Інфрачервона паяльна станція з керуванням через комп'ютер. Саморобна інфрачервона паяльна станція

Пояснювати, наскільки потрібна паяльна станція для роботи та ремонту сучасного електронного обладнання, швидше за все, не варто, лише час витрачати. На жаль, навіть бюджетні варіанти подібного обладнання коштують чималі гроші, від 10 тис. рублів і вище, тому для роботи в домашніх умовах доводиться шукати варіанти виготовлення паяльної станції своїми руками. Справа це непросте, що вимагає терпіння у налагодженні та налаштуванні керуючої компоненти паяльної станції.

Варіанти будівництва паяльної станції

Серед будь-якого корисного і не дуже набору інформації, що є в мережі, можна знайти масу схем та пристроїв саморобної розробки, аж до варіантів виготовлення саморобних термопар та фенів. На практиці, для перепаювання та прогріву електронних компонентів материнських плат та відеокарт комп'ютерів, станцій управління та іншої мікропроцесорної техніки найчастіше використовують два типи установки:

• Конструкція, що працює на принципі передачі тепла розжареним повітрям. Збирається така термоповітряна паяльна станція своїми руками досить просто, але за однієї умови, більшість компонентів необхідно купувати готовими, а не намагатися зробити кустарним способом;
• Безконтактне встановлення працює за принципом теплового випромінювача. Інфрачервона паяльна станція своїми руками збирається на основі потужних галогенових ламп та системи відбивачів. Для керування нагріванням використовуються програмні можливості ноутбука.

Найкрутішою паяльною станцією, працездатність якої підтверджена на практиці, визнано установку, виготовлену з відбивного дзеркала та потужної галогенової лампи на 500Вт.

До відома! При правильному налаштуванні такою паяльною станцією вдалося виконати пайку контактів твердим срібним припоєм.

Але для паяння або прогріву такий девайс буде смертельно небезпечний, тому що головним критерієм при виборі варіанта паяльної станції має бути керованість нагрівання поверхні з точністю до 1°С.

Будуємо повітряну паяльну станцію малої потужності

Конструкція паяльної станції складається з чотирьох основних елементів:

• Плати керування процесом нагріву;
• Корпуси;
• Блок живлення;
• Фена та паяльника.

Блок живлення та корпус підбирають відповідно до наявних ресурсів. Інші вузли доведеться купувати чи робити власноруч.

Головний робочий інструмент повітряної паяльної станції

Головним робочим органом паяльної станції є фен з електричною спіраллю і кулером, що продує гаряче повітря на поверхню пайки або мікрочіпа. Пристрій його нескладний, і за бажання можна намотати нихровомовую спіраль від звичайного паяльника низьковольтного на керамічну трубку.

Нагрівальний елемент ізолюють кількома шарами склотканини. Ніхром не нагріватиметься до стану розпеченого металу, але заізолювати поверхню необхідно хоча б для того, щоб металева поверхня не окислялася. На виході з нагрівального пристрою необхідно встановити керамічне кільце або сопло діаметром 8-10 мм. Найкраще підійдуть термостійкі фішки, що фіксують нагрівальні спіралі у старих прасках. Потужність нагрівача для паяльної станції знадобиться не більше 400-500Вт.

Для організації наддуву можна використовувати кулер від комп'ютера, або взяти за основу корпус із двигуном та вентилятором від похідного фена. Але в цьому випадку доведеться розробляти свій варіант керування оборотами двигуна та натиском повітряного потоку.

Порада! Існує чимало схем з ручним управлінням, в яких подачу повітря в нагрівальний елемент пропонують організувати за допомогою компресора.

З практики можна сказати, що управління подачею повітря паяльної станції має бути тільки автоматичним, інакше включення-вимикання клапана перепуску тиску зробить процес паяння справжньою мукою, а не роботою.

Крім того, у конструкції фена має бути встановлена ​​термопара, за допомогою якої, власне, і регулюється температура повітря.

Схему підключення фена можна виконати так, як зазначено на малюнку нижче.

Від того, наскільки зручним і безпечним в роботі вийде конструкція фена, залежить якість паяння, тому, якщо у вас немає бажання морочити голову саморобками, можна купити звичайний фен від настільної паяльної станції Luckey, модель702, і просто адаптувати її до плати управління.

Система керування паяльною станцією

З наведеного списку найбільш складним вузлом паяльної станції для будівництва своїми руками є плата керування. Її можна купити готовою, але якщо є досвід побудови подібних конструкцій, схему цілком під силу зібрати своїми руками, комплект деталей можна замовити в мережі.

