Температура жала паяльника зависит от многих факторов.
- Входного напряжения сети, которое не всегда стабильно;
- Рассеивания тепла в массивных проводах или контактах, на которых производится пайка;
- Температуры окружающего воздуха.
Для качественной работы требуется поддерживать тепловую мощность паяльника на определенном уровне. В продаже есть большой выбор электроприборов с регулятором температуры, однако стоимость таких устройств достаточно высокая.
Еще более продвинутыми являются паяльные станции. В таких комплексах расположен мощный блок питания, при помощи которого можно контролировать температуру и мощность в широких пределах.
Цена соответствует функциональности.
А что делать, если паяльник уже имеется, и покупать новый с регулятором не хочется? Ответ простой – если вы умеете пользоваться паяльником, сможете изготовить и дополнение к нему.
Регулятор для паяльника своими руками
Эта тема давно освоена радиолюбителями, которые как никто другой заинтересованы в качественном инструменте для паяния. Предлагаем вам несколько популярных решений с электросхемами и порядком сборки.
Двухступенчатый регулятор мощности
Такая схема работает на устройствах с питанием от сети переменного напряжения 220 вольт. В разрыв цепи одного из питающих проводников, параллельно друг другу подключается диод и выключатель. Когда контакты выключателя замкнуты – паяльник запитан в стандартном режиме.
При размыкании – ток проходит через диод. Ели вы знакомы с принципом протекания переменного тока – работа устройства будет понятно. Диод, пропуская ток лишь в одном направлении – отсекает каждый второй полупериод, понижая напряжение вдвое. Соответственно, в два раза снижается мощность паяльника.
В основном, такой режим питания используется при длительных паузах во время работы. Паяльник находится в дежурном режиме, и наконечник не сильно охлаждается. Для приведения температуры к 100% значению, включаем тумблер – и через несколько секунд можно продолжать пайку. При снижении нагрева меньше окисляется медное жало, продлевая срок службы прибора.
Двухрежимная схема на маломощном тиристоре
Данный регулятор напряжения для паяльника подходит к маломощным устройствам, не более 40 Вт. Дли силового управления, используется тиристор КУ101Е (на схеме – VS2). Несмотря на компактные размеры и отсутствие принудительного охлаждения – он практически не греется в любом режиме.
Тиристором управляет схема из переменного резистора R4 (использован обычный СП-04 сопротивлением до 47К) и конденсатора С2 (электролит 22мф).
Принцип работы следующий:
- Режим ожидания. Резистор R4 выставлен не максимальное сопротивление, тиристор VS2 закрыт. Питание паяльника осуществляется через диод VD4 (КД209), снижая напряжение до 110 вольт;
- Рабочий режим с регулировкой. В среднем положении резистора R4, тиристор VS2 начинает открываться, частично пропуская через себя ток. Переход в рабочий режим контролируется с помощью индикатора VD6, который зажигается при напряжении на выходе регулятора 150 вольт.
ВАЖНО! Проверка выполняется под нагрузкой, то есть с подключенным паяльником.
При вращении резистора R2 напряжение на входе в паяльник должно плавно изменяться. Схема помещается в корпусе накладной розетки, что делает конструкцию очень удобной.
ВАЖНО! Необходимо надежно изолировать компоненты термоусадочной трубкой, для предотвращения замыкания в корпусе – розетке.
Дно розетки закрывается подходящей крышкой. Идеальный вариант – не просто накладная, а герметичная уличная розетка. В данном случае выбран первый вариант.
Получается своеобразный удлинитель с регулятором мощности. Пользоваться им очень удобно, на паяльнике нет никаких лишних приспособлений, и ручка регулятора всегда под рукой.
Регулятор на микроконтроллере
Если вы считаете себя продвинутым радиолюбителем, можно собрать достойный лучших промышленных образцов, регулятор напряжения с цифровой индикацией. Конструкция представляет собой полноценную паяльную станцию с двумя выходными напряжениями – фиксированным 12 вольт и регулируемым 0-220 вольт.
Низковольтный блок реализован на трансформаторе с выпрямителем, и особой сложности в изготовлении не представляет.
ВАЖНО! При изготовлении блоков питания с разными уровнями напряжения, обязательно установите несовместимые между собой розетки. Иначе можно вывести из строя низковольтный паяльник, по ошибке подключив его к выходу 220 вольт.
Блок управления переменной величиной напряжения выполнен на контроллере PIC16F628A.
