
    • низкая стоимость.
    • нет гальванической развязки с сетью питания 220 В;
    • нет заземления жала.

    Паяльник Rexant Профи 12-0162-1 продается за скромные 10 $ .

    4. Newacalox SGY-005-EU

    В рейтинг этот паяльник попал только благодаря подаче трубчатого припоя. Такой механизм достаточно редко попадается в любительских паяльниках. Теперь вопрос использования катушек при поставке припоя полностью снимается. Механизм подачи припоя достаточно прост — нажимаете кнопку-рычаг и припой продвигается вперед.

    Однако этот паяльник не является импульсным в соответствии с определением в начале. Кнопка включения у него расположена наверху, а внизу только подача припоя.

    • Мощность: 60 Вт;
    • Время разогрева: 2-4 минуты;
    • Диаметр припоя: 0,8 — 1,2 мм;
    • Температура нагрева: до 430 градусов;
    • Наконечник жала: конусный 900М.
    • механическая подача припоя из катушки;
    • керамический нагреватель;
    • смотровое окошко сбоку для чистки механизма подачи припоя;
    • простота использования и легкость замены некоторых деталей (наконечника и сердечника).
    • относительно большие габаритные размеры (18х19 см);
    • длинное расстояние от ручки до жала;
    • может запаяться трубка подачи припоя.

    Купить паяльник Newacalox SGY-005-EU можно по цене 20 $ .

    5. Newacalox NL586-B-EU

    Данная модель импульсного паяльника-пистолета практически ничем не отличается от предыдущей. Разница между ними заключается всего лишь в некоторых технических характеристиках и подаче припоя сверху.

    Newacalox NL586-B-EU имеет мощность 50 Вт. Рабочая температура прибора составляет 430 градусов по Цельсию. Разогревается устройство в пределах от 2 до 4 минут. В качестве наконечника производитель предусмотрел приспособления серии 900М.

    • Мощность: 50 Вт;
    • Время разогрева: 2-4 минуты;
    • Диаметр припоя: 0,8 — 1,2 мм;
    • Температура нагрева: до 430 градусов;
    • Наконечник жала: конусный 900М.
      • наличие индикатора питания;
      • маленькое расстояние от ручки до наконечника жала;
      • небольшие габаритные размеры (17х16 см);
      • гибкий шнур питания;
    • подача припоя сверху — велик риск нагрева и запаивания трубки подачи припоя;
    • нет бокового окошка для контроля механизма подачи припоя.

    Паяльник-пистолет Newacalox NL586-B-EU продается по цене 20 $ .

    Маленькая паяльная станция своими руками v2

    Некоторое время назад я собрал маленькую паяльную станцию, о которой хотел рассказать. Это дополнительная упрощенная паяльная станция к основной, и конечно не может ее полноценно заменить.

    Основные функции:

    1. Паяльник. В коде заданы несколько температурных режимов (100, 250 и 350 градусов), между которыми осуществляется переключение кнопкой Solder. Плавная регулировка мне тут не нужна, паяю я в основном на 250 градусах. Мне лично это очень удобно. Для точного поддержания температуры используется PID регулятор.

    Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 3_Solder:

    2. Фен. Также заданы несколько температурных режимов (переключение кнопкой Heat), PID регулятор, выключение вентилятора только после остывания фена до заданной температуры 70 градусов.

    Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 2_Air:

    1. Паяльник применил от своей старой станции Lukey 936A, но с замененным нагревательным элементом на китайскую копию Hakko A1321.
    2. Кнопка отключения отключает сразу все что было включено.
    3. Можно одновременно включать и паяльник и фен.
    4. На разъеме фена присутствует напряжение 220В, будьте осторожны.
    5. Нельзя отключать паяльную станцию от сети 220В пока не остынет фен.
    6. При отключенном кабеле паяльника или фена, на дисплее будут максимальные значения напряжения с ОУ, пересчитанные в градусы (не ноль). Поясню: если например просто подключить кабель холодного паяльника должен показывать комнатную температуру, при отключении покажет например 426. Какой в этом плюс: если случайно оборвется провод термопары или терморезистора, на выходе ОУ будет максимальное значение и контроллер просто перестанет подавать напряжение на нагреватель, так как будет думать что наш паяльник раскален и его нужно охладить.
    7. Защиты от КЗ нет, поэтому рекомендую установить предохранители.
    8. Стабилизатор на 5В для питания Arduino используйте любой доступный с учетом напряжения питания вашего БП и нагрева в случае линейного стабилизатор. Так как у меня напряжение 20В установил 7805.
    9. Паяльник прекрасно работает и при 30В питания, как в моей основной паяльной станции. Но при использовании повышенного напряжения учитывайте все элементы: стабилизатор 5В и то что напряжение вентилятора 24В.

