Индукционные паяльные станции: принцип работы, обзор, как выбрать

Краткий обзор

Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).

Внешний вид станции QUICK 203Н

Видео: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н

Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.

Характеристики:

Заявленная производителем мощность – 90Вт.
Рабочая температура от 200С° до 420С°.
На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц.
Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°.
Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.

Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.

Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.

Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.

Характеристики:

Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически).
Индуктор работает на частоте 470кГц.
Потребляемая мощность – 90Вт.
Напряжение питания от 90 до 240В.

Особенности:

Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания.
Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников.
Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно.
Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.

Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня — MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.

Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов

Характеристики:

Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически).
Частота работы индуктора – 13,56МГц.
Потребляемая мощность – 125Вт.
Напряжение питания от 90 до 240В.

Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.

Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.

Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.

Принципы управления температурой

В зависимости от вида паяльной станции, регулирование температуры нагрева рабочего органа происходит при помощи следующих устройств:

Реле и термодатчик – жало паяльника нагревается до определенной температуры, после чего термодатчик, подавая сигнал на реле, разрывает цепь питания паяльника и прекращает его нагрев. Терморегулирование при помощи реле и термодатчика обладает высокой надежностью и простотой. Однако такая простая система имеет один существенный недостаток – она, предотвращая жало от нагрева выше определенной температуры, не позволяет производить точную и тонкую регулировку нагрева.
Контролер – электронное устройство, управляющее нагревом паяльника. В отличие от реле и термодатчика, контролер при помощи различных кнопок и переключателей позволяет точно задавать температуру паяльнику. Благодаря этому, его часто применяет при пайке очень чувствительных к перегреву деталей.

Это интересно: Самодельный паяльник — как сделать прибор своими руками

Выбор подходящей модели

Основными критериями выбора подобного оборудования для пайки являются следующие:

Мощность – наиболее удобны и практичны модели паяльных станций с регулируемой мощностью в диапазоне от 5 до 60 Вт;
Частота тока в индукторе – для радиолюбителей и полупрофессионалов достаточно устройства с частотой тока от 400 до 700 КГц. Профессионалы и мастера применяют модели, имеющие значения данной характеристики до 13,5 МГц;
Тип управления нагревом – большая часть современного оборудования данного типа выпускается с регулировкой температуры нагрева жала по технологии «Smart heat»;
Количество независимых каналов – для того чтобы иметь возможность подключать, помимо паяльника, термопинцет, устройство должно быть оснащено 2 независимыми каналами;
Размеры и вес – для удобной работы и переноски устройство должно иметь небольшие размеры и вес не более 1 кг;
Также при выборе учитывают возможность послегарантийного ремонта устройства, наличие дополнительных комплектующих, делающих процесс пайки более удобным.

Как применять

При пайке различных небольших радиокомпонентов, согласно требованиям нормативных документов, рекомендациям изготовителей электронных компонентов температура на кончике рабочей поверхности не должна превышать 2700С. При использовании новых моделей устройства этот параметр можно установить с помощью регулятора регулировки на электронном блоке устройства. Правильность данной настройки проверяется касанием наконечника устройства наконечником термопары, подключенной к мультиметру. Основными критериями выбора такого сварочного оборудования являются:

мощность — наиболее удобна и практична модель паяльной станции, мощность которой может регулироваться от 5 до 60 Вт.
частота тока в индукторе — для радиолюбителей и полупрофессионалов тока с частотой от 400 до 700 кГц будет достаточно. Модели, используемые профессионалами и рабочими, имеют частоту до 13,5 МГц.
типы управления нагревом — большинство современных устройств могут использовать интеллектуальную технологию нагрева для регулировки температуры нагрева наконечника.
количество независимых каналов — для возможности подключения к паяльнику горячего пинцета Устройство также должно быть оснащено 2 независимыми каналами.
размер и вес — для удобства эксплуатации и переноски устройство должно иметь небольшой размер и вес (не более 1 кг)
также при выборе необходимо учитывать срок гарантии, возможность ремонта и наличие дополнительных компонентов, которые делают процесс пайки более удобным.

Индукционный паяльник — эффективное средство для пайки. Изготавливать такое устройство своими руками не совсем целесообразно. Намного проще купить дешевый китайский аналог, который прослужит дольше и будет иметь большое количество настроек и дополнительных функций.

Принцип работы

Основным отличием индукционного паяльника от обычного является нагревательный элемент, а точнее, его полное отсутствие. Нагрев инструмента происходит благодаря возникновению вихревых индукционных токов под действием переменного магнитного поля. В конструкции индукционного паяльника предусмотрена катушка, в которую вставлен стержень жала прибора.

