Паяльник с регулировкой температуры жала — схемы, виды, применение

Паяльник с регулировкой температуры.

Орешек знанья тверд, но все же,

Мы не привыкли отступать!

Нам расколоть его поможет,

Киножурнал «Хочу все знать»!

Посвящается технической этике и культуре.

Общая информация

Начинающим домашним мастерам, которые собираются заняться пайкой, следует первым делом решить, какой выбрать паяльник. Профессионалов это давно уже не беспокоит, ведь они знают, что самым практичным вариантом является паяльник с настройкой температуры. Это оборудование не только удобно в работе, но и обладает высокой производительностью. Зная особенности работы такого прибора, с его помощью можно получить очень качественно выполненное готовое изделие.

Оценить такое достоинство паяльника, как термостабилизация сможет каждый начинающий любитель. Подобрать необходимую температуру прибора довольно просто — для этого достаточно поменять значения мощности или напряжения. Такая опция делает очень удобной работу таким паяльником, ведь каждый профессионал знает, что выполнить качественную пайку разных металлических элементов можно только при определенной температуре.

Чтобы выбрать подходящий паяльник по температуре, нужно обратить внимание на используемый в устройстве регулирующий элемент. У хорошего прибора должны быть, помимо тумблера, на котором указаны максимальные и минимальные значения температуры, и механизмы, с помощью которых можно устанавливать точные значения.

Ещё вам следует узнать, как на этот параметр влияет мощность. Если включенный прибор долгое время не используется, то это неизбежно приведет к перегреву рабочего жала. Во время работы, где большую роль играет количество выделяемого тепла, необходимо, чтобы паяльник позволял установить необходимую температуру. Если у вас нет желания приобретать такой прибор, вы с легкостью можете изготовить его своими руками. Всё, что вам для этого потребуется — это обычный диммер.

У большинства моделей рабочая мощность не превышает 80 Вт. Работают они от обычной бытовой электросети с напряжением 220 В. Для выбора необходимой температуры используется специальный тумблер, который позволяет выбирать температуру в диапазоне от 200 до 400 градусов Цельсия. Он обеспечивает довольно точную настройку с погрешностью всего лишь 10 градусов.

О пайке

 

При правильной пайке припой (оловянно-свинцовый ПОС-61, олова 61 %):

    1. блестит;

    2. гладко и обтекаемо лежит на контактной площадке (КП) печатной платы и выводе детали;

    3. его количество и вытекшего, но не испарившегося, флюса минимально.

При плохой пайке припой:

    1. не блестит, что свидетельствует либо о не прогреве места спая (припой липнет), либо о его перегреве, при котором флюс испарился раньше времени (припой, как каша);

    2. лежит комками, капельками, «крылом ласточки» – все это говорит, что мало флюса и много припоя;

    3. его количество большое (плохая дозировка припоя) и грязь от флюса (плохая дозировка флюса и нет чистки жала паяльника от нагара).

Для правильной пайки нужно:

    1. паяльник с регулировкой температуры (термостатированием около 270 °С);

    2. жало с покрытием;

    3. припой с флюсом, диаметром 0,5-0,8 мм для пайки SMD деталей, для остальных – 0,8 – 1,0 мм (припой лучше брать импортный, например, 63 % 8PK-033);

    4. нагреватель жала – низковольтный, например, 24 в.

Помните, что у обычного паяльника 40 вт 220 в и стекло тканевой изоляции жала, ток в цепи «жало-деталь-рука», может составить несколько ма, которые легко могут повредить полупроводники (сопротивление тела человека около 1 ком).

Поэтому для уменьшения вероятности поражения током, или вывода из строя дорогой МС:

    1. понижают напряжение питания паяльника с помощью трансформатора;

    2. температуру его жала контролируют термопарой, и электронной схемой;

    3. применяют острое конусное медное жало с покрытием (грязь теперь будет только от флюса, а не от меди);

    4. очистку жала делают периодически во время пайки, вытирая жало о кусочек специальной губки (смоченной в воде);

Правильную пайку делают так:

    1. на чистое жало наносят немного свежего припоя, для увеличения площади последующего теплового контакта в месте спая;

    2. жалом одновременно касаются и вывода детали и его КП на плате, прогревая их;

    3. затем касаются проволокой припоя (с флюсом) нужного диаметра места спая, дозируют растекающийся припой, быстро убирают проволоку, а затем и жало от места спая;

    4. при пайке SMD компонентов их предварительно закрепляют на плате припоем за один вывод и при необходимости юстируют;

    5. при передозировке припоя, его убирают с КП при помощи оплетки от экранированного кабеля.