З усіх варіантів, доступних в онлайні, найбільш надійною і зручною в роботі визнана схемка на основі контролера ATMEGA серія 328р. Плата зібрана на основі за наведеною нижче схемою.

Складання виконується на склотекстолітовій платі, і при нормальній якості монтажу система управління паяльної станції запускається з першої спроби. При складанні плати потрібно вкрай обережно виконувати паяння елементів, особливо живильного ланцюга чіпа, зробити землю і постаратися не перестаратися з нагріванням ніжок. Але, перш за все, потрібно програматором забити програмний код управління. Як блок живлення паяльної станції використовується імпульсник на 24В-6А із вбудованим захистом від перевантаження.

У схемі управління паяльної станції використовується пара потужних мосфетів IRFZ44N, потрібно вжити заходів щодо захисту від перегріву та вигоряння. Якщо нагрівач фена вийшов занадто потужним, цілком можливе спрацювання блокування блоку живлення.

Симмістор та оптоелектронну пару бажано вивести на окрему плату, та обов'язково встановити радіатор охолодження. Для оптопари рекомендується використовувати порівняно малопотужні світлодіоди керування з максимальним струмом споживання до 20 міліампер.

У конструкції паяльної станції використовується п'ятипіновий паяльник потужністю 50 Вт. Розробники рекомендують використовувати Arrial 936, але можна встановити будь-який аналогічний інструмент із встановленою термопарою.

Складання та регулювання роботи станції

Всі елементи монтуються в закритий штамповий корпус від старого блока живлення, на задню стінку виноситься радіатор та вмикач, на передній індикатор температури.

Управління паяльною станцією здійснюється трьома змінними опорами на 10 ком Першими двома регулюється температура паяльника і фена, третім виставляються обороти фенового вентилятора.

Процес регулювання стосується лише юстування на платі паяльної станції температури нагрівання паяльника та фена. Для цього підключаємо живлення до паяльника та термопарою з тестером вимірюємо реальну температуру нагрівання жала. Далі підстроювальним резистором виводимо показання на цифровому індикаторі станції відповідно до даних тестера. Аналогічним способом вимірюємо температуру повітряного потоку фена та регулюємо підстроєчником показання на індикаторі. Якщо задерти оберти вентилятора фена, місце пайки можна легко розігріти до 450 про З.

Виготовлення інфрачервоного паяльника

Паяльні станції, що працюють на інфрачервоному випромінюванні, за рідкісним винятком, використовуються для прогріву процесора, що розпаився, моста або робота на відеокарті. Як відомо, процесори дуже погано переносять перегрів, і найчастіше, при інтенсивному навантаженні та поганому тепловідведенні, відбувається розпаювання низькотемпературного припою контактів від майданчика.

Одним із варварських способів відновлення контакту є прогрів «тіла» процесора дозованим тепловим випромінюванням. Це можна зробити звичайним феном або навіть праскою, але після подібних процедур позитивний ефект досягається в одному із трьох випадків. Тому фахівці-самороби вважають за краще будувати паяльні станції інфрачервоного нагріву.

Виготовлення корпусу та нагрівальних елементів

Конструктивно паяльна станція складається з чотирьох основних елементів:

• Нижній нагрівальний блок;
• Верхній нагрівальний блок;
• Штатива та блоку управління нагрівачами.

Між верхнім та нижнім корпусом укладається материнська плата комп'ютера так, щоб інфрачервоний потік від верхньої системи нагрівання був спрямований переважно на ціль – корпус процесора. Решта плати закривається від нагрівання алюмінієвою пластиною або фольгою з вирізаним вікном під процесор.

Нижній корпус паяльної станції використовується для створення теплового екрану, простіше кажучи, для додаткового підігріву плати, щоб зменшити втрати тепла за рахунок конвекції повітря.

Важливо! Вся хитрість паяльної станції полягає в тому, щоб зробити нагрівання не тільки ефективним, але й керованим, тобто не можна допустити перегріву корпусу, тому в конструкції використовується термопара та інтерфейс управління галогенками.

Як нагрівачі можна використовувати звичайну ніхромову спіраль, укладену всередину кварцових трубок або галогенки R7S J254.

Для виготовлення корпусу нижнього блоку можна використовувати будь-який відповідний розміром сталевий коробок, на який встановлюються роз'єми для ламп. У результаті, після збирання та підключення проводки виходить конструкція паяльної станції, як на фото.

Аналогічним способом виготовляється верхній нагрівальний блок.

Весь пристрій та управління монтується на штативі від старого радянського фотозбільшувача, який має регулювання положення верхнього блоку за висотою. Залишається зібрати систему керування паяльною установкою.