Подробности схемы и перечисление элементной базы ни к чему, все видно на схеме. Силовое управление выполнено на симисторе ВТ 136 600. Управление подачей мощности реализовано с помощью кнопок, количество градаций – 10. Уровень мощности от 0 до 9 показывается на индикаторе, который также подключен к контроллеру.
Генератор тактов подает импульсы на контроллер с частотой 4 МГц, это и есть скорость работы программы управления. Поэтому контроллер моментально реагирует на изменение входного напряжения, и стабилизирует выходное.
Схема собирается на монтажной плате, на весу или картонке такое устройство не спаять.
Монтаж двусторонний.
Для удобства станцию можно собрать в корпусе для радиоподелок, или в любом другом, подходящего размера.
В целях безопасности, розетки на 12 и 220 вольт размещаются на разных стенках корпуса. Получилось надежно и безопасно. Такие системы отработаны многими радиолюбителями и доказали свою работоспособность.
Как видно из материала, можно самостоятельно изготовить регулируемый паяльник с любыми возможностями и на любой кошелек.
При работе с электрическим паяльником температура его жала должна оставаться постоянной, что является гарантией получения высококачественного паяного соединения.
Однако в реальных условиях этот показатель постоянно меняется, приводя к остыванию или перегреву нагревательного элемента и необходимости устанавливать в цепях питания специальный регулятор мощности для паяльника.
Колебания температуры жала паяльного устройства могут быть объяснены следующими объективными причинами:
- нестабильность входного питающего напряжения;
- большие тепловые потери при пайке объёмных (массивных) деталей и проводников;
- значительные колебания температуры окружающей среды.
Для компенсации воздействия этих факторов промышленностью освоен выпуск ряда устройств, имеющих специальный диммер для паяльника, обеспечивающий поддержание температуры жала в заданных пределах.
Однако при желании сэкономить на обустройстве домашней паяльной станции регулятор мощности вполне может быть изготовлен своими руками. Для этого потребуется знание основ электроники и предельная внимательность при изучении приводимых ниже инструкций.
Принцип работы контролера паяльной станции
Известно множество схем самодельных регуляторов нагрева паяльника, входящих в состав эксплуатируемой в домашних условиях станции. Но все они работают по одному и тому же принципу, заключающемуся в управлении величиной мощности, отдаваемой в нагрузку.
Распространённые варианты самодельных электронных регуляторов могут отличаться по следующим признакам:
- вид электронной схемы;
- элемент, используемый для изменения отдаваемой в нагрузку мощности;
- количество ступеней регулировки и другие параметры.
Независимо от варианта исполнения любой самодельный контроллер паяльной станции представляет собой обычный электронный коммутатор, ограничивающий или увеличивающий полезную мощность в нагревательной спирали нагрузки.
Вследствие этого основным элементом регулятора в составе станции или вне её является мощный питающий узел, обеспечивающий возможность варьирования температуры жала в строго заданных пределах.
Образец классической со встроенным в неё регулируемым модулем питания приводится на фото.
Преобразователи на управляемых диодах
Каждый из возможных вариантов исполнения устройств отличается своей схемой и регулирующим элементом. Существуют схему регуляторов мощности на тиристорах, симисторах и другие варианты.
Тиристорные устройства
По своему схемному решению большинство известных блоков регулировки изготавливаются по тиристорной схеме с управлением от специально формируемого для этих целей напряжения.
Двухрежимная схема регулятора на тиристоре низкой мощности приводится на фото.
Посредством такого прибора удаётся управлять паяльниками, мощность которых не превышает 40 Ватт. Несмотря на небольшие габариты и отсутствие вентиляционного модуля преобразователь практически не греется при любом допустимом режиме работы.
Такое устройство может работать в двух режимах, один из которых соответствует состоянию ожидания. В этой ситуации ручка варьируемого по величине резистора R4 установлена в крайне правое по схеме положение, а тиристор VS2 полностью закрыт.
Питание поступает на паяльник через цепочку с диодом VD4, на котором величина напряжения снижается примерно до 110 Вольт.
Во втором режиме работы регулятор напряжения (R4) выводится из крайне правой позиции; причём в среднем его положении тиристор VS2 немного приоткрывается и начинает пропускать переменный ток.
Переход в это состояние сопровождается зажиганием индикатора VD6, срабатывающего при выходном питающем напряжении порядка 150 Вольт.
Путём дальнейшего вращения ручки регулятора R4 можно будет плавно увеличивать мощность на выходе, поднимая его выходной уровень до максимальной величины (220 Вольт).