 

Для чего повышать мощность

Чтобы выполнять паяльные работы, требуются инструменты с различными параметрами. При этом иметь несколько паяльников с разной мощностью и, соответственно, с разной температурой нагрева жала, нецелесообразно.

При монтаже компонентов на плату требуется температура жала, достаточная для прогрева выводов и плавления припоя. Увеличенные значения температуры могут привести к сгоранию отдельных элементов, отклеиванию токопроводящих дорожек от платы, повреждению изоляции проводов.

В то же время использование паяльника с меньшей мощностью, а значит и с меньшей температурой нагрева жала, позволяющей достигнуть заданного значения, принуждает увеличивать время воздействия на детали и припой.

В результате от длительного нагрева компоненты выходят из строя, а изоляция может со временем растрескиваться из-за потери механических свойств.

Вывод: при пайке, если требуется прогрев больших площадей и массивных деталей, необходимо повышать не температуру, а мощность паяльника, сократив до возможного минимума время контакта жала с выводами детали.

При этом припой должен расплавиться и обеспечить надежный контакт с деталью, которая при таком режиме не подвергнется перегреву.

О паяльнике

Применяется импортный типа SL-20 (или подобный с аналогичными характеристиками) мощностью 48 вт с нагревателем 12-16 ом и термопарой (около 30 мкв/ °С). Паяльник должен лежать горизонтально, а не положением жалом вниз (как это делают зарубежные товарищи), при котором сильно греется ручка. Распиновка разъёма паяльника показана на рисунке ниже.

 

Для правильной и удобной пайки, температура жала должна быть около 270 °С, то есть всегда немного выше температуры плавления припоя (260 °С для ПОС-61). При пайке крупных разъемов и демонтаже деталей, температура жала должна быть значительно выше – около 350 °С. При этом видно, что модуль нагревателя и жало темнеют и потрескивают от большой температуры. В таком режиме паяльник долго не проживет. Поэтому всегда, как только закончили эту «тяжелую» пайку, уменьшайте температуру до 270 °С. В таком режиме, паяльник работает целый день, а закрытый блок управления практически не греется.

 

Виды паяльников

Паяльники с нихромовым нагревателем оснащены проволочной нихромовой спиралью, через которую пропускается переменный сетевой или постоянный/переменный ток низкого напряжения (например, от трансформаторов для галогенных ламп).

У продвинутых паяльников температура нагрева наконечника контролируется встроенным термодатчиком, подающим сигнал на отключение спирали при выходе прибора на рабочий режим. В качестве термодатчика в них используется проверенная временем термопара.

Конструктивное исполнение нихромовых электропаяльников может быть различным. Самые простые имеют нихромовую спираль, намотанную на корпус, не проводящий ток, внутрь которого вставлен наконечник. В более сложных конструкциях нихром заделывают в специальные изоляторы, снижающие потери тепла и повышающие теплопередачу.

Устройство паяльника с нихромовой спиралью

Иногда нихромовые нагреватели помещают внутрь белого по цвету стержневого изоляционного материала, который может быть принят за керамический нагреватель. Не исключено, что последнее как раз и входит в тайные замыслы производителей, желающих таким образом повлиять на выбор их паяльника потребителем.

В паяльниках с керамическим нагревателем используются керамические стержни, нагревающиеся при подведении к их контактам напряжения. Керамические нагреватели считаются наиболее совершенными и обладают определенными преимуществами: более быстрым нагревом, большим сроком эксплуатации (при условии бережного использования), широким диапазоном регулировки температуры и мощности.

Устройство керамического паяльника

Работа керамического нагревателя

В индукционном паяльнике нагрев осуществляется с помощью катушки индуктора. Наконечник имеет ферромагнитное покрытие, в котором катушкой создается магнитное поле с наведенными токами, от которых и происходит разогрев сердечника.