Термопари та управління

Для того щоб не допустити перегріву, в паяльній станції використовуються дві термопари - для корпусу процесора та решти материнської плати. Для керування паяльною станцією використовується плата інтерфейсу Arduino MAX6635, яка підключається до послідовного порту домашнього ноутбука або ПК, для якого доводиться шукати відповідне програмне наповнення - забезпечення чи зробити його самому.

Управління паяльної станції виконується в такий спосіб. Комп'ютер через інтерфейс та термопару отримує інформацію про температуру та змінює потужність теплового потоку за допомогою імпульсів включення-вимкнення галогенок станції. У міру перегріву тривалість періоду горіння лампи буде знижена, а при охолодженні навпаки збільшена.

У зібраному вигляді паяльна станція виглядає як на фото. Вартість будівництва обійшлася трохи більше ніж 80 дол.

Висновок

Існує ще як мінімум чотири варіанти виготовлення паяльної установки, у тому числі один із них акумуляторного типу. Який з них найбільш зручний в управлінні, можна встановити лише практичним способом, після побудови паяльника в натуральну величину. Дві наведені у статті схеми паяльної системи є найпростішими та доступнішими у виготовленні за дуже скромного бюджету у 150 дол.

Вже давно я задумався над тим, паяльну станцію своїми руками і лагодити на ній свої старі відеокарти, приставки та ноутбуки. Для нагрівання можна використовувати стару галогенову грілку, ніжку від старої настільної лампи можна використовувати для утримання та переміщення верхнього нагрівача, плати лежатимуть на алюмінієвих поручнях, спіраль від душу триматиме термопари, а плата Ардуїно стежитиме за температурою.

Спочатку розберемося з тим, що таке паяльна станція. Сучасні чіпи на інтегральних схемах (ЦПУ, ГПУ тощо) немає ніжок, зате мають масив кульок (BGA, Ball grid array). Для того, щоб припаяти\відпаяти такий чіп, потрібно мати пристрій, який нагріє всю IC до температури в 220 градусів і при цьому не розплавить плату, а також не піддасть IC термічного шоку. Саме тому нам потрібний контролер температури. Такі апарати коштують у діапазоні $400-1200. Цей проект має вкластися приблизно $130. Про BGA та паяльні станції ви можете почитати на Вікіпедії, а ми почнемо працювати!

Матеріали:

• Чотириламповий галогеновий нагрівач ~1800w (як нижній підігрів)
• 450w керамічний ІЧ (верхній нагрівач)
• Алюмінієві рейки для фіранок
• Спіральний кабель для душу
• Міцний товстий дріт
• Ніжка від настільної лампи
• Плата Ардуїно ATmega2560
• 2 плати SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K ​​(або зробіть самі, як зробив я)
• 2 термопари типу K
• Блок живлення постійного струму 220 на 5v, 0.5A
• Літерний модуль LCD 2004
• 5v пищалка

Крок 1: Нижній нагрівач: відбивач, лампи, корпус

Показати ще 3 зображення

Знайдіть галогеновий нагрівач, відкрийте його і вийміть відбивач та 4 лампи. Будьте обережні, не зламайте лампи. Тут ви можете прикласти уяву і створити свій корпус, який триматиме лампи і відбивач. Наприклад, ви можете взяти старий корпус ПК і помістити лампи, відбивач та дроти всередину нього. Я використовував металеві листи товщиною 1 мм і зробив із них корпуси для нижнього та верхнього нагрівача, а також корпус для контролера Ардуїно. Як я й сказав раніше, ви можете бути креативними і придумати для корпусу щось своє.

Використовуваний мною нагрівач був 1800W (4 лампи на 450w паралельно). Використовуйте дроти з нагрівача і паралельно з'єднайте лампи. Ви можете вбудувати штекер для змінного струму, як це зробив я, або з'єднати кабель безпосередньо від нижнього нагрівача до контролера.

Крок 2: Нижній нагрівач: система кріплення плат

Показати ще 4 зображення

Після створення корпусу нижнього нагрівача, виміряйте більшу довжину його вікна і відріжте два шматки алюмінієвої рейки такої ж довжини. Вам також потрібно буде відрізати ще 6 шматків, кожна розміром наполовину від меншої сторони вікна нагрівача. Просвердліть отвори по двох кінцях великих шматків рейок, а також на одному кінці кожної з 6 невеликих рейок та на довгій частині вікна. Перед тим, як прикручувати частини до корпусу, потрібно створити механізм кріплення на гайках, на кшталт такого, який я зробив на фотографіях. Це потрібно для того, щоб менші рейки могли ковзати по більших рейках.

