Ик фильтр для паяльной станции. Инфракрасная паяльная станция своими руками

При ремонте материнских плат связанных с заменой BGA компонентов не обойтись без инфракрасной паяльной станции! Китайские станции качеством не блещут, а качественные ИК паяльные станции стоят не дешево. Выход - собрать самому паяльную станцию. Стоимость компонентов для сборки станции не превышает 10 тысяч рублей. Не смотря на дешевизну - самодельная ИК станция надежно себя зарекомендовала в ремонте материнских плат. Контроллер обеспечивает точное соблюдение термопрофиля, что является важным фактором во время замены BGA компонентов.

Описание конструкции

Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже. При желании их можно изменить (исходник в архиве).

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о, 9 - 230C о, 10 - 235C о, 11 - 240C о, 12 - 245C о, 13 - 250C о, 14 - 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптировать контроллер для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер так же можно использовать в качестве регулятора температуры, например, во время сушки или запекания паяльной маски (в духовке, в которую помещена термопара), или прочих случаях, где требуется точное поддержание температуры.

Принципиальная схема контроллера

Далее приведены фото контроллера. Блок питания использовал от ноутбука, которое переделал на напряжение 12 Вольт. В качестве гнезда для термопар использовал usb гнездо с кусочками текстолита, которое припаяно к передней панели, смотрим фото. Охлаждение активное, я использовал термотрубку от охлаждения ноутбука. К термотрубке феном припаял медную пластину, на которую будут установлены элементы для охлаждения. Можно использовать охлаждение процессора от системного блока, но тогда габариты устройства увеличатся.

Нижний подогрев изготовлен из галогенового обогревателя на 3 лампы общей мощностью 1,2 кВт. Из обогревателя демонтируется основание со светоотражателем и защитной сеткой. Корпус для нижнего подогрева я изготовил из изогнутой листовой жести(конька оцинкованного), который вырезал ножницами по металлу. Так же в конструкцию добавлен порог алюминиевый(стык), для удобства установки на него швеллера алюминиевого. На швеллер через стойки устанавливается материнская плата. Нижний подогрев можно подключить к контроллеру. Я поступил другим способом чтобы не заморачиваться с второй термопарой, - в нижний подогрев встроил диммер на 600 Вт, только на симистор установил радиатор побольше. С регулировкой 1,2 кВт он прекрасно справляется. Примерное положение диммера я запомнил, при котором стабильно держится требуемая температура на материнской плате. Для небольших плат (например видеокарт) можно использовать канцелярские прищепки, прикрученные к DIN рейке. Пример на фото.

Качественный верхний нагреватель из подручных средств, к сожалению невозможно изготовить. Я проводил эксперименты с галогеновыми лампами, кварцевыми трубками со спиралями, так же экспериментировал с ИК лампой. Но лучше всего себя зарекомендовал керамический нагреватель фирмы ELSTEIN серии SHTS (с позолотой). Подобные нагреватели используются в дорогих ИК станциях. Я использовал ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагреватели греют очень хорошо, и практически не светят. Спектр ИК излучения очень подходит для замены BGA компонентов. Нагреватели из Китая не рекомендую, хоть внешне они и похожи на ELSTEIN.

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/100 800W. Размер нагревателя 96х96 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).

Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер нагревателя 60х60 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 2,5 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности). Подходит для большинства чипов.

Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Как видим оба нагревателя подходят для замены BGA компонентов. Но ELSTEIN SHTS/100 800W имеет преимущество перед вторым нагревателем. Это гораздо большее равномерное тепловое пятно. Круг диаметром 4 см у которого перепад температуры не более 5C о. Практически показатель как у Термопро с 3D отражателем (у которого однородное квадратное тепловое пятно 4х4см с перепадом температуры не более 5C о)

Ниже приведены фото конструкции верхнего нагревателя и станины, которую изготовил из того что было в строительном магазине. Конструкция получилась удачной, регулируется по высоте и длине, нагреватель крутится вокруг своей оси, его легко установить над любым участком платы.

Термопара крепится к штативу. Ее легко навести на любой участок платы. Конструкция на фото. Гибкий металлический рукав я использовал от USB фонарика из магазина, где все по одной цене. В металлический рукав я вставил термопару без внешней изоляции при помощи проволоки.

