Um7.ru

Аренда стройтехники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать импульсный паяльник своими руками

Как сделать импульсный паяльник своими руками

Импульсный паяльник-пистолет заводского изготовления

Принцип пайки основан на том, что на конце жала паяльника достигается максимальный нагрев, нужный для плавки припоя и прогрева соединяемых элементов. Подготовка деталей к паянию отнимает немало времени. Держать постоянно нагретый электропаяльник невыгодно из-за неоправданного перерасхода электричества. На смену традиционным паяльным приборам пришли энергосберегающие виды импульсных паяльников (ИП).

Импульсный паяльник-пистолет заводского изготовления

Важно! Главное отличие импульсных инструментов от обычных паяльников заключается в том, что нужная температура на конце жала достигается за 3-4 секунды после включения.

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.

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.
Читайте так же:
Чертеж чпу станка из фанеры

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

Как правильно заметил easyJet в схеме дифференциального усилителя была ошибка, отсутствовал резистор R11 (выделил цветом). Но ошибка не критичная, влияет при равенстве сопротивления R3 и терморезистора в паяльнике, то есть при комнатной температуре. В случае исправления потребуется калибровка температуры паяльника. В своей паяльной станции решил оставить как есть.

Читайте так же:
Реверсивный пуск двигателя схема

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.
  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.

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.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки паяльника

Чтобы самостоятельно собрать паяльник, казалось бы, довольно простое устройство, нужно иметь довольно много инструментов. Не менее важно грамотно их использовать и знать о базовых техниках, без которых нельзя обойтись во время подготовки и создания изделия. Прежде всего понадобятся: медная проволока (она выполняет функцию жала, поэтому один конец затачивается под необходимую форму), медные шины, трансформатор и теплостойкий материал. Последний будет необходим для рукояти.

Читайте так же:
Регистр с тэном своими руками

Принцип действия

Основное отличие импульсного паяльника заключается в способе нагрева его жала, которое являет собой согнутую дугой медную проволоку, (наподобие буквы «U»), по которой пропускают электрический ток большой силы, необходимый для достижения требуемой температуры.

Разогревающаяся медная проволока в виде жала

Блок питания такого паяльника должен обеспечивать выходное напряжение 1-2 В и ток 25-50 А. До недавнего времени для этих целей активно применялся обычный трансформатор, у которого вторичная обмотка выполнена в виде нескольких витков медной шины относительно большого сечения (в несколько раз большего, чем сечение провода жала, во избежание нагрева самой обмотки во время работы).

Также большим сечением должны обладать токопроводящие шины, выполняющие функцию держателя жала, поэтому блок питания помещают в корпус импульсного паяльника, который из-за револьверной ручки напоминает пистолет.

Типичная форма промышленного импульсного паяльника

Но изрядные габариты и ощутимый вес понижающего трансформатора делают неудобной работу с паяльником, поэтому в последнее время стали применяться импульсные блоки питания, которые значительно меньше и легче.

Используемые источники тока для питания импульсных паяльников

Импульсные паяльники имеют такое название ещё и из-за усовершенствования и миниатюризации блоков питания, применяемых в данных инструментах, использующих электронную схему преобразования импульсов напряжения высокой частоты, хотя может использоваться и обычный понижающий трансформатор подходящей мощности.

Поэтому, создавая импульсный паяльник своими руками, нужно решить, какой блок питания будет использоваться – с понижающим трансформатором, или электронный. Преимущество первого варианта состоит в чрезвычайно простой электрической схеме – выводы вторичной обмотки напрямую подключаются к токопроводящим шинам.

Пример самодельного паяльника с понижающим трансформатором

К недостаткам следует отнести габариты и вес прибора, а также ощутимую вибрацию во время работы. К тому же, первичная обмотка очень часто перегорает из-за нестабильного напряжения и частых перегрузок, и невозможно самостоятельно осуществить её перемотку без специального оборудования и соответствующего обмоточного провода.

Поэтому, многие радиолюбители, ремонтируя вышедший из строя импульсный паяльник на базе понижающего трансформатора, используют подходящий электронный блок питания, заменяя вторичную обмотку.