Симисторные преобразователи
Ещё один способ организации управления паяльником предполагает применение электронной схемы, построенной на симисторе и также рассчитанной на нагрузку небольшой мощности.
Эта схема работает по принципу снижения эффективного значения напряжения на полупроводниковом выпрямителе, к которому подключается полезная нагрузка (паяльник).
Состояние регулировочного симистора зависит от положения «движка» переменного резистора R1, меняющего потенциал на его управляющем входе. При полностью открытом полупроводниковом приборе поступающая в паяльник мощность снижается примерно в два раза.
Простейший вариант управления
Самый простой регулятор напряжения, являющийся «усечённым» вариантом двух рассмотренных выше схем, предполагает механическое управление мощностью в паяльнике.
Такой регулятор мощности востребован в условиях, когда предполагаются длительные перерывы в работе и не имеет смысла держать паяльник всё время включённым.
В разомкнутом положении выключателя на него поступает небольшое по амплитуде напряжение (примерно 110 Вольт), обеспечивающее невысокую температуру нагрева жала.
Для приведения устройства в рабочее состояние достаточно включить тумблер S1, после чего наконечник паяльника быстро нагревается до требуемой температуры, и можно будет продолжить пайку.
Такой терморегулятор для паяльника позволяет в промежутках между пайками снижать температуру жала до минимального значения. Эта возможность обеспечивает замедление окислительных процессов в материале наконечника и заметно продлевает срок его эксплуатации.
На микроконтроллере
В том случае, когда исполнитель полностью уверен в своих силах, ему можно будет взяться за изготовление термостабилизатора для паяльника, работающего на микроконтроллере.
Этот вариант регулятора мощности выполняется в виде полноценной паяльной станции, имеющей два рабочих выхода с напряжениями 12 и 220 Вольт.
Первое из них имеет фиксированную величину и предназначается для питания миниатюрных слаботочных паяльников. Эта часть устройства собирается по обычной трансформаторной схеме, которую из-за её простоты можно не рассматривать.
На втором выходе собранного своими руками регулятора для паяльника действует переменное напряжение, амплитуда которого может меняться в диапазоне от 0 до 220 Вольт.
Схема этой части регулятора, совмещённая с контроллером типа PIC16F628A и цифровым индикатором выходного напряжения, приводится так же на фото.
Для безопасной эксплуатации оборудования с двумя отличающимися по величине выходными напряжениями самодельный регулятор должен иметь различные по конструкции (несовместимые между собой) розетки.
Подобная предусмотрительность исключает возможность ошибки при подключении паяльников, рассчитанных на разные напряжения.
Силовая часть такой схемы выполнена на симисторе марки ВТ 136 600, а регулировка мощности в нагрузке осуществляется посредством коммутатора кнопочного типа с десятью положениями.
Переключением кнопочного регулятора можно изменять уровень мощности в нагрузке, обозначаемый цифрами от 0 до 9-ти (эти значения выводятся на табло встроенного в устройство индикатора).
В качестве примера такого регулятора, собранного по схеме с контроллером SMT32, может быть рассмотрена станция, рассчитанная на подключение паяльников с жалами марки Т12.
Этот промышленный образец устройства, управляющего режимом нагрева подключаемого к нему паяльника, способен регулировать температуру жала в диапазоне от 9-ти до 99-ти градусов.
С его помощью также возможен автоматический переход в режим ожидания, при котором температура наконечника паяльника снижается до установленного инструкцией значения. Причём длительность этого состояния может регулироваться в интервале от 1 до 60-ти минут.
Добавим к этому, что в этом устройстве также предусмотрен режим плавного снижения температуры жала в течение того же регулируемого промежутка времени (1-60 минут).
В завершении обзора регуляторов мощности паяльных устройств отметим, что их изготовление в домашних условиях не является чем-то совсем недоступным для рядового пользователя.
При наличии определённого опыта работы с электронными схемами и после внимательного изучения приведённого здесь материала любой желающий может справиться с этой задачей вполне самостоятельно.
Паяльник – это инструмент, без которого домашнему мастеру не обойтись, но устраивает прибор не всегда. Дело в том, что обычный паяльник, не имеющий терморегулятора и нагревающийся вследствие этого до определенной температуры, обладает рядом недостатков.
Схема устройства паяльника.
Если при непродолжительной работе без регулятора температуры вполне возможно обойтись, то у обычного паяльника, длительное время включенного в сеть, его недостатки проявляются в полной мере:
- припой скатывается с чрезмерно нагретого жала, в результате чего пайка оказывается непрочной;
- на жале образуется окалина, которую приходится часто зачищать;
- рабочая поверхность покрывается кратерами, а их необходимо удалять напильником;
- он неэкономичен – в промежутках между сеансами пайки, порой достаточно длительными, продолжает потреблять из сети номинальную мощность.