Після того, як ви просунете гайки в рейки і скрутите все разом, використовуйте шуруповерт для переміщення та закріплення шурупів, щоб система кріплення підходила під розмір та форму вашої плати.

Крок 3: Нижній нагрівач: тримачі термопари

Для виготовлення тримачів термопари заміряйте діагональ вікна нижнього нагрівача і відріжте два шматки спірального кабелю для душу такої ж довжини. Розкрутіть жорсткий дріт і відріжте два шматки, кожен на 6 см довше, ніж спіральний кабель від душу. Пропустіть жорсткий провід та термопару через спіральний кабель і загніть обидва кінці дроту так, як це зробив я на картинках. Залиште один кінець довше за інший для того, щоб закрутити його одним з гвинтів рейки.

Крок 4: Верхній нагрівник: керамічна пластина

Для виготовлення верхнього нагрівача використовував керамічний інфрачервоний нагрівач на 450W. Ви можете знайти такі на Аліекспрес. Хитрість полягає в тому, що потрібно створити для нагрівача гарний кейс із правильним струмом повітря. Далі приступаємо до утримувача нагрівача.

Крок 5: Верхній нагрівач: тримач

Знайдіть стару настільну лампу на ніжці та розберіть її. Щоб правильно розрізати лампу, потрібно точно все розрахувати, оскільки верхній інфрачервоний нагрівач повинен досягати всіх кутів нижнього нагрівача. Отже, спочатку прикріпіть корпус верхнього нагрівача, зробіть розріз осі X, зробіть правильні розрахунки і, нарешті, зробіть розріз осі Z.

Крок 6: ПІД-регулятор на Ардуїно

Показати ще 3 зображення

Знайдіть правильні матеріали та створіть міцний та безпечний кейс для Ардуїно та іншого приладдя.

Можна просто відрізати і прикріпити дроти, що з'єднують контролер (верхнє/нижнє живлення, контролер живлення, термопари), використовуючи паяльник або роздобути конектори і зробити все акуратно. Я не знав точно, скільки тепла випромінюватиме SSR, тому додав на корпус вентилятор. Ви встановлюватимете вентилятор, чи ні, але вам обов'язково потрібно нанести на SSR термопасту. Код простий і з нього зрозуміло, як з'єднати кнопки, SSR, екран і термопари, тому з'єднати все разом буде просто. Як керувати пристроєм: для значень P, I і D немає автоналаштування, тому ці значення потрібно буде вбити вручну залежно від ваших налаштувань. Є 4 профілю, у кожному з них можна встановити кількість кроків, значення Ramp (C/s), dwel(час очікування між кроками), поріг нижнього нагрівача, цільову температуру для кожного кроку та значення P,I,D для верхнього та нижнього нагрівачів . Якщо ви, наприклад, виставите 3 кроки, 80, 180 і 230 градусів з порогом нижнього нагрівача 180, то плата буде прогріта знизу лише до 180 градусів, далі температура знизу триматиметься на 180 градусах, а верхній нагрівач розігріється до 230 градусів. Код досі потребує безліч поліпшень, але з нього ви можете зрозуміти, як все має працювати. Цей посібник описаний не в деталях, адже в ньому присутня безліч саморобних елементів, і кожна збірка буде відрізнятися від інших. Я сподіваюся, що ви надихнетеся цією інструкцією і зробите по ній свою ІЧ паяльну станцію.

Близько двох років тому я розмістив статтю. Ця стаття викликала інтерес у багатьох радіоаматорів. Але на жаль після повторення ІЧ паяльної станції не обійшлося без зауважень щодо роботи станції, які я постарався усунути в даній версії станції:
- застосовані аналогові підсилювачі термопари AD8495 із вбудованою компенсацією холодного спаю, внаслідок чого збільшено точність показання температури.
- Проблема з виходом з ладу транзисторів нижнього нагрівача вирішена за допомогою симісторного регулятора потужності
- доопрацьована прошивка (сумісна з минулою версією станції). Після запуску термопрофіль починає виконуватися з тієї температури, до якої нагріта плата, що заощаджує багато часу. Окрема подяка за коригування та адаптацію прошивки під китайські дисплеї.
- доданий вакуумний пінцет
- Корпус паяльної станції повністю перероблений. Конструкція станції вийшла дуже симпатичною, більш стійкою та надійною, на робочому столі займає менше місця. В одному корпусі поєднано все необхідне - нижній нагрівач, верхній нагрівач, вакуумний пінцет і сам контролер.