При подаче тока на катушку в ней генерируется магнитное поле. Оно воздействует на жало паяльника, где и образуются индукционные токи, нагревающие сам стержень.

При этом жало паяльника прогревается равномерно, потому что индукционный ток воздействует на него по всей длине. Срок эксплуатации такого инструмента увеличивается, а его КПД возрастает.

Выбор между лучшим

Когда встает выбор между покупкой простого паяльника и стационарной паяльной станции, нужно определиться, нужны ли пользователю функции станции. По сути, станция – это то же самое, что и простой паяльник, но отличительные черты всё-таки присутствуют:

паяльник – это всего один инструмент, работающий от сети, и в нем отсутствует регулируемый микроконтроллер, есть только датчик температуры;
пайка паяльником совсем не практична при ремонте тонких электронных деталей и микросхем. Из-за сложности управления и отсутствия специальных режимов опасность перегрева и поломки вместо починки вполне актуальна.

Преимущества паяльной станции:

удобство использования – прерываясь при выполнении работы, можно поставить инструмент на специальную подставку, которая идет в комплекте;
в некоторых дорогих моделях есть встроенные простые микрокомпьютеры, позволяющие элементарное программирование;
станция позволяет менять ассортимент быстросъемных жал различной конфигурации;
регулировка мощности, функция поддержания необходимого уровня;
безопасность – несмотря на поддерживаемые высокие температуры, станции при правильном техническом использовании вполне безопасны;
разнообразие методов нагрева – возможен выбор необходимого уровня температуры и его постоянная стабилизация.

Принципы выбора паяльных устройств

Современное оборудование для пайки предназначено для выполнения качественного соединения элементов

И для того чтобы оно могло наиболее эффективно справляться с этой задачей, при его выборе необходимо обращать внимание на следующие конструктивные и технические особенности:

Тип нагревательного элемента. На сегодняшний день в магазинах можно приобрести два вида паяльных устройств в зависимости от используемого в них типа нагревателя — керамические и нихромовые. Керамическим нагревателям требуется минимум времени для нагрева, однако, они отличаются неустойчивостью к неравномерному прогреву и могут треснуть. Однако если паяльное оборудование оснащено системой термостабилизации, то такие нагреватели могут демонстрировать хорошую теплоотдачу, высокую мощность и долговечность. По сравнению с ними нагреватели из нихрома не обладают столь длительным сроком службы, поэтому выбирать их следует, если прибором для пайки планируется пользоваться нечасто. Главное достоинство нагревателей из нихрома — более низкая цена по сравнению с керамическими.
Диапазон регулируемых температурных режимов.
Скорость разогрева.
Мощность. Для обеспечения качественной работы паяльного оборудования необходимо учитывать цели его использования. Если говорить конкретнее, то нужно учитывать тип пайки, который нужно выполнить, а также компоненты, с которыми предстоит работать

Исходя из этого, становится понятно, что именно на мощность нужно обращать в первую очередь внимание при выборе станции. Особенно об этом следует помнить тем покупателям, которые выбирают оборудование для ремонта чувствительных видов аппаратуры — навигаторов, планшетов и пр.
Напряжение.
Эргономические параметры — форма, размеры и вес.

А также не следует оставлять без внимания и объективные факторы, которые смогут помочь в выборе подходящего устройства для пайки:

Если исходить из действующих в мире стандартов, то все работы, связанные с изготовлением и ремонтом электроники, должны проводиться с использованием метода бессвинцовой пайки. Поэтому в выбираемом оборудовании максимальный температурный режим не должен превышать отметку 250 градусов Цельсия.
Расположение микросхем в корпусе типа BGA. На первый взгляд может показаться, что в этом есть определенный смысл, ведь так можно уменьшить габариты изделия. Но в то же время возникает и негативный момент — пайка становится более трудоемкой операцией из-за труднодоступности компонентов.

Для чего нужна паяльная станция

Паяльная станция, в отличие от простого паяльника, – система более усовершенствованная. Она позволяет спаять мелкие детали, такие, к примеру, как SMD-компоненты, контролировать нагрев на табло, программировать кнопки. Кроме того, благодаря бесконтактной системе пайки перегрев соседних элементов здесь исключён.

Благодаря «умному» блоку управления можно задать необходимые настройки температуры, включить и выключить систему нажатием одной кнопки

Паяльная станция бесконтактного типа относится к современным системам пайки. К примеру, нагрев с помощью термофена помогает мастерам в ремонте бытовых электроприборов и мобильников. А вот с помощью ИК-систем можно производить монтаж и демонтаж микросхем (даже формата BGA).

У аналоговых станций температура стабилизируется следующим образом:

Нагревательный элемент работает, пока сердечник паяльника не нагреется до определенной температуры, далее питание отключается.
При снижении температуры ниже определенной границы нагревательный элемент подключается и начинает нагревать жало паяльника.