Устройство индукционного паяльника: 1 — индуктор, 2 — наконечник.

При достижении его температуры определенного значения (точки Кюри) ферромагнитное покрытие теряет свои магнитные свойства, и нагрев сердечника прекращается. При снижении температуры ферромагнитные свойства восстанавливаются, и нагрев возобновляется. Таким образом, происходит автоматическое поддержание температуры жала паяльника в определенном интервале без использования термодатчика и управляющей электроники.

Особую категорию электрических паяльников составляют так называемые импульсные паяльники, включение которых в работу осуществляется нажатием и удержанием в нажатом положении кнопки пуска. При этом происходит быстрый (в течение нескольких секунд) разогрев наконечника до рабочих температур. После окончания пайки кнопка отпускается и паяльник охлаждается.

Импульсный паяльник

В отечественных импульсных паяльниках реализована схема, при которой наконечник в виде медного провода является частью электрической цепи, состоящей из частотного преобразователя и высокочастотного трансформатора. Первый повышает частоту сетевого напряжения до 18-40 КГц, второй снижает сетевое напряжение до рабочего. Жало паяльника крепится к токосъемникам вторичной обмотки трансформатора, что обеспечивает протекание в нем большого тока и быстрый разогрев. Современные импульсные паяльники имеют регуляторы уровня мощности и температуры, позволяющие производить пайку не только мелких электронных элементов, но и относительно крупных деталей.

Газовые паяльники относятся к автономным устройствам, их можно использовать в любом месте, в чем и состоит их главное и единственное достоинство. Источником тепла для нагрева жала является пламя от сгорания газа, который заправляется в паяльник от обычного газового баллончика. Без насадки, такой паяльник превращается в газовую горелку.

Газовый паяльник

Газовый паяльник

К автономным устройствам относятся и аккумуляторные паяльники. Они имеют небольшую мощность (обычно 15 Вт) и предназначены для пайки мелких электронных компонентов.

Аккумуляторный паяльник

Термовоздушные и инфракрасные паяльные станции не могут соперничать в популярности с обычными электропаяльниками. Но и они имеют свои достоинства и заслуживают упоминания.

При использовании термовоздушных паяльных станций нагрев зоны пайки осуществляется струей горячего воздуха, выходящего из сопла паяльника. По своей сути — это фены, в которых выходящий горячий воздух (с температурой 100-500°C) сфокусирован с помощью сопла. По способу создания воздушного давления термовоздушные паяльные станции подразделяются на турбинные и компрессорные. У первых в ручке паяльника находится электродвигатель с крыльчаткой, создающий воздушный поток. В компрессорных станциях давление воздуха создается диафрагменным компрессором, находящимся в корпусе станции.

Термовоздушная паяльная станция

Инфракрасные паяльные станции осуществляют нагрев инфракрасным излучением с длиной волны 2-10 мкм. Зона нагрева может колебаться от 10-ти до 60-ти мм. Ее прямоугольные размеры задаются системой регулировки окна ИК-излучателя. Произвольную форму можно получить, используя отражающую ленту из фольги, которая закрывает те области электронной платы, которые не подлежат нагреву.

Инфракрасная паяльная станция

Нужно упомянуть и старые паяльники, нагреваемые на открытом огне. Они служили человеку тысячи лет и с появлением электрических собратьев были забыты. Однако в ситуации пайки массивных деталей, такой паяльник, сделанный из имеющихся железяк, может заменить недешевые электрические паяльники большой мощности.

Старинные паяльники нагреваемые на открытом пламени

Старинный молотковый паяльник нагреваемый, например, на костре

Старинный молотковый паяльник нагреваемый, например, на костре

Как работает паяльник

Нормальная работа паяльника возможна при соблюдении двух основных условий: он должен плавить припой и поддерживать наиболее подходящую температуру. Следует учитывать и широкий диапазон температуры плавления 150-3200С, а также степень термостойкости соединяемых элементов. При длительном нагреве многие детали становятся нерабочими, снижаются или полностью теряются свойства изоляции. Соединение элементов с большой площадью и массой увеличивает площадь рассеивания контактов, поэтому в таких случаях необходим запас мощности и температуры.