Терморегулятор для паяльника позволяет оптимизировать его работу:
Рисунок 1. Схема простейшего терморегулятора.
- паяльник не перегревается;
- появляется возможность подобрать значение температуры паяльника, оптимальное для конкретной работы;
- во время перерывов достаточно с помощью регулятора температуры снизить нагрев жала, а затем в нужное время быстро восстановить требуемую степень нагрева.
Конечно, в качестве терморегулятора для паяльника на напряжение 220 В можно применить ЛАТР, а для паяльника на 42 В – блок питания КЭФ-8, но они имеются не у всех. Еще один выход из положения – применение в качестве регулятора температуры промышленного светорегулятора, но они не всегда имеются в продаже.
Регулятор температуры для паяльника своими руками
Вернуться к оглавлению
Простейший терморегулятор
Это устройство состоит всего из двух деталей (рис. 1):
- Кнопочный выключатель SA с размыкающими контактами и фиксацией состояния.
- Полупроводниковый диод VD, рассчитанный на прямой ток порядка 0,2 А и обратное напряжение не ниже 300 В.
Рисунок 2. Схема терморегулятора, работающего на конденсаторах.
Работает этот регулятор температуры следующим образом: в исходном состоянии контакты выключателя SA замкнуты и ток протекает через нагревательный элемент паяльника во время как положительных, так и отрицательных полупериодов (рис. 1а). При нажатии на кнопку SA его контакты размыкаются, но полупроводниковый диод VD пропускает ток лишь во время положительных полупериодов (рис. 1б). В результате мощность, потребляемая нагревателем, уменьшается вдвое.
В первом режиме паяльник быстро прогревается, во втором – его температура несколько снижается, перегрева не наступает. В результате можно паять в довольно комфортных условиях. Выключатель вместе с диодом включают в разрыв питающего провода.
Иногда выключатель SA монтируется на подставке и срабатывает, когда паяльник кладут на нее. В перерывах между пайкой контакты выключателя разомкнуты, мощность нагревателя снижена. Когда паяльник поднимают, потребляемая мощность возрастает и он быстро нагревается до рабочей температуры.
В качестве балластного сопротивления, с помощью которого можно уменьшить мощность, потребляемую нагревателем, можно использовать конденсаторы. Чем меньше их емкость, тем больше сопротивление протеканию переменного тока. Схема простого терморегулятора, работающего на этом принципе, приведена на рис. 2. Он рассчитан на подключение паяльника мощностью 40 Вт.
Когда разомкнуты все выключатели, тока в цепи нет. Комбинируя положение выключателей, можно получить три степени нагрева:
Рисунок 3. Схемы симисторных терморегуляторов.
- Наименьшая степень нагрева соответствует замыканию контактов выключателя SA1. При этом последовательно с нагревателем включается конденсатор С1. Его сопротивление довольно велико, поэтому падение напряжения на нагревателе порядка 150 В.
- Средняя степень нагрева соответствует замкнутым контактам выключателей SA1 и SA2. Конденсаторы С1 и С2 включаются параллельно, общая емкость увеличивается вдвое. Падение напряжения на нагревателе возрастает до 200 В.
- При замыкании выключателя SA3 независимо от состояния SA1 и SA2 на нагреватель подается полное напряжение сети.
Конденсаторы С1 и С2 неполярные, рассчитанные на напряжение не менее 400 В. Для достижения необходимой емкости можно несколько конденсаторов соединить параллельно. Через резисторы R1 и R2 конденсаторы разряжаются после отключения регулятора от сети.
Есть еще один вариант простого регулятора, который по надежности и качеству работы не уступает электронным. Для этого последовательно с нагревателем включается переменный проволочный резистор СП5-30 или какой-нибудь иной, имеющий подходящую мощность. Например, для 40-ваттного паяльника подойдет резистор, рассчитанный на мощность 25 Вт и имеющий сопротивление порядка 1 кОм.
Вернуться к оглавлению
Тиристорный и симисторный терморегулятор
Работа схемы, приведенной на рис. 3а, очень похожа работу разобранной ранее схемы на рис. 1. Полупроводниковый диод VD1 пропускает отрицательные полупериоды, а во время положительных полупериодов ток проходит через тиристор VS1. Доля положительного полупериода, в течение которого тиристор VS1 открыт, зависит в конечном счете от положения движка переменного резистора R1, регулирующего ток управляющего электрода и, следовательно, угол отпирания.