Настройка контроллера

Для настройки канала верхней термопары R3 устанавливаем в среднее положение. Помещаем термопару контроллера и термопару образцового термометра на нагретую поверхность (например галогеновую лампу, где обе термопары соединены вместе и на них нанесена термопаста), и калибруем резистором R6 показания максимального значения температуры 250 градусов. Потом даем лампе остыть до комнатной температуры и калибруем резистором R3 нижнее показание температуры. Данную процедуру нужно повторить несколько раз, пока не будет совпадать нижнее и максимальное значение температур с реальными показателями. Такую же процедуру повторяем с каналом нижней термопары при помощи резисторов R11 и R14 соответственно. Аналогично калибруется первый канал при использовании платинового терморезистора резисторами R21 и R27 соответственно. Если не планируется использовать платиновый терморезистор, то ОУ U2 можно из схемы исключить со всей обвязкой, а 11 вывод микроконтроллера подключить на +5В.

Управление контроллером и изменение параметров, а так же процесс съема и установки чипа показан на видео. Верхний нагреватель я устанавливаю на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент исполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя. Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. На данном нижнем подогреве температура немного отличается над зоной нагревателя, и в теневой зоне (разница около 10-15 градусов). Поэтому плату на нижний нагреватель желательно установить так, чтобы чип находился над зоной нагревателя (но это не критично). Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA рекомендуется накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим выше фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN).

Внешний вентилятор программно не задействован, хотя на схеме он и указан. В дальнейшем планируется в исходник внести изменения и задействовать внешний вентилятор.

Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
E1	Энкодер	EC11	1	С кнопкой	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
U1, U2	Операционный усилитель	LM358	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
U3	Линейный регулятор	LM7805	1	Устанавливается на радиатор	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
U4	МК PIC 8-бит	PIC16F876	1	PIC16F876A	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
U5, U6	Оптопара	PC817	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
LCD1	LCD-дисплей	WH2004A-YYH-CT	1	20x4 на основе KS0066 (HD44780) с англо-русским словарем	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
Q1, Q2	MOSFET-транзистор	TK20A60U	2	2SK3568	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
Q3, Q4, Q5	MOSFET-транзистор	IRLML0030	3	Или любой N-Channel MOSFET	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
Z1	Кварц	16 МГц	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	LL4148	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
VD2, VD3	Диодный мост	KBU1010	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
VD4, VD5	Стабилитрон	24 В	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R1	Платиновый терморезистор	PT100	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R2, R10	Резистор	470 Ом	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R3, R11	Подстроечный резистор	1 МОм	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R4, R12	Резистор	1 МОм	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R5, R13, R26	Резистор

Инфракрасная паяльная станция - это устройство для пайки микросхем в корпусе BGA. Если прочитанное ничего вам не говорит, вряд-ли вам стоит заходить под кат. Там ардуины, графики, программирование, амперметры, саморезы и синяя изолента.

Предыстория первая.

Моя профессиональная деятельность некоторым образом связана с электроникой. Поэтому родственники и знакомые постоянно норовят притащить мне какую-нибудь не совсем исправную электронную штуку со словами «ну посмотри, может тут какой проводок отпаялся».
В тот раз такой штукой оказался 17" ноутбук eMachines G630. При нажатии на кнопку питания зажигался индикатор, шумел вентилятор, но дисплей был безжизненным, не было звуковых сигналов и активности жесткого диска. Вскрытие показало, что ноутбук построен на платформе AMD, а северный мост имеет маркировку 216-0752001. Беглое гугление показало, что у чипа весьма плохая репутация в части надежности, зато проблемы с ним легко диагностируются. Нужно лишь его прогреть. Выставил на паяльном фене 400 градусов и подул на чип секунд 20. Ноутбук запустился и показал картинку.
Диагноз поставлен. Казалось бы, дело за малым - перепаять чип. Вот тут меня ожидало первое откровение. После обзвона сервис-центров выяснилось, что минимальная сумма, за которую в Минске можно поменять чип - 80 долларов. 40 долларов за чип и 40 долларов за работу. Для ноутбука общей стоимостью хорошо если 150 долларов это было весьма не бюджетно. Дружественный сервис по знакомству предложил перепаять чип по себестоимости - за 20 долларов. Итоговый ценник снизился до 60 долларов. Верхняя граница психологически приемлемой цены. Чип был благополучно перепаян, ноутбук собран, отдан и я о нем благополучно забыл.

Предыстория вторая.

Через несколько месяцев после окончания первой предыстории мне позвонил родственник со словами «Ты же любишь разную электронику. Забери ноутбук на запчасти. Бесплатно. Или просто выкину в мусор. Сказали, вроде материнская плата. Отвал чипа. Ремонтировать экономически нецелесообразно». Так я стал обладателем ноутбука Lenovo G555 без жесткого диска, но со всем остальным, включая блок питания. Включение показало те же симптомы, что и в первой предыстории: кулер крутится, лампочки горят, больше признаков жизни нет. Вскрытие показало старого знакомого 216-0752001 со следами манипуляций.

После прогрева чипа ноутбук запустился как ни в чем не бывало, как и в первом случае.

Размышления.

Так я оказался владельцем ноутбука с неисправным северным мостом. Разобрать его на запчасти или попытаться починить? Если второе, то снова паять его на стороне, пусть даже за 60 долларов, а не за 80? Или купить собственную инфракрасную паяльную станцию? А может собрать своими руками? Хватит ли у меня сил и знаний?
После некоторых размышлений было решено попытаться починить, причем починить самостоятельно. Даже если попытка не увенчается успехом, разобрать его на запчасти это никак не помешает. А инфракрасная станция будет полезным подспорьем во многих работах, требующих предварительного подогрева.

Техническое задание.

Изучив цены на готовые промышленные инфракрасные станции (от $1000 до плюс бесконечности), перелопатив кучу топиков на профильных форумах и роликов на Youtube, окончательно сформировал техническое задание:

1. Буду изготавливать собственную паяльную станцию.

2. Бюджет конструкции - не более 80 долларов (две перепайки в сервис-центре без материалов).

Дополнительно в оффлайне были куплены:

Линейные галогенные лампы R7S J254 1500W - 9 шт.

Линейные галогенные лампы R7S J118 500W- 3 шт.

Патроны R7S - 12 шт.

Из хлама в гараже на свет божий были извлечены:

Док-станция от какого-то допотопного лэптопа Compaq - 1 шт.

Штатив от советского фотоувеличителя - 1 шт.

В домашнем складе были найдены силовые и сигнальные провода, Arduino Nano, клемники WAGO.

Нижний нагреватель.

Вооружаемся болгаркой и отрезаем от док-станции все лишнее.

К листу металла прикрепляем патроны.

Соединяем патроны по схеме 3s3p, устанавливаем лампы, прячем в корпус.

Поиск материала для отражателя занял продолжительное время. Использовать фольгу не хотелось из-за подозрения в ее недолговечности. Использовать более толстый листовой металл не получалось из-за сложностей с его обработкой. Опрос знакомых сотрудников промышленных предприятий и обход пунктов скупки цветмета результатов не дал.

В конце концов удалось найти листовой алюминий чуть толще фольги, идеально подходящий для меня.

Теперь я точно знаю, где такие листы искать - у полиграфистов. Они их крепят к барабанам в своих машинах, то ли для переноса краски, то ли еще для чего-то. Если кто в курсе, расскажите в комментариях.

Нижний нагреватель с установленным отражателем и решеткой. Вместо решетки правильнее использовать , но стоит он совершенно не бюджетно, как и все с наклейкой «Professional».

Светит красивым оранжевым светом. Глаза при этом не выжигает, смотреть на свет можно совершенно спокойно.

Потребляет порядка 2.3 кВт.

Верхний нагреватель

Идея конструкции та же самая. Патроны привернуты саморезами к крышке от компьютерного блока питания. К ней же прикреплен согнутый из алюминиевого листа отражатель. Три пятисотваттные галогенки соединены последовательно.

Тоже светит оранжевым.

Потребляет порядка 250 ватт.

Схема управления

Инфракрасная станция - суть автомат с двумя датчиками (термопара платы и термопара чипа) и двумя исполнительными механизмами (реле нижнего нагревателя и реле верхнего нагревателя).

Было решено, вся логика регулирования мощности нагрева будет реализована на ПК. Arduino будет только мостом между станцией и ПК. Получил с ПК параметры ШИМ-регулирования нагревателей - выставил их - отдал температуру термопар в ПК, и так по кругу.

Arduino ожидает на последовательном порту сообщения типа SETxxx*yyy*, где xxx - мощность верхнего нагревателя в процентах, yyy - мощность нижнего нагревателя в процентах. Если полученное сообщение соответствует шаблону, выставляются ШИМ-коэффициенты для нагревателей и возвращается сообщение OKaaabbbcccddd, где aaa и bbb - установленная мощность верхнего и нижнего нагревателей, ccc и ddd - температура, полученная с верхней и нижней термопары.

«Настоящий» аппаратный ШИМ микроконтроллера с частотой дискретизации несколько килогерц в нашем случае неприменим, так как твердотельное реле не может отключиться в произвольный момент времени, а только при прохождении переменного напряжения через 0. Было решено реализовать собственный алгоритм ШИМ с частотой порядка 5 герц. Лампы при этом полностью гаснуть не успевают, хоть и заметно мерцают. При этом минимальным коэффициентом заполнения, при котором еще есть шансы захватить один период сетевого напряжения, оказывается 10%, чего вполне достаточно.

При написании скетча была поставлена задача отказаться от задания задержек фунцией delay(), так как есть подозрение, что в момент задержек возможна потеря данных с последовательного порта. Алгоритм получился следующий: в бесконечном цикле проверяется наличие данных из последовательного порта и значение счетчиков времени программного ШИМ. Если есть данные из последовательного порта, обрабатываем их, если счетчик времени достиг значений переключения ШИМ, проводим действия по включению-выключению нагревателей.

#include int b1=0; int b2=0; int b3=0; int p_top, p_bottom; int t_top, t_bottom; int state_top, state_bottom; char buf; unsigned long prev_top, prev_bottom; int pin_bottom = 11; int pin_top = 13; int tick = 200; unsigned long prev_t; int thermoDO = 4; int thermoCLK = 5; int thermoCS_b = 6; int thermoCS_t = 7; MAX6675 thermocouple_b(thermoCLK, thermoCS_b, thermoDO); MAX6675 thermocouple_t(thermoCLK, thermoCS_t, thermoDO); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(pin_top, OUTPUT); digitalWrite(pin_top, 0); pinMode(pin_bottom, OUTPUT); digitalWrite(pin_bottom, 0); t_top = 10; t_bottom = 10; p_top = 0; p_bottom = 0; state_top = LOW; state_bottom = LOW; prev_top = millis(); prev_bottom = millis(); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { b3 = b2; b2 = b1; b1 = Serial.read(); if ((b1 == "T") && (b2 == "E") && (b3 == "S")) { p_top = Serial.parseInt(); if (p_top < 0) p_top = 0; if (p_top > 100) p_top = 100; p_bottom = Serial.parseInt(); if (p_bottom < 0) p_bottom = 0; if (p_bottom > 100) p_bottom = 100; t_bottom = thermocouple_b.readCelsius(); t_top = thermocouple_t.readCelsius(); sprintf (buf, "OK%03d%03d%03d%03d\r\n", p_top, p_bottom, t_top, t_bottom); Serial.print(buf); } } if ((state_top == LOW) && ((millis()-prev_top) >= tick * (100-p_top) / 100)) { state_top = HIGH; prev_top = millis(); } if ((state_top == HIGH) && ((millis()-prev_top) >= tick * p_top / 100)) { state_top = LOW; prev_top = millis(); } digitalWrite(pin_top, state_top); if ((state_bottom == LOW) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * (100-p_bottom) / 100)) { state_bottom = HIGH; prev_bottom = millis(); } if ((state_bottom == HIGH) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * p_bottom / 100)) { state_bottom = LOW; prev_bottom = millis(); } digitalWrite(pin_bottom, state_bottom); }

Приложение для компьютера.

Написано на языке Object Pascal в среде Delphi. Отображает состояние нагревателей, рисует график температуры и имеет встроенный примитивный язык моделирования, больше по философии напоминающий какой-нибудь Verilog, нежели к примеру Pascal. «Программа» состоит из набора пар «условие - действие». К примеру «при достижении нижней термопарой температуры 120 градусов установить мощность нижнего нагревателя 10%, а верхнего - 80%». Таким набором условий реализуется требуемый термопрофиль - скорость нагрева, температура удержания и т. п.

В приложении раз в секунду тикает таймер. По тику таймера функция отправляет в контроллер текущие установки мощности, назад получает текущие значения температур, отрисовывает их в окне параметров и на графике, вызывает процедуру проверки логических состояний, после чего засыпает до следующего тика.

Сборка и пробный запуск.

Схему управления собрал на макетке. Не эстетично, зато дешево, быстро и практично.

Окончательно собранное и готовое к запуску устройство.

Прогон на тестовой плате выявил следующие наблюдения:

1. Мощь нижнего нагревателя невероятна. График температуры тонкой ноутбучной платы свечой взлетает вверх. Даже при 10% мощности плата уверенно греется до требуемых 140-160 градусов.

2. С мощностью верхнего нагревателя похуже. Догреть чип даже до температуры «низ+50 градусов» получается только на 100% мощности. То ли придется впоследствии переделывать, то ли пускай остается как защита от соблазна недогревать низ.

Покупка чипа на Aliexpress.

В продаже есть два вида мостов 216-0752001. Одни заявлены как новые и стоят от 20 долларов за штуку. Другие указаны как «бывшие в употреблении» и стоят 5-10 долларов за штуку.
Среди ремонтников много мнений относительно б/у чипов. От категорически отрицательных («бугага, приходи ко мне, у меня как раз под столом горка бэушных мостов насобиралась после перепайки, я тебе их недорого продам») до осторожно нейтральных («сажаю иногда, вроде нормально работают, возвраты если и бывают, то не намного чаще новых»).
Поскольку ремонт у меня ультрабюждетный, то было решено сажать чип бывший в употреблении. А чтобы перестраховаться на случай дрогнувшей руки или неисправного экземпляра, был найден лот «2 штуки за 14 долларов».

Демонтаж чипа

Устанавливаем плату на нижний подогрев, крепим одну термопару к чипу, вторую к плате подальше от чипа. Для уменьшения теплопотерь накрываем плату фольгой, за исключением окошка под чип. Ставим верхний нагреватель над чипом. Так как чип уже пересаживался, загружаем самостоятельно придуманный профиль для свинцового припоя (нагрев платы до 150 градусов, догрев чипа до 190 градусов).

Все готово для старта.

После достижения платой температуры 150 градусов автоматически включился верхний нагреватель. Внизу под платой видна разогретая нить накаливания нижней галогенки.

В районе 190 градусов чип «поплыл». Поскольку вакуумный пинцет в бюджет не уместился, цепляем его тонкой отверткой и переворачиваем.

График температур в процессе демонтажа:

На графике хорошо виден момент включения верхнего нагревателя, качество стабилизации температуры платы (желтая крупно волнистая линия) и температуры чипа (красная мелкая рябь). Красный длинный «зубец» вниз - падение термопары с чипа после его переворота.

Запаивание нового чипа

Ввиду ответственности процесса было не до фотосъемки и изготовления скриншотов. В принципе все то же самое: проходимся по пятакам паяльником, мажем флюсом, устанавливаем чип, устанавливаем термопары, отрабатываем профиль пайки, легким пошатыванием убеждаемся, что чип «поплыл».

Чип после установки:

Видно, что сел более-менее ровно, цвет не поменялся, текстолит не погнуло. Прогноз на жизнь - благоприятный.

Затаив дыхание включаем:

Да! Материнская плата запустилась. Я перепаял первый в жизни BGA. К тому же с первого раза успешно.

Ориентировочно смета затрат:

Лампа J254: $1.5*9=$13.5
Лампа J118: $1.5*3=$4.5
Патрон r7s: $1.0*12=$12.0
Термопара: $1.5*2=$3.0
MAX6675: $2.5*2=5.0
Реле: $4*2=$8.0
Чипы: $7*2=$14.0

Итого: $60 минус оставшийся запасной чип.

Ноутбук был собран, в него добавлен найденный в столе жесткий диск на 40 гигабайт, установлена операционная система. Для предотвращения в будущем подобных инцидентов с помощью k10stat напряжение питания ядра процессора понижено до 0.9В. Теперь при самом жестком использовании температура процессора не поднимается выше 55 градусов.
+288 +568

Несмотря на то что с каждым годом в мире появляется все новая и новая техника, более «продвинутая» по своим техническим характеристикам, это не говорит о том, что служить она будет вечно. Рано или поздно любой механизм приходит в неисправность. И уж какой бы надежной деталь ни была, это не застраховывает ее от возможного выхода из строя. А при ремонте подобной техники основным инструментом является паяльник. Сегодня мы рассмотрим, чем особенна инфракрасная паяльная станция, и что она может делать.

Характеристика конструкции

В качестве основного нагревательного элемента в конструкции данного механизма может использоваться кварцевый либо керамической излучатель. При этом оба типа устройств обеспечивают быструю и эффективную пайку металла. Кстати, сам уровень нагрева данного инструмента на инфракрасных паяльниках можно варьировать в той или иной степени. Таким образом, благодаря наличию специального регулятора можно подобрать максимально подходящий температурный режим для конкретного типа металла, на котором будет производиться соединение (пайка).

Следует отметить, что наиболее популярным видом паяльного оборудования являются инфракрасные станции с таким типом нагрева, в котором задействуется сфокусированный пучок Зачастую конструкция таких устройств состоит из двух частей, которые в совокупности дают локальный нагрев платы либо других составляющих элементов. Вследствие этого можно получить весьма качественное соединение, при этом затратив на пайку минимальный отрезок времени.

Разновидности

Как мы уже отметили выше, инфракрасная паяльная станция может быть кварцевой либо же керамической. Для того чтобы разобраться в особенностях каждой из них, рассмотрим оба типа более подробно.

Керамические

Керамическая инфракрасная паяльная станция (Achi ir6000 в том числе) благодаря своей простой конструкции отличается высокой надежностью, прочностью и долговечностью. При этом на разогрев всего устройства до рабочей температуры пайки нужно потратить не более 10 минут. В таких станциях зачастую используется плоский либо полый излучатель. Последний тип имеет намного больший нагрев рабочей поверхности излучателя, вследствие чего быстро совершает пайку и накаляется до нужной температуры. Однако стоимость таких устройств позволяет применять их далеко не всем, кто занимается ремонтом электронной цифровой техники.

Кварцевые

Кварцевая инфракрасная паяльная станция, несмотря на свою повышенную хрупкость, владеет высокой скоростью нагрева. Уже за 30 секунд излучатель накаливается до своей рабочей температуры.

Промышленная либо самодельная инфракрасная паяльная станция используется зачастую при прерывающихся процессах, где есть частые включения и выключения устройства. Керамические же механизмы более уязвимы к частым включениям и могут моментально выйти из строя, если не соблюдать правила эксплуатации.

Описание конструкции

Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.

Принципиальная схема контроллера

Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).

Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Настройка контроллера

Иногда бывает недостаточно хорошо владеть паяльником или паяльным феном. Для пайки bga микросхем нужна инфракрасная паяльная станция, но это очень дорогое профессиональное оборудование, которое не всем по карману. В этой инструкции я расскажу о том, как инфракрасная паяльная станция своими руками легко доступна к постройке заинтересованным человеком.

Коротко о том, что такое ик паяльная станция: это такой инструмент, позволяющий припаивать микросхемы с выводами не в виде отдельных ножек, а в виде массива шариков припоя. Это центральные процессоры ноутбуков, чипы в телефонах и видеокартах и многое другое. В заводском исполнении такая станция стоит от 400 до 1500 долларов в среднем.

Шаг 1. Инфракрасная паяльная станция своими руками. Ингредиенты.

Нам понадобятся:

Четырехламповый галогеновый обогреватель мощностью 1800 ватт. (в качестве нижнего нагревателя)
450 ваттная керамическая ИК головка (верхний нагреватель)
Алюминиевые уголки
Спиральный шланг для душа
Стальная проволока
Нога от настольной лампы
блок питания 220 в 5 вольт (можно взять зарядку от сотового)
винты, разъемы кабели по вкусу
небольшие знания в электронике

Шаг 2. Нижний нагреватель: рефлектор, лампы и корпус.

Найдите старый галогеновый обогреватель, вскройте его и возьмите рефлекторы и четыре галогеновые лампы. Будьте осторожны, не разбейте лампы! Теперь вам нужно приложить воображение и придумать, какой корпус будет у нижнего нагревателя. Вы можете использовать корпус от старого ПК или сделать как я. Я взял алюминиевые уголки толщиной 1 мм. Они отлично вместили в себя рефлекторы и лампы, а так-же обеспечили требуемую жесткость конструкции.

Этот обогреватель вмещает в себя 4 штуки 450 ваттных лампы, подключенных в параллель. Используйте штатную проводку обогревателя чтобы подключить их уже в новом корпусе.

Шаг 3. Нижний нагреватель: система удержания печатных плат.

После того, как вы закончите корпус для нижнего нагревателя, вам будет необходимо установить систему крепления печатных плат. Состоит она, в моём случае, из отрезков профиля, использовавшегося как держатель занавесок. Нужно отрезать шесть кусков этого профиля, с примерными размерами как на фото. В качестве удерживающего элемента используются импровизированные гайки, сделанные из металлической перфорированной ленты, которую можно купить в хозяйственных магазинах. Такая система крепления позволяет в достаточно широких пределах закреплять и перемещать печатные платы разнообразных размеров, используя лишь отвертку для откручивания-закручивания гаек.

Шаг 4. Нижний нагреватель. Держатели термопар.

Для того, чтоб наша инфракрасная паяльная станция, сделанная своими руками, функционировала должным образом, она должна поддерживать заданный температурный профиль нагревания и охлаждения. Иначе это может привести к растрескиванию печатных плат, перегреву микросхем и прочим не менее неприятным последствиям. Для контроля профиля нагрева служат две термопары, которые должны контролировать температуру снизу и сверху паяемой платы.

Чтобы термопары были достаточно подвижными и удобными к расположению я придумал отличный способ их крепления. Для этого нам понадобится пара гибких душевых шлангов, немного отожженной стальной проволоки (она гибкая и сохраняет форму после изгиба, в отличие от не отожженной). В гибкий шланг нужно продеть кусок стальной проволоки и провода для термопары. Затем один конец гибкого шланга нужно прикрутить к корпусу нашего нижнего нагревателя.

Шаг 5. Верхний нагреватель.

В качестве верхнего нагревателя я использовал керамический нагреватель мощностью 450 ватт. Вы можете купить такой на алиэкспрессе в разделе запасных частей для паяльных станций.

К этому нагревателю из тонкого листового железа нужно согнуть корпус, примерно такой как у меня на фото. Корпус очень важен для организации хорошего и правильного потока воздуха.

PS: Процесс нахождения констант P, I и D это неприятная процедура в данном случае, потому как керамический нагреватель нагревается и остывает довольно долго.

Шаг 6. Верхний нагреватель: держатель.

Найдите у себя или купите б\у настольную лампу примерно такого вида. От нее нам понадобится механизм ноги.

Учитывая то, что ик головка инфракрасной паяльной станции должна доставать до любого угла нашего нижнего обогревателя, сначала следует прикрепить ик головку к держателю. А затем уже выяснить из какого положения крепления она легко перемещается по всей поверхности нижнего нагревателя инфракрасной паяльной станции. Крепление держателя к нижнему нагревателю можно выполнить из кусочка пвх трубки, приверченной с помощью хомута к корпусу.

Разъемы и охлаждение контроллер вид на дисплей

Теперь вам нужно или найти готовый или сделать самостоятельно из листового металла корпус для контроллера инфракрасной паяльной станции. В этом корпусе поместятся: 2 твердотельных реле, Arduino ATmega2560, дисплей, блок питания для ардуино а так-же разнообразные кнопки и и разъемы.

Так как я не знал, насколько сильно будут греться твердотельные реле, я приделал им по радиатору. Для обдува радиаторов и внутренностей контроллера я поставил на задней стенке контроллера вентилятор.

В ниже преложенном коде всё очень подробно объяснено что и как с чем соединяется. Монтаж очень простой.

Как пользоваться контроллером: Тут нет автонастройки значений P, I и D, так что вам придется задать их именно для вашей инфракрасной паяльной станции. Есть 4 профиля. В каждом из них Вы устанавливаете количество шагов, скорость роста температуры (C / S), dwel (время на шаг ожидания), нижний порог нагревания, целевая температура на каждом шагу и P, I и D значения для нижнего и верхнего нагревателя. Если вы установите, например 3 шага, 80,180 и 230 ° для нижнего нагревателя с порогом 180, Ваша плата не будет нагреваться только от нижнего нагревателя до 180 °, она нагреется со 180 от нижнего и продолжит греться до 230 с верхнего нагревателя.

https://www.dropbox.com/s/5inxb76xgkeun43/Arduino%20Rework%20Station.rar?dl=0

Я специально не стал объяснять создание такой штуки, как инфракрасная паяльная станция своими руками очень детально, потому-что ваша конструкция почти наверняка будет отличаться от моей. Даю свою инструкцию лишь как пример самостоятельной постройки ик паяльной станции.

Как обычно говорят, жмите лайки и репостите запись в соц сетях если вам понравилась моя инструкция.

Вконтакте

Главная » Оборудование » Ик фильтр для паяльной станции. Инфракрасная паяльная станция своими руками