Индукционный паяльник: принцип работы, устройство и особенности выбора паяльной станции

Устройство и принцип действия паяльных индукционных станций

Контактный метод нагрева жала, используемый в классических схемах паяльных станций, несовершенен. Это проявляется в виде низкого КПД, большой потребляемой мощности, локального перегрева жала в зоне контакта и т.д. Паяльная индукционная станция лишена таких недостатков. Давайте рассмотрим принцип работы такого устройства, ознакомимся с несколькими популярными моделями и узнаем, как выбрать прибор, исходя из области его применения.

Принцип работы

Начнем с конструктивных особенностей индукционного нагревательного элемента (см. рисунок 1), это позволит лучше понять его принцип действия.

Нагревательный элемент индукционного прибора

Указанные обозначения:

  • А – экранирующая оболочка;
  • В – провода, подающие напряжение к индуктору;
  • С – ручка паяльника;
  • D – жало;
  • Е – индукционная катушка;
  • F – ферромагнитный слой.

Теперь поверхностно расскажем о принципе действия, не погружаясь в теоретические основы электромагнитной индукции. При поступлении в индукционную катушку высокочастотного напряжения происходит формирование переменного магнитного поля. Поскольку скин-слой жала выполнен из ферромагнитного материала, то начинается процесс его перемагничивания, который сопровождается образованием вихревых токов. Это приводит к значительному выделению тепловой энергии.

Преимущества индукционного метода очевидны: поскольку в качестве нагревательного элемента выступает жало паяльника, его нагрев происходит равномерно. Следовательно, отсутствуют потери от температурной инерции, и полностью исключен локальный перегрев, вызывающий окисление и выгорание жала. В результате, увеличивается его срок эксплуатации и повышается КПД устройства.

Принцип управления нагревом

Управлять процессом нагрева можно двумя способами:

  1. Установив на жало термодатчик и подключив его к цифровому блоку управления. Такой способ стабилизации температуры применяется практически во всех недорогих индукционных паяльных станциях, например: Quick 203H или Yihua 900Н (показана на рисунке 2). Цифровая станция Yihua 900Н
  2. Меняя состав ферромагнитного сплава, покрывающего жало. Данный принцип основан на том, что при определенной температуре (точка Кюри), ферромагнетики утрачивают свои свойства, в результате чего паяльник перестает нагреваться. Такой метод стабилизации температуры был запатентован компанией Metcal под названием SmartHeat®, что дословно переводится как «умный нагрев». Применяется в моделях Metcal, OKI, ERSA, Weller и т.д. Рисунок 3. Модель PS 900, может использоваться как для безсвинцовой пайки, так и обычной

У каждого из представленных выше методов есть свои достоинства и недостатки. Станции с термодатчиком существенно дешевле, что делает их доступными не только для профессионалов, но и любителей. Точность и надежность такого оборудования напрямую зависят от цифрового блока управления.

Второй способ стабилизации температуры осуществляется за счет установки картриджей-наконечников с определенной точкой Кюри — он более надежен. Но станции SmartHeat® имеют два существенных недостатка:

  1. Высокая стоимость, не каждый профессионал может себе позволить купить такое оборудование. Но новое поколение бюджетных моделей более доступно.
  2. При изменении режима пайки необходимо устанавливать соответствующий картридж-наконечник, которые, как правило, не входят в комплект поставки и стоят недешево.

Картриджи-наконечники

Краткий обзор

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

Внешний вид станции QUICK 203Н

Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.

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.

Выбор

Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.

Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.

Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы — термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.

Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?

Данный вопрос имеет, скорее, теоретическую подоплеку, чем практическое применение. Безусловно, можно сделать самодельный блок управления под готовый индукционный паяльник. Но стоимость такого проекта будет незначительно отличаться от серийного изделия, произведенного в Китае.

Значительно полезней модифицировать готовое устройство с целью его усовершенствования.

Паяльная станция – принцип работы и разновидности

Каждый радиолюбитель (от новичка до опытного мастера) знает, что для пайки мелких радиодеталей нельзя применять простые бытовые паяльники. Обладающие большой температурой нагрева, высоким риском появления на жале фазного напряжения они даже при нормальном качестве выполненных работ, как правило, перегревают и выводят из строя дорогостоящие радиоэлементы. Поэтому для выполнения данных работ используют такое специализированное оборудование, как паяльная станция.

Что такое паяльная станция

Паяльная станция – это специализированное оборудование, применяемое для пайки чувствительных к высокой температуре и напряжению радиотехнических деталей (микросхем, транзисторов, конденсаторов).

Основными частями такого оборудования являются:

  • Модуль управления – блок, включающий в себя понижающий трансформатор, микросхему управления температурой паяльника;
  • Паяльник – рабочий орган данного оборудования, связанный с модулем управления гибким экранированным кабелем;
  • Подставка – располагается сбоку от модуля управления и служит для безопасного размещения разогретого паяльника в перерывах между паечными работами.