Опис конструкції

Контролер двоканальний. До першого каналу можна підключити термопар або платиновий терморезистор PT100. До другого каналу підключається лише термопара. 2 канали мають автоматичний та ручний режим роботи. Автоматичний режим роботи забезпечує підтримання температури 10-255 градусів через зворотний зв'язок із термопаром або платиновим терморезистором (у першому каналі). У ручному режимі потужність у кожному каналі можна регулювати в діапазоні 0-99%. У пам'яті контролера закладено 14 термопрофілів для паяння BGA. 7 для свинцевмісного припою і 7 для безсвинцевого припою. Термопрофілі вказані нижче.

Для безсвинцевого припою максимальна температура термопрофілю: - 8 термопрофіль - 225 о, 9 - 230 о, 10 - 235 о, 11 - 240 о, 12 - 245 о, 13 - 250 о, 14 - 255 о;

Якщо верхній нагрівач, не встигає прогрівати згідно з термопрофілем, то контролер стає на паузу і чекає поки не буде досягнута потрібна температура. Це зроблено для того, щоб адаптації контролера для слабких нагрівачів, які довго прогрівають і не встигають за термопрофілем.

Контролер починає виконувати термопрофіль з тієї температури, до якої нагріта плата. Це дуже зручно, і дозволяє оперативно перезапустити термопрофіль у разі, наприклад, якщо температура була недостатня для зняття чіпа, то можна вибрати термопрофіль з температурою вище, і відразу зняти чіп з другої спроби.

На схемі застосований комбо силовий блок, що складається з транзисторного ключа для верхнього нагрівача, та симісторного для нижнього нагрівача. Хоча, наприклад, можна використовувати 2 транзисторних, або 2 симісторних ключі.

Я використовував 2 готові модулі на AD8495 , куплені на Aliexpress. Щоправда, модулі потрібно трохи доопрацювати. Дивимося фото нижче.

Не звертаємо уваги на те, що модуль на другому фото повернуто на 90 градусів. Довелося розгорнути, оскільки модулі в мене упиралися в силовий блок. Роз'єми для термопар використані заводські.

Тим, хто не планує надалі використовувати платиновий терморезистор, то частину схеми, виділену червоною пунктирною лінією, можна не збирати.

Друковані плати силового блоку та контролера.

Для охолодження силових ключів я використав радіатор від відеокарти з активним охолодженням.

Далі на фото буде видно етап складання паяльної станції як конструктора. Всі матеріали куплені у великому будмагазині. Передня та задня панель виготовлені зі склотекстоліту, укріпленого алюмінієвим куточком. Базальтовий картон служить теплоізоляційним матеріалом. Нижній підігрів складається з 9 галогенних ламп (1500Вт 220-240В R7S 254мм) об'єднаних в 3 групи по 3 з'єднаних послідовно лампи.

Провід для 220В застосований силіконовий, високотемпературний.

Хороший вакуумний насос можна придбати на Aliexpress за 400-500 рублів. Орієнтир для пошуку на фото нижче.

Спочатку я планував використовувати паяльну станцію спільно та ІЧ склом над нижнім нагрівачем, що давало хороші переваги:
- Гарний зовнішній вигляд
- плату (на стійках можна класти прямо на скло), як у станцій Термопро
Але на жаль, недоліки виявилися вагомішими:
- дуже довге нагрівання (остигання) плати
- дуже сильно розігрівається корпус паяльної станції, наприклад, без скла корпус під час роботи ледве теплий. Тож від скла довелося відмовитися.

З відкрученим штативом скло легко виймається або вставляється в станцію. Також замість скла можна вставити, наприклад, сітку.

Зовнішній вигляд зібраної станції.

Аксесуари, стійки, алюмінієвий швелер для стійок, ручка вакуумного пінцета, силіконова трубка для пінцета, термопара.

Необхідні інгредієнти для виготовлення ручки вакуумного пінцету. Використовується змішувач від епоксидного клею Момент у здвоєному шприці. Алюмінієва трубка (у якій необхідно просвердлити отвір) та з'єднувач відповідного діаметра для силіконової трубки. Все вклеєно в алюмінієву трубку моментом епоксидним клеєм.

Налаштування контролера
Резистором R32 необхідно встановити напругу 5,12 на виході U4. Резистор R28 налаштовує контрастність дисплея. Якщо не плануєте використовувати платиновий терморезистор, то налаштування станції закінчено.
Опис калібрування каналу з платиновим терморезистором описано у статті першої версії станції.