    Основные узлы и состав:

    1. Основная плата:

    — Arduino Pro mini,
    — сенсорные кнопки,
    — дисплей от телефона Nokia 1202.

    2. Плата усилителей:

    — усилитель терморезистора паяльника,
    — полевой транзистор нагрева паяльника,
    — усилитель термопары фена,
    — полевой транзистор включения вентилятора фена.

    3. Плата симисторного модуля

    — оптосимистор MOC3063,
    — симистор со снабберной цепочкой.

    — блок питания от ноутбука 19В 3.5А,
    — выключатель,
    — стабилизатор для питания Arduino.

    А теперь подробнее по узлам.

    1. Основная плата


    Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться. Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

    Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

    На верхней стороне находятся площадки сенсорных кнопок, наклеена лицевая панель, припаивается дисплей. Площадки сенсорных кнопок и дисплей подключены к нижней стороне через перемычки тонким проводом. Типоразмер резисторов и конденсатора 0603.

    Лицевую панель, по размерам из 3Д модели, я сначала нарисовал в программе FrontDesigner-3.0_rus, в файлах проекта лежит исходник.

    Распечатал, вырезал по контуру, а также окно для дисплея.

    Далее заламинировал самоклеящейся пленкой для ламинирования и приклеил к плате. Дисплей за также приклеен к этой пленке. За счет выреза в плате дисплей получился вровень с основной платой.

    На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

    2. Плата усилителей

    Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

    1. Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
    2. Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.

    Схема фена состоит из неинвертирующего усилителя и полевого транзистора.

    1. Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
    2. Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

    Типоразмер резисторов и конденсаторов 0603, за исключением резистора 56 Ом — 1206.
    Настройка не требуется.

    Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов. Рекомендую использовать например MCP6001. Но нужно обратить внимание что в зависимости от букв в конце отличается распиновка:

    3. Плата симисторного модуля

    Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

    Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

    4. Блок питания

    Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

    5. Корпус

    Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

    Не так давно столкнулись с проблемой — на паяльной станции перестал греться паяльник (Solder). Теперь предстоит определиться, либо покупать новый паяльник в сборе, либо купить нагревательный элемент и заменить его в старом паяльнике.

    Давайте определимся с финансовым вопросом. Новый паяльник в сборе стоит 450 рублей, а нагревательный элемент стоит 150 рублей. Цены приводим из всем известного федерального магазина «Профи», который имеется почти в каждом крупном городе России. Полагаем, что на Алиэкспрессе можно приобрести еще дешевле, однако, придется подождать как минимум две недели.

    Целесообразней приобретать нагревательные элементы, но все же один дополнительный паяльник в сборе всегда должен быть запрятан в «закромах Родины». Если с паяльником в сборе все понятно, то нагревательный элемент необходимо выбирать более тщательно.

    Нагревательный элемент для паяльника.

    Наш нагревательный элемент керамический и имеет четыре контакта. Два контакта в прозрачной обмотке отвечают за непосредственный нагрев элемента. Оставшиеся два, красный и синий — это термопара, которая передает паяльной станции температуру о нагреве паяльника. Нагревательный элемент на 24v / 50w / сопротивление 16-20Ом. Сделан керамический нагреватель в Тайване. В принципе, в паяльной станции Lukey 702 можно использовать любой нагревательный элемент, который подходит по данным параметрам.

    Также хотелось отметить, что данный нагревательный элемент отлично подходит для замены в паяльниках следующих станций:

    AOYUE-738/ CT-84 NPD/ 936/ 939D/ 963/ 964/ 970/ 972/ GORDAK-936A/ KADA-858D+/ 936D+/ LUKEY-702/ 902/ YA XUN-936/ SANKKO-850/ 902+/ 937

    Замена нагревательного элемента в паяльнике.

    В замене нагревательного элемента нет ничего сложного, отпаиваем старый и припаиваем новый. Провода (в прозрачной белой оплетке), отвечающие за питание нагревательного элемента, можно припаивать, не соблюдая полярность! А вот провода термопары (термодатчика) обязательно паяем к своим контактам. Получается, что красный плюс, а синий минус. Если перепутаете, паяльник не будет реагировать на температуру на паяльной станции и будет разогревать паяльник на максимальную температуру!

    На всякий случай, также отметим, если решите поставить нагревательный элемент с сопротивлением на 34-52 Ом, то он работать не будет! Поэтому внимательно проверяйте характеристики нагревательного элемента перед покупкой!