Рисунок 4. Схема симисторного терморегулятора.
В одном крайнем положении тиристор открыт в течение всего положительного полупериода, во втором – полностью закрыт. Соответственно, мощность, рассеиваемая на нагревателе, меняется от 100% до 50%. Если отключить диод VD1, то мощность будет меняться от 50% до 0.
На схеме, приведенной на рис. 3б, тиристор с регулируемым углом отпирания VS1 включен в диагональ диодного моста VD1-VD4. Вследствие этого регулировка напряжения, при котором отпирается тиристор, происходит как во время положительного, так и в течение отрицательного полупериода. Мощность, рассеиваемая на нагревателе, меняется при повороте движка переменного резистора R1 от 100% до 0. Можно обойтись и без диодного моста, если в качестве регулирующего элемента применить не тиристор, а симистор (рис. 4а).
При всей привлекательности терморегулятор с тиристором или симистором в качестве регулирующего элемента обладает следующими недостатками:
- при скачкообразном нарастании тока в нагрузке возникают сильные импульсные помехи, проникающие затем в осветительную сеть и эфир;
- искажение формы сетевого напряжения за счет внесения в сеть нелинейных искажений;
- снижение коэффициента мощности (cos ϕ) за счет внесения реактивной составляющей.
Для сведения к минимуму импульсных помех и нелинейных искажений желательна установка сетевых фильтров. Самое простое решение – ферритовый фильтр, представляющий собой несколько витков провода, намотанных на ферритовое кольцо. Такие фильтры применяют в большинстве импульсных блоков питания электронных устройств.
Ферритовое кольцо можно взять из проводов, соединяющих системный блок компьютера с периферийными устройствами (например, с монитором). Обычно на них есть цилиндрическое утолщение, внутри которого находится ферритовый фильтр. Устройство фильтра показано на рис. 4б. Чем больше витков, тем выше качество фильтра. Размещать ферритовый фильтр следует как можно ближе к источнику помех – тиристору или симистору.
В устройствах с плавным изменением мощности следует откалибровать движок регулятора и отметить маркером его положения. При настройке и установке следует отключить устройство от сети.
Схемы всех приведенных устройств достаточно просты и их в состоянии повторить человек, обладающий минимальными навыками в сборке электронных устройств.
В радиолюбительской практике невозможно обойтись без паяльника. Он всегда находится на рабочем месте, должен быть наготове. Большинство простых и распространённых паяльников имеют фиксируемую мощность, следовательно, и температуру нагрева жала, что не всегда оправданно. Конечно, если вы включаете его на непродолжительное время, чтобы быстро что-либо припаять, то можно обойтись без регулятора температуры.
Для чего нужен регулятор температуры жала паяльника
Самый распространённый паяльник, выпускаемый промышленностью, имеет мощность в 40 ватт. Этой мощности вполне хватит для припаивания крупных, теплоёмких, деталей, где требуется прогрев до температуры плавления припоя.
Но использовать паяльник такой мощности, например, при монтаже радиодеталей крайне неудобно. Олово с перегретого жала постоянно скатывается, место пайки получается непрочным. К тому же жало очень быстро покрывается окалиной и её приходится счищать, а на рабочей поверхности медного жала образуются так называемые кратеры, которые можно удалить при помощи напильника. Длина такого жала будет очень быстро убавляться.
При использовании регулятора температуры жала паяльник всегда наготове, его температура будет оптимальна для конкретной работы, вы никогда не перегреете радиокомпоненты. Если вам нужно не надолго отлучиться, то достаточно убавить напряжение на паяльнике, а не выключать его из сети, как раньше. По возвращении на рабочее место достаточно добавить регулятором напряжение, и тёплый паяльник быстро наберёт нужную температуру.
Схема регулятора температуры для паяльника
Ниже представлена простая схема регулятора мощности:
Эту схему я использовал для своего регулятора лет 20 назад, этим паяльником я до сих пор пользуюсь. Конечно, некоторые детали, такие как: транзисторы, неоновая лампочка — можно заменить современными.
Детали устройства:
- Транзисторы; КТ 315Г, МП 25 можно заменить на КТ 361Б
- Тиристор; КУ 202Н
- Стабилитрон; Д 814Б или с буквой В
- Диод;КД 202Ж
- Резисторы постоянные: МЛТ- 3к, 2к-2 шт, 30к, 100 ом, 470к
- Резистор переменный; 100к
- Конденсатор; 0,1 мкФ
Как видите, схема устройства
очень простая. Её повторить под силу даже начинающему.