Более сложные модели содержат также фен, термопинцет, инфракрасный излучатель для подогрева определенного участка печатной платы. В некоторых станциях внутри встраивается небольшой воздушный компрессор, нагнетающий воздух в фен с нагревательным элементом.

Виды паяльных станций

Все современные станции различаются по таким признакам, как способ пайки, тип управления нагревом паяльника (температурой фена или инфракрасного излучателя), предназначение.

Контактные и бесконтактные

В зависимости от способа пайки радиодеталей, все паяльные станции подразделяются на:

  • Контактные – в таком оборудовании радиодетали припаиваются с помощью паяльника с острым жалом. По способу нагрева жала такие станции бывают индукционные (жало нагревается за счет вихревых токов, образующихся при подаче высокого напряжения на расположенную вокруг него катушку), импульсные (нагрев паяльника происходит не постоянно, а только в момент соприкосновения жала с рабочей поверхностью);
  • Бесконтактные – пайка в таких станциях происходит за счет потока горячего воздуха или теплового излучения. Бесконтактные устройства подразделятся, в свою очередь, на две разновидности: термовоздушные (пайка происходит за счет высокотемпературного фена, подающего на рабочую поверхность разогретый воздух) и инфракрасные (паечные работы происходят, благодаря паяльникам с инфракрасными излучателями).

К сведению. Такая классификация условна – во многих современных станциях комплектация состоит из контактных и бесконтактных устройств для пайки.

Аналоговые и цифровые

По способу регулирования нагрева рабочего органа паяльные станции подразделяются на 2 вида:

  • Аналоговые – в таких станциях нагрев жала контролируется одним датчиком, который связан с реле, замыкающим и размыкающим цепь нагревательного элемента паяльника;
  • Цифровые – нагрев жала паяльника в таких станциях регулируется при помощи переключателей и кнопок размещенного в модуле управления контроллера (микросхемы).

Аналоговые паяльные станции, благодаря своим конструктивным особенностям, более надежные и ремонтопригодные. Однако на этом их преимущества заканчиваются – цифровое паяльное оборудование, по сравнению с ними, обладает более точной настройкой нагрева, что позволяет его использовать при пайке очень чувствительных к температуре радиоэлементов.

Монтажные и демонтажные

В зависимости от предназначения, паяльные станции подразделяются на:

  • Монтажные – оборудование, конструктивно предназначенное для пайки радиодеталей на печатные платы;
  • Демонтажные – паяльные станции, которые применяются для быстрого и качественного удаления припоя, демонтажа перегоревших радиодеталей.

В большинстве случаев демонтажные станции применяют только на крупных радиотехнических производствах – простые радиолюбители производят удаление остатков старого припоя, демонтаж вышедших из строя радиодеталей при помощи обычных монтажных паяльников.

Ремонтные

Паяльное оборудование данного вида применяют для проведения большого комплекса работ. В его состав входят не только различные виды паяльников, но и специальный оловоотсос для удаления частиц припоя и дыма, зажим для фиксации детали (платы), светильник для освещения рабочей поверхности. Такая станция, благодаря расширенной комплектации, совмещает в себе функции описанных выше монтажных и демонтажных видов данного оборудования.

Особенности выбора

Основными характеристиками, учитываемыми при выборе паяльной станции, являются ее мощность, комплектация, используемый для пайки вид флюса.

Мощность

Выбор паяльной станции по данной характеристике зависит от ее предназначения:

  • Для пайки небольших радиодеталей, обладающих чувствительностью к перегреву, используют оборудование мощностью 40-60 Вт;
  • Для работы с не столь чувствительными к высоким температурам элементами печатных плат применяют станции мощностью 70-90 Вт;
  • Более мощное оборудование (мощностью свыше 100Вт) используют для профессиональной ежедневной пайки в условиях средних и крупных производств бытовой и компьютерной техники.

Обратите внимание! Наиболее удобны и производительны для радиолюбительства станции мощностью от 60 до 90 Вт.

Комплектация

Наиболее удобна комплектация паяльной станции, в которую включены следующие компоненты:

  • Паяльник со сменными жалами различной формы;
  • Термовоздушный фен, штатив для его вертикального крепления;
  • Катушка с трубчатым припоем;
  • Специальная лампа.

Подобная комплектация хоть и будет стоить недешево, но при этом позволит выполнять все виды радиолюбительских паечных работ.

Читайте также:  Напряжение короткого замыкания: причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

Выбор флюса

Флюс – вещество, предотвращающее образование на поверхности, на которую наносится припой, а также на жале паяльника, слоя окисла. От правильного выбора флюса зависят качество и скорость паечных работ.

В качестве флюсов для паяльных станций применяют:

  • Канифоль (затвердевшая сосновая или еловая смола);
  • Спиртовой раствор канифоли;
  • Ортофосфорную паяльную кислоту.

К сведению. Среди данных видов канифоли наиболее удобной в нанесении и эффективной является ортофосфорная паяльная кислота.