За функционированием паяльника следит электромагнитное реле, которым управляет электроника и термодатчик. Преимуществом аналоговой управляющей системы паяльной станции является низкая стоимость. Недостатком является низкая точность работы, приводящая к чрезмерному нагреву жала паяльника. Отсюда возникают другие проблемы: перегрев радиодеталей, частая смена жала.

Цифровая станция пайки работает за счет управления нагревателем с помощью PID-регулятора, который управляется с помощью программы, заложенной в микроконтроллере. Цифровой способ контроля значительно точнее аналогового.

Индукционные устройства

В этом виде паяльной станции жало паяльника нагревается за счет индукционной импульсной катушки, действующей от колебаний высокой частоты, которые образуют в покрытии из ферромагнетика вихревые токи. Нагревание осуществляется до температуры, называемой точкой Кюри. После этого магнитные свойства ферромагнетика меняются и нагрев прекращается.

Бесконтактные станции

Такие устройства используются для ремонтных и демонтажных работ со схемами, а также для замены микросхем с большим количеством выводов.

Бесконтактная станция для пайки бывает инфракрасной, термовоздушной или комбинированной, в зависимости от принципа работы.

Инфракрасная станция включает в себя нагревательный элемент в виде инфракрасного керамического или кварцевого излучателя. По сравнению с термовоздушными паяльными станциями у инфракрасных станций есть свои достоинства: -разрешается работа со сложнопрофильными компонентами; — не нужно искать насадку для фена под определенную микросхему; — радиодетали во время пайки не сдуваются воздухом с платы; — равномерное нагревание места пайки.Стоит отметить, что инфракрасные станции имеют высокую стоимость, и являются профессиональным оборудованием. Начинающими любителями радиоэлектроники они применяются редко.

Паяльная станция с феном (термовоздушная). Контактные станции являются монтажными, а для демонтажа радиодеталей с большим числом выводов, как микросхемы, они не подходят. Для этого применяется специальное оборудование с термофеном. В отсутствии такого оборудования радиолюбители иногда используют промышленный фен или газовую горелку. Но это не профессиональный инструмент, который не позволяет добиться хорошего качества работы. Слишком мощная струя воздуха может сдуть радиодетали с платы. Поэтому лучше применять специально предназначенное для этого оборудование.Изображенная модель станции оснащена цифровыми контроллерами. Такое оборудование стоит больше простых моделей. Чаще всего фены комплектуются регулирующими поток воздуха насадками.

Комбинированные паяльные станции сочетают в своем устройстве другие виды оборудования, например, термофен и паяльник.

Демонтажные станции

В конструкцию этого вида оборудования входит компрессор, действующий на всасывание. Нагретый припой с поверхности всасывается в отдельную емкость.

Обзор производителей и моделей паяльных устройств: цены

Изготовлением паяльных станций различного предназначения во всем мире занимается множество производителей. Краткий обзор некоторых моделей представлен в таблице.

Модель	Страна изготовления	Особенности	Технические характеристики	Стоимость, руб.
Analog-60A	Германия	Паяльник ErgoTool (60 Вт при 350 °C, 75 Вт при 280 °C)	Напряжение: 230 В 50/60 Гц Мощность, 60 Вт Индикация температуры: нет	17000
Dig2000A-Micro	Германия	Контроль температуры: «sensotronic» с отображением на LED индикаторе	Напряжение: 230 В 50/60 Гц Мощность: 80 Вт Т= 50-450°С	23000
ICON VARIO 2 Модерн (ICV2000-AXV)	Германия	ЖК-дисплей с синей подсветкой	Напряжение: 220-240 В, 50 Гц Т= 50-1020°С Мощность 2х160 Вт	80000
RDS80	Китай	Малоинерционный керамический нагреватель	Напряжение 220-230 В, 50 Гц Т= 50-450°С Мощность 80 Вт	11000
HR100A	Германия	Комбинированный паяльный инструмент HybridTool	Напряжение: 220-240 В 50/60 Гц Мощность 200 Вт Т= 30-550°С	230000
ICON2 V + XTool-VARIO	Германия	Технологии управления температуройSENSOTRONIC (PID), RESISTRONIC	Напряжение: 110-120 В, 50/60 Гц Т= 150-450°С Мощность 80 Вт	85000

Паяльная станция HR100A обладает весьма компактными размерами и невысокой стоимостью

Выбор подходящей модели

Основными критериями выбора подобного оборудования для пайки являются следующие:

Мощность – наиболее удобны и практичны модели паяльных станций с регулируемой мощностью в диапазоне от 5 до 60 Вт;
Частота тока в индукторе – для радиолюбителей и полупрофессионалов достаточно устройства с частотой тока от 400 до 700 КГц. Профессионалы и мастера применяют модели, имеющие значения данной характеристики до 13,5 МГц;
Тип управления нагревом – большая часть современного оборудования данного типа выпускается с регулировкой температуры нагрева жала по технологии «Smart heat»;
Количество независимых каналов – для того чтобы иметь возможность подключать, помимо паяльника, термопинцет, устройство должно быть оснащено 2 независимыми каналами;
Размеры и вес – для удобной работы и переноски устройство должно иметь небольшие размеры и вес не более 1 кг;
Также при выборе учитывают возможность послегарантийного ремонта устройства, наличие дополнительных комплектующих, делающих процесс пайки более удобным.

Принципы выбора паяльных устройств

Современное оборудование для пайки предназначено для выполнения качественного соединения элементов

Если исходить из действующих в мире стандартов, то все работы, связанные с изготовлением и ремонтом электроники, должны проводиться с использованием метода бессвинцовой пайки. Поэтому в выбираемом оборудовании максимальный температурный режим не должен превышать отметку 250 градусов Цельсия.
Расположение микросхем в корпусе типа BGA. На первый взгляд может показаться, что в этом есть определенный смысл, ведь так можно уменьшить габариты изделия. Но в то же время возникает и негативный момент — пайка становится более трудоемкой операцией из-за труднодоступности компонентов.

Простой импульсный паяльник на базе электронного трансформатора

Данная идея родилась, после того, как один хороший друг сделал аналогичный паяльник, где был использован ЭТ (электронный трансформатор) для питания галогенных ламп на 12 Вольт. По сути, я ничего нового не придумал, а только собрал аналогичный паяльник с применением более компактного и маломощного электронного трансформатора на 50 ватт. В отличии от ЭТ высокой мощности, трансформатор выполнен на Ш-образном сердечнике, намотать нужную обмотку очень неудобно, поэтому для начала нужно выпаять и разобрать трансформатор.

Обмотка на 12 Вольт состоит из 8-10 витков провода 0,8-1мм, нам нужно отмотать эту обмотку и мотать новую.

Силовая обмотка состоит всего из одного витка, намотка делается шиной с сечением 5-6 мм. В моем случае в качестве шины использовался экран от телевизионного кабеля.

После намотки обмотке нужно предать некую стойкость. Для этого с боковых сторон сердечника вставлены кусочки картона. Ранее у меня имелся немецкий паяльник в виде пистолета. Основа работы такого паяльника та же, что и у импульсного, только в нем применен сетевой трансформатор. Работать этим паяльником крайне неудобно из-за большого веса, а при долговременном включении трансформатор перегревается очень сильно (однажды даже перегорела сетевая обмотка, пришлось мотать самому).

В нашей же схеме нет таких недостатков, даже без теплоотводов тепловыделение на ключах незначительное. Концы шины попросту запаяны к держателю жала, тепловыделения тут практически нет, значит припой будет держаться.

Плату электронного трансформатора укрепил с помощью обычного силикона, никаких дополнительных примочек и приспособлений не использовал. Схема таких ЭТ стандартная — полумостовой инвертор, в отличии от схем производителя Taschibra, этот блок достаточно стабилен, тут нет отдельного трансформатора ОС, а базовые обмотки ключей намотаны на основном трансформаторе. Схему смотрим ниже.

В ходе работы обмотка не греется, но при долговременном включение теплота передается от жала к обмотке.

Паяльник получился достаточно легким, жало греется всего за 5-6 секунд.Его можно использовать для монтажных работ, но для более масштабных дел (лужение плат и т.п.) такой паяльник не самый лучший вариант.

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

cxem.net

Особенности классификации паяльного оборудования

В зависимости от назначения паяльной станции, ее комплектация может включать устройства для проведения узкоспециализированных операций.

Именно комплектационный набор определяет, в конечном счете, классификацию оборудования для пайки.

Паяльная станция бывает:

термовоздушной — этот вид устройств оборудован феном и предусматривает пайку горячим воздухом;
индукционной — представляет собой миниатюрное, но очень мощное и выносливое устройство;
импульсной — применяется для монтажа и демонтажа любой современной схемы;
инфракрасной — наряду с газовыми паяльниками это лучшая возможность самостоятельно отремонтировать мобильный телефон или планшет.

У аналоговых станций температура стабилизируется следующим образом:

Нагревательный элемент работает, пока сердечник паяльника не нагреется до определенной температуры, далее питание отключается.
При снижении температуры ниже определенной границы нагревательный элемент подключается и начинает нагревать жало паяльника.