Рекомендації
Верхній нагрівач необхідно встановлювати на висоті 5-6 см від поверхні плати. Якщо в момент виконання термопрофілю відбувається вибігання температури від заданого значення більше ніж на 3 градуси - знижуємо потужність верхнього нагрівача (включаємо станцію з натиснутим енкодером і встановлюємо максимальну потужність верхнього нагрівача). Вибіг на кілька градусів наприкінці термопрофілю (після відключення верхнього нагрівача) не страшний. Це дається взнаки інерційність кераміки. Тому я вибираю потрібний термопрофіль на 5 градусів менший, ніж мені треба. Перед зніманням чіпа за допомогою зонда потрібно переконатися, що кулі під чіпом попливли. При монтажі використовуємо тільки якісний флюс, інакше неправильний вибір флюсу може зіпсувати все. Також при монтажі чіпа BGA обов'язково потрібно накрити кристал прямокутником з алюмінієвої фольгиз розміром сторони, що дорівнює приблизно ½ від сторони BGA, щоб знизити температуру в центрі, яка завжди вище, ніж температура біля термопари (дивимося фото теплових плям ІЧ нагрівачів ELSTEIN у статті першої версії станції).
Загалом дивимось відео нижче.
Нижче ви можете завантажити архів з друкованою платою у форматі LAY, вихідним кодом, прошивкою.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
Е1	Енкодер		1			До блокноту
U1, U2	Операційний посилювач	AD8495	2			До блокноту
U3	Операційний посилювач	LM358	1			До блокноту
U4	Лінійний регулятор	LM7805	1			До блокноту
U5	МК PIC 8-біт	PIC16F876A	1			До блокноту
U6	МК PIC 8-біт	PIC12F683	1	Допустима заміна на PIC12F675, але не рекомендується		До блокноту
U7, U8	Оптопара	PC817	2			До блокноту
U9	Оптопара	MOC3052M	1			До блокноту
LCD1	LCD дисплей	VC20x4C-GIY-C1	1	20x4 на основі KS0066 (HD44780)		До блокноту
Q1	MOSFET-транзистор	TK20A60U	1			До блокноту
Z1	Кварц	16 МГц	1			До блокноту
VD1	Випрямний діод	LL4148	1			До блокноту
VD2	Діодний міст	KBU1010	1			До блокноту
VD3	Стабілітрон	24В	1			До блокноту
VD4	Діодний міст	DB107	1			До блокноту
T1	Сімістор	BTA41-600B	1			До блокноту
R9	Платиновий терморезистор	PT100	1			До блокноту
R2, R3, R6, R7, R26, R27	Резистор	10 ком	6			До блокноту
R1, R5	Резистор	1 МОм	2			До блокноту
R4, R8	Резистор	100 ком	2			До блокноту
R10, R11	Резистор	4.7 ком	2	Допуск 1% або краще		До блокноту
R12	Резистор	51 Ом	1			До блокноту
R13, R32	Підстроювальний резистор	100 Ом	2	Багатооборотний		До блокноту
R14, R15, R16, R17	Резистор	220 ком	5	Допуск 1% або краще		До блокноту
R18	Резистор	1.5 ком	1			До блокноту
R19	Підстроювальний резистор	100 ком	1	Багатооборотний		До блокноту
R20	Резистор	100 Ом	1			До блокноту
R21	Резистор	20 ком	1			До блокноту
R22	Резистор	510 Ом	1			До блокноту
R23, R24	Резистор	47 ком	2	Потужність 1Вт		До блокноту
R25	Резистор	5.1 ком	1			До блокноту
R28	Підстроювальний резистор	10 ком	1	Багатооборотний		До блокноту
R29	Резистор	16 Ом	1	Потужність 2Вт		До блокноту
R30, R31	Резистор	2.7 ком	2			До блокноту
R33	Резистор	2.2 ком	1			До блокноту
R34	Резистор	100 ком	1	Потужність 1Вт (можливо доведеться підібрати номінал при налаштуванні детектора нуля)		До блокноту
R35	Резистор	47 ком	1	можливо доведеться підібрати номінал при налаштуванні детектора нуля		До блокноту
R36	Резистор	470 Ом	1			До блокноту
R37	Резистор	360 Ом	1	Потужність 1Вт		До блокноту
R38	Резистор	330 Ом	1	Потужність 1Вт		До блокноту
R39	Резистор

В якості нагрівальних елементів інфрачервоних паяльних станційможуть застосовуватись керамічні або кварцові інфрачервоні випромінювачі. Використання інфрачервоних нагрівачів забезпечує високу швидкість локального нагріву та можливість ефективного керування температурним профілем групового паяння.