Что понимается под распиновкой

Распиновка – схематическое расположение и назначение различных контактов, выводов разъемов, гнезд, проводов и других радиодеталей паяльной станции с описанием каждого элемента. Найти ее можно в инструкции по эксплуатации оборудования или в интернете на специализированных сайтах и форумах радиолюбителей. Используют распиновку для выявления причин неисправности оборудования, его ремонта и сборки.

Работа с микросхемами

Паяльная станция позволяет быстро и качественно выполнять замену вышедших из строя микросхем. Порядок действий при выполнении таких работ следующий:

  1. Плату с неисправной микросхемой фиксируют в специальном зажиме;
  2. Находящиеся рядом с вышедшей из строя микросхемой радиодетали закрывают тонкой алюминиевой фольгой;
  3. На выводы демонтируемой старой микросхемы наносят тонкий слой флюса;
  4. Круговым движением термовоздушного фена расплавляют припой на выводах микросхемы и при помощи пинцета аккуратно снимают ее с печатной платы;
  5. Паечные пяточки – концы токопроводящих дорожек платы, предназначенные для контакта с выводами микросхемы – очищаются от остатков флюса;
  6. Определив при помощи « ключа» (выемки или другой маркировки на корпусе детали) расположение первого вывода, устанавливают новую микросхему на плату, выравнивают ее относительно паечных пятачков дорожек;
  7. При помощи контактного паяльника с тонким жалом прихватывают два угловых вывода;
  8. На все выводы микросхемы наносят флюс;
  9. Круговым движением термовоздушного фена, расплавляя остатки припоя, фиксируют выводы микросхемы на паечных пятачках дорожек;
  10. Визуально проверяют отсутствие замыканий между выводами. При обнаружении таковых при помощи паяльника удаляют лишнее количество припоя.

После завершения работ с помощью зубной щетки удаляют остатки флюса, проверяют работоспособность припаянной микросхемы.

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.

Пайка без свинца

Бессвинцовая пайка – новейший современный вид паечных работ, предусматривающий использование бессвинцовых припоев, изготовленных на основе таких металлов, как медь, серебро, золото, кадмий, цинк, индий. Производится такая пайка с помощью мощных паяльных станций (75-170 Вт), способных разогревать жало паяльника или выходящий из термовоздушного фена воздух до температуры 270-3000С.

Интересно. Помимо отсутствия неприятного запаха и выделения вредных газов, удобством данной технологии является использование быстросъемных композитных жал различной формы и диаметра.

Изготовители станций

Наиболее популярными изготовителями данного вида оборудования являются такие компании, как:

Среди данных производителей наиболее надежное, но при этом дорогое паяльное оборудование выпускает немецкая компания «ERSA». Среди бюджетных моделей много радиолюбителей отдает предпочтение продукции брендов QUICK и LUKEY. При этом паяльные станции последнего производителя в настоящее время вызывают много претензий и нареканий по надежности и качеству сборки.

Возможность собрать своими руками

Самое простое паяльное оборудование данного вида можно не только приобрести, но и собрать самостоятельно. Такой вариант позволяет не только сэкономить существенную сумму денег, но и приобрести знания о том, что такое паяльная станция, как она устроена изнутри, понять принцип ее работы.

Видео

Подробно процесс самостоятельной сборки простейшей паяльной станции с феном описан в следующем видео.

Индукционный паяльник

При работе с радиоаппаратурой в домашних и промышленных условиях часто требуется произвести пайку различных элементов. Для этой цели существуют различные виды паяльников. Они различаются габаритами, мощностью и принципом действия, что в совокупности определяет их специализацию и область применения. Одна из разновидностей данного прибора — индукционный паяльник.

Что это такое

Индукционный паяльник — прибор для пайки, не имеющий в своей конструкции нагревательного элемента. Нагрев жала происходит под действием возникающих внутри корпуса вихревых электрических полей. Данный принцип действия увеличивает эффективность применения прибора в разы.

Плюсы и минусы

Основными преимуществами данного типа приборов по сравнению с аналогичным оборудованием с керамическими нагревательными элементами являются:

  • Высокая скорость нагрева. Рабочая часть агрегата нагревается до необходимой температуры менее чем за 30 секунд.
  • Надежность и долговечность. Этот класс оборудования при правильном использовании имеет срок службы более 10 лет.
  • Возможность отрегулировать тонкости нагрева. Паяльник имеет большое количество регулировок, позволяет устанавливать температуру нагрева наконечника с высокой точностью.
  • Высокотемпературные компоненты SMD-радио. Они особенно важны для чувствительной настройки режима работы.
  • Безопасность. В отличие от аналогичных паяльников такие устройства менее подвержены отказам и не повреждают шнур питания, подключенный к корпусу устройства.
  • Удобство. Паяльник имеет удобную форму и небольшой размер, что делает его идеальным для пайки мелких деталей, особенно там, где их трудно достать.
  • Более того, такое паяльное устройство имеет очень высокую эффективность, поскольку ферромагнитный слой наконечника используется в качестве нагревательного элемента. Прибор фактически не теряет тепло.
  • Дизайн паяльника

К недостаткам данного вида приборов для пайки относят:

  • Необходимо отдельно докупать сменные насадки вслучае, если требуется изменить режим пайки.
  • Стоимость относительно других паяльников достаточно высока.