Делаем простой регулятор температуры паяльника своими руками
Представленное устройство построено по так называемому однополупериодному регулятору мощности. То есть при полностью открытом тиристоре VS 1, который управляется транзисторами VT 1 и VT 2, одна полуволна сетевого напряжения проходит через диод VD 1, а другая полуволна через тиристор. Если повернуть движок переменного резистора R 2 в противоположную сторону, то тиристор VS 1 закроется, а на нагрузке будет присутствовать одна полуволна, которая пройдёт через диод VD 1:
Поэтому данным регулятором невозможно убавить напряжение меньше 110 вольт. Как показывает практика, это и не нужно, так как при минимальном напряжении температура жала настолько мала, что олово еле плавится.
Номиналы деталей, представленные на схеме, подобраны для совместной работы с паяльниками большой мощности. Если вам это не требуется, то силовые элементы, тиристор и диод можно заменить на менее мощные. Если у вас не окажется в наличии двухватного резистора R 5 номиналом 30 кило ом, то его можно составить из двух последовательно соединённых резисторов по 15 кило ом, как у меня:
Данное устройство не нуждается в настройке. Собранное правильно и из исправных деталей, оно начинает работать сразу.
Внимание! Будьте осторожны. Данный регулятор температуры не имеет гальванической развязки по сети. Вторичные цепи имеют высокий потенциал.
Остаётся подобрать подходящих размеров корпус. Разместить розетку для паяльника:
Предохранитель выводить наружу не обязательно, например, у меня он впаян в разрыв сетевого шнура. А вот переменный резистор нужно установить в удобное место и,конечно, проградуировать шкалу, например, в вольтах:
Получившийся регулятор очень надёжный, что проверено временем, и прослужит он вам много лет, да и паяльник скажет вам спасибо.
Типичной проблемой при работе с паяльником является обгорание жала. Связано это с его большим нагревом. Во время работы паяльные операции требуют неодинаковой мощности, поэтому приходится использовать паяльники с разной мощностью. Для защиты устройства от перегрева и скорости изменения мощности лучше всего применять паяльник с регулировкой температуры. Это позволит за считаные секунды изменить параметры работы и продлить срок эксплуатации устройства.
История происхождения
Паяльник - это инструмент, предназначенный для передачи тепла материалу при соприкосновении с ним. Прямое его назначение - создание неразъемного соединения посредством расплавления припоя.
До начала XX века существовали два типа паяльных приспособлений: газовый и медный. В 1921 году изобретатель из Германии Эрнст Сакс изобрёл и зарегистрировал патент на паяльник, нагрев которого происходил под действием электрического тока. В 1941 году Карл Уэллер запатентовал инструмент трансформаторного вида, напоминающего формой пистолет. Пропуская через свой наконечник ток, он быстро нагревался.
Через двадцать лет этот же изобретатель предложил использовать термоэлемент в паяльнике для контроля температуры нагрева. В конструкцию входили спрессованные друг с другом две металлические пластинки с разным тепловым расширением. С середины 60-х годов из-за развития полупроводниковых технологий паяльный инструмент стал выпускаться импульсного и индукционного типа работы.
Виды паяльников
Основное различие паяльных устройств заключается в их максимальной мощности, от которой зависит и температура нагрева. Кроме этого, электрические паяльники разделяются по значению питающего их напряжения. Они выпускаются как для сети переменного напряжения 220 вольт, так и постоянного его значения разной величины. Разделение паяльников происходит также по виду и принципу действия.
По принципу работы бывают:
- нихромовые;
- керамические;
- импульсные;
- индукционные;
- термовоздушные;
- инфракрасные;
- газовые;
- открытого типа.
По виду они бывают стержневые и молотковые. Первые предназначены для точечного нагрева, а вторые для прогрева определённой площади.
Принцип работы
Большинство приборов в основе работы используют преобразование электрической энергии в тепловую. Для этого во внутренней части устройства располагается нагревательный элемент. Но некоторые типы устройства просто нагреваются на огне или используют подожжённый направленный поток газа.
В нихромовых устройствах используется проволочная спираль, через которую пропускается ток. Спираль располагается на диэлектрике. Нагреваясь, спираль передаёт тепло медному жалу. Температура нагрева регулируется термодатчиком, который при достижении определённого значения нагрева отсоединяет спираль от электрической линии, а при остывании опять подключает её к ней. Термодатчиком является не что иное, как термопара.
