Самодельная инфракрасная паяльная станция

IR_main1

Инфракрасная паяльная станция представляет самое современное устройство для пайки сложных элементов. Инфракрасное излучение, за счет концентрации пучка излучения инфракрасного спектра, позволяет избежать механических повреждений и перегрева компонентов.

Паяльная станция (я ее назвал IR101, первое, что пришло в голову) предназначена для пайки BGA чипов, сложных микросхем (имеющих большое количество выводов и большую площадь интеграции), а так же в труднодоступных местах, с использованием свинцового и безсвинцового припоя (температурный диапазон пайки от 170 до 400 град С). Станция имеет как ручной режим пайки, так и автоматический. В каждый режим можно вносить корректировки до пайки и в момент выполнения.

Из чего состоит.

Станция состоит из платформы, с передвижным штативом, двумя нагревателями (верхний и нижний), блока управления, температурного датчика и регулируемой системой крепления плат.

Верхний нагреватель керамический, мощностью 450W, размещен в дюралевом корпусе. Корпус с верхним нагревателем вентилируется кулером, который так же отводит вредные испарения флюса от места пайки. Положение верхнего нагревателя меняется по высоте колесиком, расположенным на подвижном штативе.

IR101_01_2

Нижний нагреватель галогенный, мощностью 150W, размещен в стальном корпусе и защищен алюминиевой сеткой.

IR101_01_3

Датчик температуры закреплен на профиле от зажима плат, состоит из термопары и цифрового блока, для расчета температуры.

IR101_01_4

Блок управления состоит из платы управления, блока питания электронной части устройства, твердотелого реле (для управления верхним нагревателем), электромагнитного реле (для управления нижним подогревателем), светодиодов (для индикации работы нагревателей),  защитного предохранителя (15А),  дисплея и кнопок управления.

IR101_01_5

Паяльная станция IR101 самодельная, за основу конструкции взят старый фотоувелечитель. С фотоувеличителя снято все лишнее, изготовлена верхняя крышка из пластика и алюминиевая пластина для крепления верхнего нагревателя. Установлен кулер 12В. Нижний подогреватель изготовлен из галогенного прожектора и корпуса от блока питания компьютера. Стекло прожектора снято, вместо него установлена металлическая сетка. Верхний подогреватель керамический, используется в современных паяльных станциях. Система держателя плат выполнена из алюминиевых профилей и стержней, собранные на заклепки и винты.

IR101_01_6

Фиксация подвижных частей осуществляется винтами, взятыми с фоувеличителя. Поверх планок наклеены полоски из термостойкого силикона. Зажимы изготовлены из крокодилов, обтянутых силиконовыми трубками. Блок управления работает на микроконтроллере Atmega 328P. Термодатчик состоит из термопары типа «К» и контроллера MAX6675, для преобразования данных с термопары в цифровое значение.

Как работает.

Станция имеет два режима работы: автоматический (точнее полуавтоматический) и ручной. Автоматический режим используется в большинстве случаев при пайке BGA чипов или планарных микросхем. Ручной чаще необходим для выполнения особых задач ( к примеру необходимо прогреть плату или конкретное место на плате с безсвинцовым припоем, для пайки элементов с помощью паяльника или термофена).

Главное меню

IR101_01_menu

Автоматический режим.

Использует заранее настроенный профиль (можно записать 4 профиля), в котором задаются следующие параметры:

t1 (69-230 гр.С) – температура нижнего подогрева (температура прогрева платы перед пайкой). Необходим для уменьшения разности температур на поверхности платы, тем самым, исключая деформацию платы, при локальном нагреве верхнем нагревателем. Примечание: максимальное значение можно установить до 230гр. С, однако, прибор способен быстро и легко прогревать плату до 130гр, выше будет греть долго и может повредить плату в результате длительного нагрева.

T1 (1-20 мин) – время достижения температуры t1. За какое время нижний подогреватель выйдет на нужную температуру. Если выставлять больше, плата будет разогреваться плавно, что более предпочтительно. Слишком большое время нежелательно для некоторых деталей платы (например, электролитических конденсаторов).

t2 (170-400 гр.С) – температура верхнего подогрева (температура места пайки). Температура выбирается исходя из температуры плавления припоя, используемого на плате. Чаще подбирается практически, использую данные по режимам пайки конкретной платы, или опытным путем.

T2 (1-20 мин) – время выхода на температуру t2. За какое время верхний нагреватель нагреет место пайки. Большее время благоприятней для пайки, т.к. плавно и равномерно прогревает все контактные площадки. Слишком большое время может приводить к деградации паяемой детали, а так же деталей расположенных поблизости.

T3 (1-20 мин) – время остывания. За какое время плата остынет до 50гр С. Необходимо для более качественной пайки (исключает холодный спай), препятствует деформации платы.