Конструкция

Станция индукционной пайки состоит из следующих компонентов:

  • электронный блок с понижающим трансформатором и генератором
  • датчиком нагрева, который подключается к устройству с помощью длинного гибкого кабеля и специального разъема.
  • Рабочим органом такого устройства является жало, в котором медная проволока намотана вокруг гнезда, куда вставлен ​​хвостовик.

Как работает

Основным отличием индукционного паяльника от обычного паяльника является нагревательный элемент или его нет вообще. Инструмент нагревается за счет наличия вихревых токов под воздействием переменного магнитного поля.

Индукционный паяльник имеет катушку, в которую вставлен стержень устройства.

Процесс нагрева индуктора заключается в следующем:

  1. Генератор подает высокочастотный ток в 36 В на катушку индуктивности через линию питания.
  2. Ток, протекающий через индуктор, превращается в переменное магнитное поле, силовая линия которого пересекает ось наконечника, расположенного внутри индуктора.
  3. Магнитное поле, которое взаимодействует с ферромагнитным распылением на наконечнике, заставляет его намагниченность поворачиваться и образовывать вихревое электрическое поле. Этот процесс сопровождается большим выделением тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, после чего вся поверхность находится при высокой температуре.
  4. Регулировка тока (от частоты которого зависит температура наконечника) осуществляется с помощью регулировочного датчика на электронном блоке. В индукционной паяльной станции используются два метода для контроля температуры нагрева паяльника: с помощью датчика температуры, встроенного в наконечник паяльника и сменные картриджи. Пи первом способе термопара в головке паяльника отправляет сигнал электронному блоку, а электронный блок в соответствии с полученными данными производи регулировку температуры. Для второго способа регулировки необходимо иметь дополнительные сменные наконечники.

Важно! Не у всех моделей в комплекте идут сменные наконечники. Поэтому следует заранее позаботиться о том, чтобы их докупить при необходимости.

Индукционная паяльная станция своими руками

Изготовление индукционного паяльника своими руками — дело не особенно сложное и затратное. Но оно имеет несколько недостатков. Во-первых, мощность и эффективность данного устройства будут невелики. Во-вторых, прибор не будет иметь большого количества дополнительных функций и регулировок, как это могло быть с заводским вариантом. Поэтому наиболее приемлемым вариантом является покупка дешевого китайского аналога.

Если же все-таки имеется желание сделать паяльник самому, то нужно выполнять действия по данному алгоритму:

  • подобрать подходящую трубку, которая будет выполнять функции корпуса.
  • встроить в нее трубку из металла меньшего диаметра. На нее будет наматываться импровизированная катушка.

  • медной проволокой диаметром около 1 мм сделать примерно 12 витков.

Важно: Витки не должны соприкасаться.

  • стержень и катушку покрывают слоем изоляции.
  • в трубку встраивают медный прут, который будет выполнять функции жала.
  • для питания применяют любой трансформатор, понижающий напряжение.

Область использования

Благодаря своей эффективности и малым размерам данный вид устройств имеет широкую область применения:

  • Подходят для пайки мелких радиолюбительских схем.
  • Используются профессионалами для монтажных работ.
  • Применяются в промышленных условиях.

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.



Индукционные паяльные станции

Индукционные паяльные станции представляют собой станции контактного типа. Принцип действия индукционного паяльника был описан в статье «Электрические паяльники: виды и конструкции». Если коротко, то принцип работы индукционного паяльника сводится к следующему.

Паяльный стержень имеет ферромагнитное покрытие, вокруг стержня намотана индукционная катушка. В катушку подаются высокочастотные прямоугольные колебания (470КГц), которые создают в ферромагнитном покрытии вихревые токи, токи Фуко. За счет потерь в ферромагнетике происходит его разогрев, который продолжается до тех пор, пока температура не достигнет точки Кюри, при которой исчезают магнитные свойств ферромагнетика, и нагрев прекращается.

На этом принципе работают все индукционные паяльные станции, разве, что за исключением китайских, о чем будет сказано несколько позже. Сам метод получил название Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Изобретателем этого метода является американская компания Metcal, она же до сих пор является одним из основных производителей индукционных паяльных станций.

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения 3-фазные: строение приборов, преимущества и недостатки, область применения

Индукционные паяльники улучшаются

Паяльная станция MX-5000

Частота 470КГц в настоящее время считается пониженной, поскольку лучшие, наиболее продвинутые, индукционные паяльные станции имеют частоту генератора аж 13 с лишним МГц! Ярким примером такой станции может служить паяльная система высшего уровня METCAL MX-5000. Ее внешний вид показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Индукционная паяльная станция MX-5000

Такая высокая частота позволяет не только уменьшить размеры паяльного инструмента, что можно оценить по рисунку 1, но и улучшить его эксплуатационные свойства. Станция MX-5000 имеет второй канал, который используется для подключения термопинцета, что значительно расширяет возможности станции.