В керамических паяльниках в качестве нагревателей используются стержни. Регулировка в них чаще всего осуществляется методом понижения величины напряжения подающегося на керамические стержни.
Индукционное оборудование работает за счёт индуктора. Жало покрывается ферромагнетиком. С помощью катушки наводится магнитное поле и появляются в проводнике токи, приводящие к нагреву жала. При работе наступает такой момент, что жало теряет свои магнитные свойства, нагрев останавливается, а при остывании свойства возвращаются и нагрев восстанавливается.
Работа импульсных паяльников основана на использовании высокочастотного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора имеет несколько витков, выполненных из толстого провода, концы которого и являются нагревателями. Частотный преобразователь увеличивает частоту входного сигнала, который снижается на трансформаторе. Регулировка нагрева происходит при помощи регулировки мощности.
Термовоздушный паяльник, или, как его называют, термофен, при работе использует горячий воздух, который нагревается при прохождении через спираль, выполненную из нихрома. Температуру в нём можно регулировать как снижением величины напряжения подаваемого на проволоку, так и изменением потока воздуха.
Одним из видов паяльников стали устройства, использующие инфракрасное излучение. В основе их работы лежит процесс нагрева излучением с длиной волны до 10 мкм. Для регулирования применяется сложный узел управления, изменяющий как длину волны, так и её интенсивность.
Газовые представляют собой обычные горелки, вместо жала использующие сопла разного диаметра. Управление температурой практически невозможно, кроме изменения интенсивности выхода газа с помощью заслонки.
Понимая принцип работы паяльника, можно не только осуществить его ремонт своими руками, но и доработать его конструкцию, например, сделать его регулируемым.
Устройства для регулировки
Цена паяльников с регулировкой температуры превышает цену обыкновенных устройств в несколько раз. Поэтому в некоторых случаях есть смысл купить хороший обыкновенный паяльник, а регулятор выполнить самому. Таким образом, управление паяльным оборудованием выполняется двумя способами контроля:
- мощностью;
- температурой.
Контроль температуры позволяет достичь более точных показателей, но реализовать проще управление мощностью. При этом регулятор можно выполнить независимым и подключать к нему различные приборы.
Универсальный стабилизатор
Паяльник с терморегулятором можно изготовить, используя заводского исполнения диммер или сконструировать по его аналогии самостоятельно. Диммер — это регулятор, с помощью которого изменяется мощность, подводимая к паяльнику. В сети 220 вольт протекает ток переменной величины с синусоидальной формой. Если этот сигнал обрезать, то на паяльник будет подаваться уже искажённая синусоида, а значит, изменится и величина мощности. Для этого перед нагрузкой в разрыв включается устройство, которое пропускает ток только в момент достижения сигналом определённой величины.
Диммеры различают по принципу действия. Они могут быть:
- аналоговыми;
- импульсными;
- комбинированными.
Схема диммера реализуется с использованием различных радиокомпонентов
: тиристоров, симисторов, специализированных микросхем. Самая несложная модель диммера выпускается с механической ручкой регулятора. Принцип действия модели основан на изменении сопротивления в цепи. По сути, это тот же самый реостат. Диммеры на симисторах обрезают передний фронт входного напряжения. Контроллеры используют в своей работе сложную электронную схему понижения напряжения.
Самостоятельно выполнить диммер проще, используя для этого тиристор. Для схемы не понадобятся дефицитные детали , и собирается она простым навесным монтажом.
Работа устройства основана на способности открывания тиристора в моменты времени при подаче сигнала на его управляющий вывод. Входной ток, поступая на конденсатор через цепочку резисторов, заряжает его. При этом динистор открывается и пропускает через себя кратковременно ток, поступающий на управление тиристора. Конденсатор разряжается и тиристор закрывается. При следующем цикле всё повторяется. Изменяя сопротивление цепи, регулируется длительность заряда конденсатора, а значит и время открытого состояния тиристора. Таким образом, устанавливается время, в течение которого паяльник подключается к сети 220 вольт.
Простой терморегулятор
Используя в качестве основы стабилитрон TL431, можно собрать простой терморегулятор своими руками. Такая схема состоит из недорогих радиокомпонентов и практически не нуждается в настройке.
Стабилитрон VD2 TL431 включён по схеме компаратора с одним входом. Величина требуемого напряжения определяется делителем, собранным на резисторах R1-R3. В качестве R3 используется термистор, свойство которого заключается в уменьшении сопротивления при нагреве. С помощью R1 устанавливается значение температуры, при котором устройство отключает паяльник от питания.