Широке поширення серед паяльного обладнання набули паяльні станції, в яких нагрівання виробляється сфокусованим пучком інфрачервоного випромінювання. Такі паяльні станції складаються з двох нагрівальних частин, які забезпечують локальне нагрівання плати і, відповідно, високу якість і швидкість нагрівання.

Інфрачервоний випромінювач, який розміщений у верхній частині, найчастіше невеликого розміру. Його завдання - здійснити у потрібний момент швидке локальне нагрівання певної частини плати до температури плавлення припою.

Інфрачервоні випромінювачі, які розміщуються внизу, підігрівають плату до порівняно невисокої температури для підготовки до паяння. Розміри та кількість випромінювачів залежить від розмірів плати.

Керамічні інфрачервоні випромінювачі

Керамічні інфрачервоні випромінювачідовговічні та досить міцні. Швидкість виходу на температурний режим становить близько 10 хвилин. Для паяльних станцій часто використовують плоскі або порожнисті випромінювачі (порожнисті мають більш високу температуру на поверхні випромінювача і швидше виходять на температурний режим, але при цьому вони дорожчі). Для більш ефективного розподілу променів, рекомендується додатково використовувати рефлектори для ІЧ випромінювачів . Випромінювачі виробляються лише стандартних розмірів. Керамічні інфрачервоні випромінювачі краще використовувати при довгостроковій роботі паяльної станції.

Кварцові інфрачервоні випромінювачі

Кварцові інфрачервоні випромінювачіхарактеризуються швидким виходом на температурний режим (близько 30 секунд), але тендітніші. Для виготовлення інфрачервоної паяльної станції можна підібрати як

Радіоаматорам рано чи пізно доводиться стикатися з паянням елементів за допомогою масиву кульок. BGA спосіб паяння використовується повсюдно масових виробництвах різної техніки. Для монтажу використовується інфрачервоний паяльник, який з'єднує деталі безконтактним способом. Готові модифікації коштують дорого, а дешевші аналоги не мають достатнього функціоналу, тому можна виготовити паяльник в домашніх умовах.

Опис процесу ІЧ паяння

Принцип роботи інфрачервоної паяльної станції полягає у дії сильними хвилями довжиною 2-7 мкм на елемент. Пристрій для паяння саморобними ІЧ паяльними станціями як саморобними, так і придбаними складається з декількох елементів:

• Нижній нагрівник.
• Верхній нагрівач, який відповідає за основну дію на матеріали.
• Конструкція власника плати розміщена на столі.
• Контролер температури, що складається з програмованого елемента та термопари.

Довжина хвилі безпосередньо залежить від температурних показників джерела енергії. Матеріали в різній формі піддаються пайці за допомогою ІЧ станції, зробленої своїми руками, існують основні параметри передачі енергії, непрозорість, відбиття, напівпрозорість та прозорість. Перед виготовленням ІЧ паяльної станції своїми руками слід розуміти, що існують деякі недоліки даних систем:

• Різна міра поглинання енергії компонентами веде за собою нерівномірний прогрів.
• Кожна плата через різні характеристики вимагає підбору температур, інакше, компоненти перегріваються, виходять з ладу.
• Наявність "мертвої зони", де інфрачервона енергія не досягає необхідного об'єкта.
• Обов'язкова умова захисту поверхонь інших елементів від випаровування флюсів.

Нагрівання відбувається за рахунок передачі тепла до монтажної плати. Тепловий вплив інфрачервоною станцією відбувається поверх деталі, температури буває мало, тому конструкція має на увазі нагрівання нижньої частини. Нижня частина складається з термостола, процес паяння може здійснюватися за допомогою спокійного інфрачервоного випромінювання або потоком повітря.

Професійне обладнання коштує досить дорого, дешевші аналоги не мають достатнього функціоналу. Для економії грошей, виконання необхідних операцій з BGA контролерами, можна зробити інфрачервону паяльну станцію своїми руками. Складання можливе з доступних на ринку та підручних матеріалів. Конструкція являє собою виготовлений зі старого світильника термостіл, оснащений галогеновими лампами типу. Контролер та верхній нагрівач купується на ринку або збирається зі старих запасних частин.

Термостол вимагатиме наявність відбивачів, галогенових ламп, розміщених у корпусі з профілю або листового металу. При виготовленні інфрачервоної паяльної станції своїми руками варто дотримуватися креслень, які можна розробити самостійно або запозичити в інших виконавців. Обов'язково корпус забезпечує місце для термопари, яка передає інформацію на контролер для запобігання різких перепадів температури, надлишкового нагрівання матеріалу.