Размеры паяльного жала настолько незначительны, что может возникнуть вопрос, а как же в нем запасается тепло? Ведь достаточно таким миниатюрным жалом коснуться места пайки, как оно сразу остынет. Оказывается все несколько не так, как у обычных паяльников.

Жало индукционного паяльника тепло почти не запасает, слишком мала масса, и остывает при касании места пайки. Но срабатывает стабилизация по точке Кюри, и быстро нагревается и само жало, и место пайки. Мощность паяльника саморегулируется, для индикации мощности служит информационное табло, показанное на рисунке 2. Следует также обратить внимание на то, что на передней панели нет никаких ручек и кнопок для установки температуры, все происходит автоматически по точке Кюри.

Рисунок 2. Дисплей паяльной станции MX-5000

При остывании паяльного стержня ниже точки Кюри магнитные свойства восстанавливаются, причем пропорционально разнице температур. Чем больше эта разница, тем сильнее скорость нагрева, и наоборот, чем разница меньше, тем нагрев происходит медленнее, мощность регулируется автоматически.

Такой алгоритм очень напоминает работу ПИД-регулятора, температура жала поддерживается очень точно. Ведь точка Кюри это физический закон, а против закона не пойдешь. Если потребуется другая температура пайки, то приходится использовать жало с другой точкой Кюри. В подтверждение этих слов можно привести рисунок с техническими характеристиками станции MX-5000.

Рисунок 3. Технические характеристики станции MX-5000

До рабочей температуры индукционный паяльник разогревается всего за 1…2 секунды, что позволяет отключать его, когда он просто лежит на подставке: не успели донести паяльник до места пайки, а он уже горячий! Этим обеспечивается не только экономия электроэнергии, но и значительное увеличение срока службы паяльного стержня.

Если в первых моделях индукционных паяльников использовался паяльный стержень, помещенный в картридж, то сейчас применяются отдельные сменные жала, количество которых просто огромно. Набор сменных жал показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Набор сменных жал станции MX-5000

Естественно, жала эти не простые, а с точкой Кюри. Всего имеется несколько наборов жал с различными температурами: 500, 600, 700 и 800 по шкале Фаренгейта (или соответственно 260, 315, 352 и 370 ˚C). Эти температуры зависят от химического состава паяльного стержня, от сплава из которого он сделан.

Точка Кюри у железа 700 ˚C, у никеля 358 ˚C. Ни одна из этих температур для пайки не подходит, поэтому в сплав добавляются редкоземельные элементы, способные понизить точку Кюри полученного сплава на сколько угодно. Например, у редкоземельного элемента гадолиния точка Кюри имеет температуру всего 16 ˚C.

Рассказ об этой паяльной станции будет совсем неполным, если его не дополнить еще одним рисунком.

Рисунок 5. Паяльная станция мечты…

Комментарии, как говорится, излишни. Такие паяльные станции мог позволить себе только Пентагон, ведь для американских военных надежность электроники превыше всего.

Китайские индукционные станции

Китайцы поспели и тут. Хорошие и относительно недорогие индукционные паяльные станции выпускает китайская фирма Quick. Но, в отличии от фирмы METCAL, китайские инженеры пошли своим путем. Они не стали варить сплавы с точкой Кюри, просто сделали индукционный нагреватель, а стабилизацию температуры поручили электронному блоку с термопарой, как в обычных паяльных станциях. Одна из китайских индукционных станций показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Паяльная станция Quick-203

В результате такой разработки удалось получить сверхбыстрый нагрев со стабилизацией температуры, при этом цена устройства стала значительно ниже, чем у станций фирмы METCAL, может быть, при незначительном снижении качества. Но в настоящее время именно китайские индукционные паяльные станции широко применяются различными фирмами на своих производственных линиях, например в компании RIGOL.

Индукционные паяльные станции фирмы Quick постепенно завоевывают популярность у любителей – электронщиков, ведь неспроста станции модельного ряда Quick-203 уже предлагаются в интернет магазинах по цене менее восьми тысяч рублей. Думается, что те, кто постоянно занимается ремонтом современной электроники, сделанной по технологии Lead Free, по достоинству оценят все возможности этих паяльных станций.

Описание и выбор индукционных паяльников

Паяльник считается одним из самых главных инструментов, который должен иметь в своем наборе каждый мастер. Несмотря на то что рынок представлен огромным выбором этих устройств, особым спросом пользуются импульсивные паяльники. Они обладают не только высоким качеством, но и набором рабочей температуры за 1–2 секунды, что очень важно при выполнении быстрой пайки.

Особенности

Индукционный паяльник представляет собой современный прибор, предназначенный для пайки. Главной особенностью этого устройства считается то, что в его конструкции не предусмотрено наличие нагревательного элемента, его заменяет высокочастотный преобразователь напряжения. Жало в таком виде приборов нагревается под воздействием электрических полей, возникающих внутри корпуса.

Благодаря данной конструктивной особенности пайка выполняется намного быстрее, поэтому паяльники индукционного типа нашли широкое применение не только среди радиолюбителей, но также и в промышленных сферах.