При достижении на стабилитроне значения сигнала, превышающего 2,5 вольта, он пробивается, и через него поступает питание на коммутационное реле K1. Реле подаёт сигнал на управляющий вывод симистора и паяльник включается. При нагреве сопротивление термодатчика R3 уменьшается. Напряжение на TL431 опускается ниже сравниваемого и цепь питания симистора разрывается.
Для паяльного инструмента мощностью до 200 Вт симистор можно использовать без радиатора. В качестве реле подойдёт РЭС55А с рабочим напряжением 12 вольт.
Повышение мощности
Случается так, что возникает потребность не только уменьшить мощность паяльного оборудования, но и наоборот, увеличить. Смысл идеи заключается в том, что можно использовать напряжение, возникающее на сетевом конденсаторе, значение которого составляет 310 вольт. Обусловлено это тем, что сетевое напряжение имеет амплитудное значение больше чем его эффективное в 1,41 раза. Из этого напряжения формируются импульсы прямоугольной амплитуды.
Меняя коэффициент заполнения, можно управлять эффективным значением импульсного сигнала от нуля до 1,41 от эффективного значения входного напряжения. Таким образом, мощность нагрева паяльника будет изменяться от нуля до удвоенной номинальной мощности.
Входная часть представляет собой стандартно собранный выпрямитель. Выходной блок выполнен на полевом транзисторе VT1 IRF840 и способен коммутировать паяльник с мощностью 65 Вт. Управление работой транзистора происходит микросхемой с широтно-импульсной модуляцией DD1. Конденсатор С2 стоит в корректирующей цепочке и задаёт частоту генерации. Питание микросхемы осуществляется на радиодеталях R5, VD4, C3. Диод VD5 используется для защиты транзистора.
Паяльная станция
Паяльная станция, это в принципе, тот же самый регулируемый паяльник. Её отличие от него в наличии удобной индикации и дополнительных приспособлениях, помогающих облегчить процесс пайки. Обычно к такому оборудованию подключается электрический паяльник и фен. Если есть опыт радиолюбителя, можно попробовать собрать схему паяльной станции своими руками. В её основе лежит микроконтроллер (МК) ATMEGA328.
Программируется такой МК на программаторе, для этого подойдёт Adruino или самодельное устройство. К микроконтроллеру подключается индикатор, в качестве которого используется жидкокристаллический дисплей LCD1602. Управление станцией простое, для этого используется переменное сопротивление на 10 кОм. Поворотом первого выставляется температура паяльника, второго - фена, а третьим можно уменьшить или увеличить поток воздуха фена.
Полевой транзистор, работающий в ключевом режиме, вместе с симистором устанавливается на радиатор через диэлектрическую прокладку. Светодиоды используются с малым потреблением тока, не более 20 мА. Паяльник и фен, подключаемые к станции, должны иметь встроенную термопару, сигнал с которой обрабатывается МК. Рекомендуемая мощность паяльника 40 Вт, а фена - не более 600 Вт.
Источник питания потребуется на 24 вольта с током не меньше двух ампер. Для питания можно задействовать готовый адаптер от моноблока или ноутбука. Кроме стабилизированного напряжения он содержит различного вида защиту. А можно выполнить и самостоятельно аналоговый типа. Для этого потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, рассчитанной на 18–20 вольт, и выпрямительный мост с конденсатором.
После сборки схемы проводится её наладка. Все операции заключаются в подстройке температуры. В первую очередь выставляется температура на паяльнике. Например, на индикаторе выставляем 300 градусов. Затем, прижав термометр к жалу, с помощью регулируемого резистора, устанавливается температура, соответствующая реальным показаниям. Таким же образом калибруется и температура фена.
Все радиоэлементы удобно приобрести в китайских интернет-магазинах. Такое устройство без учёта самодельного корпуса обойдётся порядка ста долларов США со всеми принадлежностями. Прошивку для устройства можно скачать тут: http://x-shoker.ru/lay/pajalnaja_stancija.rar.
Конечно, собрать начинающему радиолюбителю цифровой регулятор температуры своими руками будет сложно. Поэтому можно приобрести готовые модули стабилизации температуры. Они представляют собой платы с распаянными разъёмами и радиодеталями. Понадобится только купить корпус или изготовить его самостоятельно.
Таким образом, используя стабилизатор нагрева паяльника, легко добиться его универсальности. При этом диапазон изменения температуры достигается в пределах от 0 до 140 процентов.