Обычные нерегулируемые паяльники электрические не способны обеспечить соблюдение условий, требуемых для нормальной пайки. В связи с этим, повышение или понижение температуры выполняется с помощью специального регулятора, подключаемого непосредственно к устройству. Его основой являются резисторы, за счет которых происходит изменение температуры, напряжения и мощности.

Существуют рекомендации для выбора наиболее оптимальной рабочей температуры:

• При обычной пайке, без использования деталей, чувствительных к перегреву, жало прибора в среднем должно нагреваться на 100С выше температуры плавления припоя, когда он весь становится жидким, а не какая-то часть.
• В случае соединения крупных контактов, следует увеличивать не нагрев, а мощность самого паяльника. Прибор с малой мощностью хотя и поддерживает высокую температуру, все равно не сможет преодолеть рассеивание. Компенсация массивных деталей осуществляется за счет соответствующих размеров жала, разогреваемого действием высокой мощности.
• Перед пайкой нужно внимательно изучить технический паспорт на каждую радиодеталь, где отображается максимально допустимая температура нагрева корпуса. Температура, при которой выполняется пайка рекомендуется изменять за счет регулировки мощности, а не простым повышением градусов. Это позволит снизить до минимума контакт детали с жалом. То есть, за короткий период припой расплавляется, а температура корпуса лишь незначительно поднимается.

Преимущества и недостатки

Для многих начинающих домашних мастеров актуальной проблемой является выбор паяльника. Не каждый любитель может понять, стоит ему приобрести керамический или же всё-таки правильнее будет выбрать медный паяльник. Пытаясь найти ответ на поставленный вопрос, любители обращаются к отзывам других мастеров, а также технической документации заинтересовавших их приборов. Однако, в первую очередь при выборе нужно учитывать мнение профессионалов, поскольку за счет большого опыта в сфере спайки они могут дать действительно ценные рекомендации. Первым делом вы должны рассмотреть достоинства и недостатки каждого из устройств.

Если говорить о медных паяльниках с регулятором температуры, то они обладают следующими положительными моментами:

• Устойчивость к деформации.
• Доступная цена.

Из недостатков можно отметить следующие:

• Невысокая долговечность, обусловленная постоянным перегревом проволоки, которая довольно быстро сгорает. Однако, как показывает статистика, чаще всего это происходит, если прибором пользуются на протяжении длительного времени без перерыва. Если во время работы делать паузы, то проявления этого недостатка можно избежать даже у китайского устройства.
• Слишком медленный нагрев жала в момент включения прибора в электросеть.

У керамических паяльников с терморегулятором имеются следующие достоинства:

• Поскольку керамические паяльники с регулировкой температуры имеют цельную конструкцию, они никогда не перегорают.
• На нагрев жала уходит гораздо меньше времени, нежели при использовании медных паяльников.
• Высокая долговечность при условии аккуратного использования прибора.

В то же время не лишены керамические паяльники и определённых минусов:

• В случае разрушения жало можно заменить только оригинальными элементами.
• Не переносят механических воздействий. Если прибор упадёт, то керамический корпус не выдержит столь сильного воздействия и может треснуть или даже разбиться.

Переключатели и диммеры

Для регулировки температуры жала паяльника применяют такие устройства, как:

• Переключатели – двухпозиционные тумблера, позволяющие переключать инструмент в режим ожидания или максимального нагрева;
• Диммеры – подключаемые в разрыв провода регуляторы с круглой плавно вращающейся ручкой, позволяющие производить очень тонкую регулировку степени нагрева жала.

Стоимость паяльника

Приборы, оснащенные возможностью настройки температуры, сегодня предлагаются во многих строительных магазинах. Цена на них варьируется в диапазоне от 1 т. р. до 6 т. р. Стоимость таких приборов может колебаться в зависимости от производителя, марки и технических характеристик. Напомним, что самым слабым элементом конструкции является жало. В случае его выхода из строя покупка нового элемента обойдется мастеру примерно в 500 р.

Самостоятельное изготовление регуляторов мощности для паяльников

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.

Схема терморегулятора на резисторе с переменным сопротивлением

Из тиристора

Плата терморегулятора на основе тиристора имеет следующую принципиальную схему.

Схема регулятора температуры на основе тиристора

Из симистора

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

Схема терморегулятора на симисторах

Видео

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...