Рассматриваемый паяльник имеет несложную конструкцию, он состоит из таких элементов, как трансформатор, жало (с основой из медной проволоки) и кнопка, которая работает на замыкание. Некоторые производители оснащают прибор дополнительно источником питания и вспомогательными функциями.

В схеме бытовой модели паяльника имеется две обмотки, одна из них питает жало, а другая – лампу, которая подсвечивает место пайки.

К главным достоинствам этого устройства относят:

  • моментальный нагрев – жало паяльника готово к работе менее через 40 секунд после включения прибора;
  • долговечность и практичность в использовании – аппарат этого типа обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, при соблюдении всех правил использования он безотказно прослужит более 10 лет;
  • наличие автоматической регулировки нагрева, что позволяет самостоятельно настраивать температурный режим максимально точно для работы с деталями, которые характеризуются высокой чувствительностью к нагревам;
  • безопасная эксплуатация – по сравнению с другими аналогичными устройствами не подвергаются пробоям и крайне редко выходят из строя;
  • комфорт в использовании – приборы этого типа имеют маленькие габариты и удобную форму, что идеально подходит для выполнения пайки в труднодоступных местах;
  • высокий КПД – устройство во время работы не теряет тепло, а направляет его полностью на пайку, это возможно благодаря тому, что жало паяльника покрыто ферромагнитным слоем.

Что же касается недостатков, то их практически нет, если не считать высокую стоимость на отдельные модели.

Кроме этого, многие производители не комплектуют паяльник сменными насадками для разных режимов. Их придется самостоятельно докупить.

Принцип работы

Приборы индукционного типа, по сравнению с другими видами паяльных инструментов, не имеют в своей конструкции нагревательного элемента, поэтому характеризуются особым принципом работы. Нагрев устройства выполняется с помощью вихревых индукционных токов, которые под влиянием переменного магнитного поля формируются внутри корпуса. В конструкции аппарата имеется катушка, куда устанавливается стержень жала. Когда на нее подается ток, в ней начинает генерироваться магнитное поле, которое воздействует на жало аппарата и способствует образованию индукционного тока. Именно он и нагревает стержень паяльника.

Стоит заметить, что жало устройства нагревается равномерно. Это возможно благодаря тому, что ток воздействует на него по всей длине. Такие конструктивные особенности повышают КПД паяльника и делают прибор долговечным. Если ранее такие паяльники выпускались с частотой до 470 кГц, то сейчас в продаже можно встретить современные модели с частотой 13 МГц, которые разогреваются за считаные секунды.

Все индукционные паяльники выпускаются с медными сердечниками, у которых нижняя часть покрыта ферромагнитным слоем, а передняя часть служит жалом. Принцип автоматической регулировки нагрева такой:

  • подается переменное напряжение, после чего в покрытии генерируется ток Фуко, он разогревает материал, и тепло передается меди;
  • после достижения покрытием оптимальной температуры магнитные свойства пропадают – и, соответственно, нагрев прекращается;
  • в процессе паяния деталь получает тепло от медного жала, и оно вместе с ферромагнитным покрытием начинает остывать, после этого магнитные свойства восстанавливаются, нагрев сразу же возобновляется.

Таким образом, регулировка нагрева осуществляется автоматически. Максимально допустимый показатель напрямую зависит от свойств сердечника и магнитного сплава. Профессиональные модели оснащаются типом управления «умное тепло». Помимо автоматической настройки нагрева, можно управлять станцией в ручном режиме, установив для этого температурный датчик или же поменяв сердечник с наконечником.

Правила выбора

Чтобы индукционный паяльник надежно прослужил долгий срок, перед его покупкой следует обратить внимание на многие важные моменты.