Сгоревший понижающий трансформатор в промышленном паяльнике Громоздкий трансформатор заменен на миниатюрную электронную плату

Процесс переделки понижающего трансформатора

Изготовляя импульсный паяльник, для его питания можно использовать имеющийся понижающий трансформатор, который может быть с любым типом магнитопровода, главное, чтобы он подходил по мощности в пределах 50-150 Вт.

Первичную сетевую обмотку оставляют без изменений, а вторичную удаляют, разобрав трансформатор. Поскольку для разогрева жала паяльника решающее значение имеет ток, то точным расчётом количества витков можно пренебречь, сосредоточив усилия на достижении максимально возможной площади поперечного сечения обмоточной шины.

Как правило, будет достаточно двух витков медной шины или плетёного гибкого медного провода, сечением 6-10 мм², которые нужно расположить таким образом, чтобы они не замыкались друг с другом и сердечником трансформатора.

Медная шина в виде вторичной обмотки

В случае с использованием медной шины в качестве обмотки, её выводы будут выполнять функции держателя жала.

Читайте так же:
Что означает низколегированная сталь

Продолжение обмотки является держателем жала

Наматывать упругую шину следует осторожно, чтобы не повредить первичную обмотку, после чего её следует проверить на обрыв и замыкание.

Переделка электронного трансформатора

Создавая импульсный паяльник своими руками с «нуля», или используя готовый корпус с держателями, многие радиолюбители применяют в качестве трансформатора имеющийся электронный блок питания для галогенных ламп на 12В, мощностью 50-150Вт, при этом также переделывая вторичную обмотку.

Электронный трансформатор (импульсный блок питания галогенных ламп)

Поскольку никаких других изменений в устройстве не требуется, типичная электрическая принципиальная схема импульсного блока питания приводится лишь в качестве примера, без разбора функций элементов и описания принципа работы.

Импульсный трансформатор на схеме, подлежащий переделке

В данном случае, нужно помнить, что для достижения требуемого напряжения в импульсном трансформаторе требуется не такие большие габариты магнитопровода и меньшее количество витков, поэтому для переделки вторичной обмотки может быть достаточно одного витка.

Один выходной виток на тороидальном магнитопроводе импульсного трансформатора

Если у имеющейся шины или гибкого провода сечение недостаточное, то его можно увеличить путём параллельного подключения витков обмоток.

Подключение выводов параллельных витков к держателю жала Параллельные витки из гибкого плетеного медного многожильного провода

Поскольку старую вторичную обмотку можно удалить, не разбирая трансформатор, а создать новую можно просто вставив один виток в пустоты между изоляцией и магнитопроводом, процесс переделки импульсного блока питания не является слишком сложным делом даже для начинающего мастера.

Изготовление жала паяльника

В качестве жала паяльника нужно использовать медную проволоку, диаметром 1-2 мм, подсоединив её к держателям при помощи болтовых или имеющихся готовых цанговых соединений.

Болтовые крепления жала на пластинах

Более точно толщина провода определяется опытным путём – по скорости, с которой температура паяльника достигает рабочего диапазона – чем тоньше проволока жала, тем быстрее оно будет разогреваться. Но с другой стороны, слишком большая температура сделает невозможным процесс пайки и приведёт к быстрому износу и даже перегоранию провода.

Увеличивая поперечное сечение проволоки нужно добиться приемлемого времени (4-8 секунд) разогрева жала и недопущения его перегрева. Нужно помнить, что с увеличением площади поперечного сечения проволоки жала растёт потребляемая мощность и нагревание вторичной обмотки трансформатора.

Поэтому, подобрав нужный диаметр провода жала и опробовав самодельный паяльник в работе, осуществив несколько раз процесс пайки, нужно проверить нагрев вторичной обмотки – она не должна сильно нагреваться, а тем более раскаляться – иначе трансформатор может перегреться, что приведёт к перегоранию первичной обмотки и воспламенению изоляции.

Для удобства работы часто подключают лампочку или светодиод, синхронно включающийся и освещающий место пайки.