Параметры устанавливаются в пункте «режим» (первый пункт главного меню). Кнопками «<», «>» устанавливается необходимое значение. Кнопка «Ввод» переходит к следующему значению. После установки всех параметров, программа предлагает сохранить настройки в один из 4 профилей. При нажатии кнопки «Назад», данные не сохраняются и программа возвращается в главное меню.

IR101_01_set

Запустить автоматический режим можно выбрав из главного меню пункт «Пуск».

IR101_01_pusk

После чего появится окно выбора профиля.

IR101_01_profile

Выбрав профиль, нажимаем «Ввод», программа запускает режим пайки, который включает в себя 4 операции:

1) плавно прогревает плату снизу до нужной температуры,

IR101_01_plata

2) плавно прогревает место пайки сверху до температуры пайки (нижний подогреватель продолжает работать),

IR101_01_chip

3) переходит в режим пайки, в котором поддерживается необходимое время нужная температура, чтобы успеть выполнить операцию монтажа или демонтажа детали,

IR101_01_paika

4) плавно остужает плату, использую только нижний подогреватель, для поддержания температуры.

IR101_01_ostyv

В автоматическом режиме отображается на дисплее текущая операция, время с начала операции, фактическая температура. Два световых индикатора под дисплеем сигнализируют, о том, какой подогреватель работает в данный момент. Переход к следующей операции сопровождаются звуковым оповещением (если данная настройка включена в пункте «Настройки»).

Каждую операцию можно пропустить и перейти на следующую, не дожидаясь её окончания при помощи нажатия кнопки «Ввод» в течении 2 сек. При нажатии кнопки «Назад» в течении 2 сек, паяльная станция останавливает работу и переходит в главное меню.

Ручной режим.

Использует параметры, которые можно менять в реальном времени и содержит две операции (прогрев платы и прогрев места пайки). Перейти в него можно из главного меню режим «Ручная». После перехода на дисплее отобразиться текущая операция (нижний прогрев).

IR101_01_niz

Кнопками «<», «>» можно установить необходимую температуру. Нажатие на кнопку «Ввод» переведет программу к следующей операции (верхний прогрев), оставляя нижний прогрев включенным, а нажатие «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.

IR101_01_verh

Во второй операции нажатие «Ввод» или «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.

Настройки паяльной станции.

Для перехода к настройкам необходимо в главном меню выбрать пункт «Настройки».

Откроется меню настроек. Переход по пунктам осуществляется кнопками «<», «>». Изменение значений кнопкой «Ввод». Кнопка «Назад» сохраняет настройки и выходит в главное меню.

IR101_01_nastroiki

Теперь подробней о настройках:

«Гист» — устанавливает гитерезис. Отклонение от заданной температуры в градусах цельсия.

«Звук» — отключает/включает звуковые оповещения.

«Датчики» — устанавливает количество датчиков (данный прибор может брать значения с двух датчиков, устанавливаемых сверху и снизу платы).

«Пайка» — время операции пайки в автоматическом режиме (время поддержания постоянной температуры t2).

Заключение.

Вот и все, что касается работы прибора. Все настраиваемые значения позволяют работать как большинство современных профессиональных станций. Самое главное отличие, что контроль ведется без помощи компьютера. Посчитал это предпочтительней, так как станцию можно разместить где угодно и не зависеть от других устройств. Второй момент – в большинстве станций устанавливается не время набора температуры, а скорость ее роста. Абсолютно одно и тоже, но по мне удобней использовать именно время выхода на рабочую температуры (более понятней выйти на 200град за 5 мин, чем установить скорость набора 0,666 град/сек). В профессиональных станциях нижний подогреватель используется тоже керамический. Конечно он лучше, чем галогенный, но и дороже раз в 15 раз. А одной из главных целей создания устройства – сделать недорогое, выполняющее все необходимые задачи устройство. Так же в дорогих станциях установлены камеры, лазерные линейки, дополнительное освещение и т.д. Все это можно было без особых проблем и сюда добавить, но огромной пользы от них не будет, а цена поднимется значительно.

О том, как использовать данную станцию и опыт работы с ней можно ознакомиться в статье Работа на паяльной станции IR101.

Самодельная станция с полноценным керамическим нижним подогревателем IR101.02.

Если кого-то заинтересовала данная станция, могу недорого продать. По вопросам продажи и изготовления, пишите на почту (tehnostation@mail.ru) или оставляйте комментарий.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

4 комментария к записи “Самодельная инфракрасная паяльная станция”

  1. Евгений:

    здравствуйте меня заинтересовала ваша електроника паяльной станции
    какие условия приобретения ел.схемы и прошивки контроллера.

Оставить комментарий к записи Роман