  • Мощность. На сегодняшний день на рынке можно встретить много различных моделей пальников индукционного типа, и все они могут иметь регулируемую мощность от 5 до 60 Вт. Если планируется только проводить пайку микросхем, то специалисты рекомендуют отдавать предпочтение устройствам с мощностью до 20 Вт. Для радиодеталей подойдут модели с мощностью от 30 до 40 Вт. В том случае, когда мастер точно не знает, где будет использовать прибор, то оптимальным выбором станет универсальный паяльник с мощностью в 60 Вт.
  • Частота тока в индукторе. Для профессиональной пайки необходимо выбирать аппараты, у которых значение этого показателя достигает 13,5 Мгц. Для начинающих мастеров достаточно приобретать модели с частотой не более 700 КГц.
  • Управление нагревом. Практически все индукционные паяльники оснащены функцией регулировки нагрева жала, но желательно выбирать модели с типом нагрева Smart heat. Они стоят намного дороже, но отличаются высокой функциональностью и удобством в использовании.
  • Количество в инструменте независимых каналов. В паяльнике должно быть предусмотрено не менее двух таких каналов. Это нужно для того, чтобы иметь возможность в дальнейшем подключать термопинцет.
  • Жало прибора. Это одно из самых важных составляющих устройства, от которого напрямую зависит не только комфорт в применении, но и качество пайки. Неплохим вариантом считается жало из медного стержня, к нему не прилипает припой, да и медь отлично проводит тепло. Единственный недостаток – такое жало требует постоянной зачистки, так как при постоянной работе будет обугливаться и покрываться окислами. Имеются в продаже и паяльники, у которых жало представлено металлическим стержнем с никелевым напылением. В отличие от медных жал такие не склонны к образованию окалины, что идеально подходит для работы с мелкими деталями в ювелирных мастерских. Минус – металлический стержень нельзя зачищать, иначе можно повредить никелевое покрытие, что приведет к потере прилипающих свойств.
  • Материал изготовления ручки. Самыми легкими являются инструменты с пластмассовыми ручками, но они быстро перегреваются. Эбонитовые ручки придают инструменту дополнительный вес, что делает неудобной его эксплуатацию. Поэтому самым оптимальным выбором станет деревянная ручка. Она легкая и обладает низким коэффициентом проводимости тепла.
  • Вес и размер инструмента. Чтобы было удобно применять и переносить паяльник, следует покупать модели с небольшими габаритами и весом, не превышающим 1 кг.
  • Наличие дополнительной комплектации. Большинство производителей поставляют инструмент с держателем, термопинцетом и набором сменных насадок для разной температуры. Некоторые модели также могут комплектоваться мини-дисплеями, электронными блоками и термодатчиками, упрощающими регулировку нагрева жала. Но стоимость на них очень высокая.

Помимо всего вышеперечисленного, стоит также учесть рейтинг производителя и выбранной модели, ознакомиться с отзывами пользователей. Немаловажным считается и послегарантийное обслуживание инструмента.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация об индукционных паяльных станциях.

Читайте также:  Мощность тока: единица измерения электрической величины, формулы для ее определения

Паяльная станция: классификация, применение, способы управления

В жизни каждого домашнего мастера может возникнуть ситуация, когда решить ту или иную задачу можно наиболее эффективно только с помощью паяльного оборудования. Необходимо правильно выбрать это устройство, ведь хочется, чтобы приобретенное оборудование без каких-либо осложнений помогло удовлетворить возникшую потребность.

Каждому понятно, что без знания технических характеристик паяльного оборудования крайне сложно выбрать среди всего разнообразия подобных устройств наиболее подходящий вариант.

Важно помнить, что качество пайки зависит не только от исполнения паяльника, но и от особенностей прилагаемых к нему комплектующих, которые у самой бюджетной модели представлены контрольно-управляющим модулем и пружинным держателем.

Для удовлетворения бытовых потребностей такой паяльный прибор подходит лучше всего. Он сможет поддерживать в процессе работы необходимую температуру для эффективного выполнения операций, а также защитит от перегрузок и статики.

Если сравнить паяльный прибор в подобной комплектации со стандартной паяльной станцией специального назначения, то можно узнать, что по дополнительной оснастке оба этих прибора ничем не отличаются. Последняя обычно поставляется с термопинцетом, феном локального подогрева, тепловым излучателем, вакуумным пинцетом и вспомогательной арматурой.

Классификация паяльных приборов

Паяльная станция позволяет выполнять узкоспециализированные задачи, поэтому она более предпочтительна. Эти устройства можно классифицировать в зависимости от целей использования. Именно они и определяют комплектационный набор конкретной модели. Существует несколько видов паяльных устройств:

  • Термовоздушная. Прибор, который поставляется с феном и позволяет выполнять пайку горячим воздухом.
  • Индукционная. Небольшое по размерам устройство, которое, несмотря на это, обладает довольно большим рабочим потенциалом и выносливостью.
  • Импульсная. Предназначена для монтажа и демонтажа современных схем.
  • Инфракрасная. Наиболее подходящий вид устройств для проведения в домашних условиях ремонта мобильного телефона или планшета.

Технологические особенности применения

На основании такого признака, как тип пайки, эти устройства можно разделить на две основные группы — свинцовые и бессвинцовые.

Свинцовые станции

В конструкции устройств, предназначенных для свинцовой пайки, предусмотрен специальный модуль, позволяющий выбирать желаемый уровень нагрева жала. Они могут быть выполнены в двух вариантах — использующих для работы электроэнергию и в виде станций индукционного типа.

Говоря об индукционных станциях, нужно отметить, что возможность использования этих устройств для выполнения необходимых манипуляций обеспечивает переменное магнитное поле.

В процессе работы обработка каждого элемента пайки выполняется с индивидуально подобранной мощностью, что делается в автоматическом режиме. Такая возможность заложена производителем в самом приборе, он может без участия пользователя определить теплоемкость компонента пайки.

Индукционные станции для пайки более удобны в эксплуатации и имеют высокий уровень теплоотдачи.

Бессвинцовые станции

Если требуется выполнить пайку мелких элементов схемы или труднодоступных компонентов, то в этом случае используют способ бесконтактной пайки. По такому принципу работают термовоздушные и инфракрасные паяльные станции.

Работа инфракрасного оборудования для пайки осуществляется за счёт использования свойств инфракрасных лучей, вырабатываемых керамическими или кварцевыми элементами. Станции инфракрасного типа используются главным образом для монтажа и демонтажа элементов компьютерных схем и материнских плат.

В основу работы станций термовоздушного типа положен принцип точечной передачи горячего воздуха. Благодаря этому они могут без особых усилий прогревать труднодоступные элементы, не задев при этом соседние контакты.

Чаще всего работники мастерских по ремонту бытового электронного и мобильного оборудования используют именно этот вид паяльных устройств.

Эксплуатация различных видов паяльного оборудования

Ввиду разнообразия разновидностей паяльного оборудования подобрать прибор для пайки, максимально удовлетворяющий стоящим задачам, бывает непросто. Собираясь приобрести ту или иную модель, советуем первым делом изучить их технические возможности и рекомендованную производителем область применения.

Домашние мастера, которым приходится выполнять мелкие операции паяльником, часто оказываются в ситуации, когда происходит перегрев чувствительных элементов прибора, но ничего поделать с этим не могут из-за отсутствия возможности правильно настроить температуру рабочего жала.

Тем, кто сталкивается с этим достаточно часто, обязательно стоит подумать о том, чтобы приобрести именно паяльную станцию с феном взамен обычного паяльника.

Такие станции поставляются с блоком питания, который позволяет по своему усмотрению настраивать напряжение, а также температурный режим прибора.

Однако не стоит рассчитывать, что после покупки паяльной станции с системой термостабилизации вы сможете обеспечить для себя комфортные условия работы. Прежде чем остановить выбор на определенной модели, необходимо сравнить все предлагаемые станции по такой характеристике, как мощность. Особенно об этом нужно побеспокоиться мастерам, которые собираются использовать тугоплавкие припои.

Если этому моменту не уделить внимание, то во время работы такой станцией могут возникнуть следующие негативные последствия:

  • вследствие превышения допустимой температуры пайки компоненты схемы начнут перегреваться;
  • из-за сильного перегрева значительно уменьшится срок службы жала паяльника;
  • резко сократится долговечность нагревательного элемента;
  • постоянный перегрев дорожек на плате;
  • низкое качество пайки.

Если подобные ситуации приходится наблюдать довольно часто, то стоит подумать о замене используемого оборудования на специальные устройства для бессвинцовой пайки. Они не только обладают более высоким показателем мощности, но и могут быть использованы и для свинцовой пайки.

Способы управления паяльными приборами

Помня о том, что именно паяльные станции чаще всего используются при изготовлении и ремонте электроники и в них заинтересованы не только профессионалы, но и любители, производители решили создать для них новый тип устройств, обладающих более широким функционалом и сочетающим возможности оборудования разных типов.

Одна из особенностей таких устройств заключается в том, что к ним можно подключить несколько модулей, превращающих их в устройства для выполнения контактной или бесконтактной пайки, а также совершения других операций благодаря прилагаемому комплекту насадок и наконечников.

Рассматривая различные модели оборудования для пайки, необходимо особое внимание обратить на способ управления станции. В зависимости от этого можно выделить два типа устройств — цифровые и аналоговые.

При использовании приборов аналогового типа обязательно постоянное присутствие рядом с ними мастера, поскольку по достижении определенной температуры прибор должен быть отключён, иначе это приведет к перегреву паяльного жала.

В то же время у обесточенного устройства температура начинает снижаться и для возобновления пайки придётся подождать некоторое время, пока температура опять не поднимется до рабочей температуры.

В цифровых станциях работу поддерживает специальное программное обеспечение, которое следит за температурой нагрева жала и регулирует его при необходимости.

Из этого следует, что лучше всего выбирать для пайки устройства с цифровым режимом контроля, ведь в этом случае мастер может рассчитывать на более стабильный и точный уровень поддержания необходимой температуры.

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.

Другие важные моменты выбора

Невзирая на то, какой тип паяльного оборудования вы решили приобрести, вы в любом случае должны позаботиться о наличии запасного комплекта сменных жал.

Рабочие жала для станции могут иметь различную форму и площадь краев, которые в свою очередь могут повлиять на конечный результат.

Дело в том, что с увеличением площади края улучшается теплообмен во время пайки. К тому же форма жала может ограничить перечень элементов, которые с его помощью можно обрабатывать, а также максимально допустимый температурный режим.

Всё это учитывают хорошие производители и заботятся о том, чтобы используемые для изготовления паяльных жал материалы обладали хорошей теплоотдачей.

Домашние мастера, которым приходится работать паяльником, не всегда довольны получаемым результатом. Дело в том, что с помощью обычного паяльника не всегда можно наиболее эффективно и качественно выполнить ту или иную задачу.

Именно поэтому специалисты советуют приобрести специальную паяльную станцию, которая благодаря своим техническим и конструкционным особенностям может помочь добиваться более качественного результата с меньшими временными затратами.

Выбирая устройство для пайки, нужно также не забыть и про жала для работы. Учитывая, что это один из главных рабочих элементов, он также может в значительной степени повлиять на конечный результат.

Добавить комментарий