Складання ІЧ паяльної станції передбачає саморобні конструкції у вигляді кріплення зі штатива. Контроль температури нагрівального вузла виконується другою термопарою. Встановлюється паралельно з нагрівачем, штатив закріплюється на панелі у такий спосіб, щоб ІЧ елемент можна було переміщати над поверхнею термостола. Розташування плати проводиться вище за галогенові лампи на 2-3 см, в корпусі термостола. Кріплення виробляється кронштейнами, для виготовлення можна використовувати непотрібний алюмінієвий профіль.

Виготовлення паяльної лампи своїми руками насамперед вимагатиме корпус. Для охолодження системи потрібний монтаж одного потужного або кількох кулерів, матеріал бажано вибрати з оцинкованої сталі. Після повного складання проводиться налагодження системи шляхом запуску схеми налагодження пристрою.

Нижній підігрів може бути виготовлений декількома способами, але кращим варіантом є використання галогенових ламп. Раціональним рішенням є встановлення своїми руками ламп сумарною потужністю від 1 кВт. З боків конструкції встановлюються поріжки, які зафіксують плату. Установка матеріалів для паяння проводиться на швелер, для дрібніших деталей використовуються підкладки або прищіпки.

Відомо, що верхній нагрівач потрібної якості неможливо виготовити своїми руками. Для досягнення найкращого результату в процесі ІЧ паяння необхідно скористатися керамічними нагрівальними елементами. Для інфрачервоної паяльної станції, виготовленої своїми руками оптимальним варіантом є використання нагрівача ELSTEIN. Виробник показує найкращі результати, спектр випромінювання ідеально підходить для заміни BGA плат та інших деталей. Не рекомендується економити на купівлі верхнього нагрівача - обігрівача при складанні паяльної станції своїми руками, т.к. під час роботи неякісним інструментом можливе пошкодження плати або зібраної конструкції.

Конструкція для верхнього підігріву можлива із саморобної станини. Достатньо мати регулювання по висоті та широті для комфортної роботи на інфрачервоній паяльній станції, виготовленій своїми руками. До штатива кріпиться термопара контролю температури.

Корпус контролера підбирається за розмірами у відповідність до деталей, що встановлюються. Відповідним варіантом може виявитися шматок листового металу, який легко можна відрізати ножицями по металу. Розміщується в блоці управління вентилятори, різні кнопки, а також дисплей і сам контролер. У ролі контролера виступає Arduino, функціональність цілком достатня для виконання паяння BGA схем своїми руками.

Деталі для саморобного приладу

Перед складання будь-якого обладнання своїми руками, необхідно підготувати матеріали та інструменти. Для інфрачервоного паяльника знадобляться:

• Комплект галогенових ламп, кількість яких залежить від форми майбутнього нижнього нагрівача паяльної станції, оптимальна кількість підбирається в діапазоні від 4 до 6 штук.
• Керамічна інфрачервона головка потужністю не менше 400 Вт для верхнього нагрівача.
• Шланг від душової лійки для дротів, алюмінієві куточки.
• Сталевий дріт, елемент кріплення від старого фотоапарата або настільної лампи для виготовлення штатива.
• Контролер Arduino, 2 реле та термопари, а також блок живлення виходом 5 вольт, який можна виготовити від зарядного пристрою мобільного телефону.
• Гвинти, роз'єми та додаткові периферії.

У процесі збирання знадобляться креслення, розібрати які допоможуть елементарні знання в електроніці.

Застосування та пристрій

Інфрачервоний паяльник використовується в основному за умов відсутності доступу до компонентів, що замінюються. Застосовується при заміні дрібних деталей, основною перевагою є відсутність нагарів та інших відкладень, як при роботі звичайним паяльником, а також мала можливість пошкодити сусідні елементи. Для домашнього використання можна виготовити паяльник своїми руками, використовуючи прикурювач від автомобіля.

Робота пристрою відбувається при живленні 12 вольт, таку напругу можна отримати шляхом використання перетворювача або не потрібного блока живлення для комп'ютера.

Виготовлення

Перед складання паяльної станції, витягується з корпусу прикурювача нагрівальний елемент. До контактів живлення приєднуються дроти живлення, до центрального дроту можна підвести мідний провід з ізоляцією. Зробити паяльник не складе значних труднощів, достатньо ізолювати з'єднання на відстані від нагрівального елемента, можливо використовувати термозбіжну трубку.

Корпус виготовляється з тугоплавкого матеріалу. Можливо скористатися неробочим паяльником або придбати шматок сталі. Необхідно стежити за відсутністю зіткнення проводів. Важливо розуміти, що подібний пристрій використовується при незначних роботах, так як температурні пороги, інші параметри не контролюються.