Яркий светодиод включается синхронно с паяльником, освещая место пайки

Чтобы спроектировать конструкцию самодельного импульсного паяльного устройства, надо определиться с выбором вида источника питания.

Самодельный импульсный паяльник

Источники тока для питания импульсных паяльников

Если повторять схему строения ИП заводского изготовления, то источником электроэнергии будет служить обыкновенная розетка бытовой электросети. В случае создания 12 вольтового инструмента для пайки источником питания могут служить сетевой адаптер 220/12в, автомобильная аккумуляторная батарея или аккумулятор от шуруповёрта.

Читайте так же:
Плазменная резка металла фото

Паяльник из электронного трансформатора

Для изготовления импульсного паяльника понадобятся старый или вышедший из строя сетевой ИП, маломощный электронный трансформатор, медный экран телевизионного антенного кабеля.

Сборка трансформаторного прибора:

  1. Вторичную обмотку (10 витков провода 1 мм2) удаляют.
  2. Вместо снятого провода устанавливают силовую обмотку – 1 виток шины из кабельного экрана.
  3. Трансформатор встраивают в корпус старого паяльника, перед этим удалив сетевой преобразователь напряжения.
  4. Концы шины припаивают к держателям жала.
  5. Паяльник подключают к 12 вольтовому источнику питания и приступают к паяльным работам.

Электронный трансформатор

Изготовление импульсной разновидности

В основе ИП заложен индукционный принцип преобразования электрической энергии из малой силы тока в мощный импульс низкого напряжения. Соблюдая этот эффект, домашние мастера изготавливают различные виды конструкций импульсников.

Аккумуляторный тип механизма

Изготовление паяльного оборудования с питанием от аккумуляторов вполне осуществимо. Такое устройство принесёт существенную пользу, когда возникнет необходимость в перепайке клемм и соединений автомобильной системы электроснабжения вдали от сетевых источников питания.

Обратите внимание! Для автомобильного импульсника нужно на шнуре питания закрепить щипцы для захвата клемм аккумуляторной батареи. Нельзя для контактов применять скрутки из проводов шнура.

Импульсник из энергосберегающей лампы

Силовой блок собирают на основе частей старого корпуса дневной лампы. Необходимо приготовить следующее:

  • балласт (преобразователь напряжения) от лампы дневного света;
  • трансформатор;
  • кусок медного провода ø 2-3 мм.

Какой использовать корпус, из чего сделать рукоятку, решает мастер. Как сделать импульсный паяльник из частей энергосберегающей лампы, видно ниже на схеме.

Принципиальная схема ИП на основе энергосберегающей лампы

Микросхемное изделие импульсного принципа

Импульсный паяльник для микросхем можно изготовить на основе керамического резистора 0,5 Вт/8 Ом. Изготовление осуществляют так:

  1. Один вывод сопротивления удаляют и высверливают отверстие ø 1,2 мм. Чтобы изолировать жало от резистора, в проём вставляют трубку из слюды.
  2. В изолированное отверстие вставляют отрезок медной проволоки. Кончик жала обтачивают надфилем под конус.
  3. Резистор оборачивают слюдой или текстолитом.
  4. Один отрезок медной проволоки крепят петлёй на жале и выводят его к противоположному торцу сопротивления.
  5. Резистор ещё раз покрывают изоляцией.
  6. Полученную конструкцию помещают в любой подходящий цилиндрический корпус.
  7. Выводы соединяют с источником питания 12 вольт.

Процесс изготовления

Импульсный паяльник не обязательно собирать из новых деталей. Его можно собрать на основе трансформатора от старой электротехники или даже энергосберегающей лампы. Использованный трансформатор для начала надо избавить от старой обмотки, стараясь не повредить провод первичной обмотки, который можно также использовать в дальнейшем. Размер катушки можно регулировать так, чтобы поместилась и первая, и вторая обмотка. Для того чтобы намотать первичную обмотку, можно использовать специальный станок, но некоторые делают это вручную. После того как выполнена вторичная обмотка из медной проволоки можно выполнить ее изоляцию.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector