Применение паяльника обеспечивает качественный и надежный контакт. Довольно часто при пайке требуется применение различных температурных режимов, и эту задачу успешно решает паяльник с регулировкой температуры. В результате, элементы в процессе пайки уже не будут разрушаться под действием слишком высокого напряжения. Изменения рабочего режима осуществляются за счет переключения мощностей.

Как работает паяльник

Нормальная работа паяльника возможна при соблюдении двух основных условий: он должен плавить припой и поддерживать наиболее подходящую температуру. Следует учитывать и широкий диапазон температуры плавления 150-320 0 С, а также степень термостойкости соединяемых элементов. При длительном нагреве многие детали становятся нерабочими, снижаются или полностью теряются свойства изоляции. Соединение элементов с большой площадью и массой увеличивает площадь рассеивания контактов, поэтому в таких случаях необходим запас мощности и температуры.

Обычные нерегулируемые паяльники электрические не способны обеспечить соблюдение условий, требуемых для нормальной пайки. В связи с этим, повышение или понижение температуры выполняется с помощью специального регулятора, подключаемого непосредственно к устройству. Его основой являются резисторы, за счет которых происходит изменение температуры, напряжения и мощности.

• При обычной пайке, без использования деталей, чувствительных к перегреву, жало прибора в среднем должно нагреваться на 10 0 С выше температуры плавления припоя, когда он весь становится жидким, а не какая-то часть.
• В случае соединения крупных контактов, следует увеличивать не нагрев, а мощность самого паяльника. Прибор с малой мощностью хотя и поддерживает высокую температуру, все равно не сможет преодолеть рассеивание. Компенсация массивных деталей осуществляется за счет соответствующих размеров жала, разогреваемого действием высокой мощности.
• Перед пайкой нужно внимательно изучить технический паспорт на каждую радиодеталь, где отображается максимально допустимая температура нагрева корпуса. Температура, при которой выполняется пайка рекомендуется изменять за счет регулировки мощности, а не простым повышением градусов. Это позволит снизить до минимума контакт детали с жалом. То есть, за короткий период припой расплавляется, а температура корпуса лишь незначительно поднимается.

Терморегуляторы: простые и сложные

Степень сложности конструкции того или иного терморегулятора для паяльника в первую очередь зависит от его предназначения.

Они выпускаются в следующих вариантах:

• Самые простые, работающие в двух диапазонах. Переключение температуры паяльника и рабочих режимов происходит в двух фиксированных положениях - минимум и максимум. В первом положении просто поддерживается нагрев прибора в промежутках между операциями, а во втором - выполняется сам процесс пайки.
• Устройства с диммерами, подключаемыми к сети 220 В, в разрыв кабеля, подающего питание. Регулировка нагрева выполняется за счет перепадов напряжения. Одновременно происходит снижение мощности, что делает эту систему низкоэффективной.
• Регулятор, помещаемый в корпусе, устанавливается в паяльниках со сложной схемой нагрева. Внутри корпуса вместе с регулятором размещается и блок питания. Схема считается достаточно эффективной, но не обеспечивает высокую мощность для работы.
• Конструкция выносного блока питания относится к наиболее производительной и эффективной. Может работать от сети 220 В, имеет регулировки в широком диапазоне. При необходимости выставляется точное значение температуры. Обеспечивает любую мощность.
• Самым многофункциональным прибором является паяльная станция. Это устройство может использоваться не только в домашних, но и других условиях. Станция комплектуется модулем управления и контроля, а также пружинным держателем. Дополнительно имеется пинцет для удобства работы с небольшими деталями, фен для подогрева места пайки, излучатель тепла, подогревающий плату перед групповой пайкой и другие элементы.

Виды регулируемых паяльников

Все устройства, в зависимости от нагревателя, можно разделить на два основных вида.

Медный паяльник с регулировкой температуры включает в конструкцию нагреватель, состоящий из медной проволоки, закрученной в виде спирали. Она работает как с постоянным, так и с переменным током, в том числе и при низком напряжении, создаваемом небольшими трансформаторами.

На жале каждого устройства устанавливается специальный термодатчик, контролирующий температуру наконечника. Фактически в нем используются физические свойства . С наступлением критической температуры, датчик начинает об этом сигнализировать. Под действием сигнала происходит изменение мощности или полное отключение медной спирали.

Конструкции этого типа выполняются в разных вариантах. В самой простой модификации спираль просто наматывается на корпус из диэлектрика, в который вставляется жало. В более сложных конструкциях паяльников производится изоляция медной спирали с использованием специального материала. За счет этого существенно уменьшаются тепловые потери.

Не менее популярен регулируемый паяльник с керамическим нагревателем, изготовленным в виде стержней. При подаче к ним напряжения происходит их нагрев. Эти устройства считаются наиболее современными и удобными в эксплуатации. Они очень быстро нагреваются, а температура регулируется в широком диапазоне. Правильное и бережное использование гарантирует продолжительный срок службы устройства.

Плюсы и минусы паяльников с регулировкой

Довольно часто приходится делать выбор между медными и керамическими моделями паяльников с регулировкой температуры. В первую очередь рекомендуется изучить мнения профессиональных специалистов и отзывы других покупателей. Однако, прежде чем принимать окончательное решение, нужно самостоятельно изучить общие достоинства и недостатки данных устройств.

Основными преимуществами таких паяльников являются следующие:

• Существенная экономия электроэнергии, увеличение срока эксплуатации прибора.
• На жале отсутствует окалина, характерная для избыточных температур. Очистка требуется гораздо реже, за счет этого снижается износ металла.
• Чувствительные радиодетали не будут испорчены, токоведущие дорожки монтажной платы не подвергнутся отслаиванию.
• Изменение припоя не влияет на качество паяния, перегретые флюсы меньше дымят.
• При разных работах не требуется замена всего паяльника. На регулируемом устройстве достаточно сменить температуру.
• Совместное использование терморегулятора и блока питания обеспечивает дополнительную защиту от высокого напряжения переменного тока и выхода из строя отдельных микросхем под действием . В случае необходимости возможна доработка паяльника с регулировкой температуры.

К минусам можно отнести повышенную хрупкость основных элементов, их частый выход из строя в результате падения на твердую поверхность. Конструкция таких паяльников требует исключительно оригинальных жал, которые не всегда можно быстро найти в продаже.

Работа многих связана с применением паяльника. Для кого-то это просто хобби. Паяльники бывают разные. Могут быть простые, но надежные, могут представлять собой современные паяльные станции, в том числе инфракрасные. Для получения качественной пайки требуется иметь паяльник нужной мощности и нагревать его до определенной температуры.

Рисунок 1. Схема регулятора температуры, собранная на тиристоре КУ 101Б.

Для помощи в этом деле предназначены различные регуляторы температуры для паяльника. Они продаются в магазинах, но умелые руки могут самостоятельно собрать подобное устройство с учетом своих требований.

Достоинства регуляторов температуры

Большинство из домашних мастеров с юных лет пользуется паяльником мощностью в 40 Вт. Раньше трудно было что-то купить с другими параметрами. Паяльник сам по себе удобный, с его помощью можно паять многие предметы. Но пользоваться им при монтаже радиоэлектронных схем неудобно. Тут и пригодится помощь регулятора температуры для паяльника:

Рисунок 2. Схема простейшего регулятора температуры.

• жало паяльника прогревается до оптимальной температуры;
• продлевается срок службы жала;
• радиодетали никогда не перегреются;
• не произойдет отслоения токоведущих элементов на печатной плате;
• при вынужденном перерыве в работе паяльник не нужно выключать из сети.

Не в меру нагретый паяльник не держит на жале припой, с перегретого паяльника он капает, делая место пайки очень непрочным. Жало покрывается слоем окалины, которую счищают только шкуркой и напильниками. В результате появляются кратеры, которые тоже нужно удалять, сокращая длину жала. Если использовать регулятор температуры, такого не произойдет, жало всегда будет готово к работе. При перерыве в работе достаточно уменьшить его нагрев, не выключая из сети. После перерыва горячий инструмент быстро наберет нужную температуру.

Вернуться к оглавлению

Простые схемы регулятора температуры

В качестве регулятора можно использовать ЛАТР (лабораторный трансформатор), регулятор освещенности для настольной лампы, блок питания КЭФ-8, современную паяльную станцию.

Рисунок 3. Схема выключателя для регулятора.

Современные паяльные станции способны регулировать температуру жала паяльника в разных режимах – в ручном, в полностью автоматическом. Но для домашнего мастера стоимость их довольно значительна. Из практики видно, что автоматическая регулировка практически не нужна, так как напряжение в сети обычно стабильное, температура в помещении, где ведется пайка, тоже не меняется. Поэтому для сборки может использоваться простая схема регулятора температуры, собранная на тиристоре КУ 101Б (рис.1). Этот регулятор с успехом используется для работы с паяльниками и лампами мощностью до 60 Вт.

Этот регулятор очень прост, но позволяет менять напряжение в пределах 150-210 В. Продолжительность нахождения тиристора в открытом состоянии зависит от положения переменного резистора R3. Этим резистором и осуществляется регулировка напряжения на выходе прибора. Пределы регулировки устанавливаются резисторами R1 и R4. С помощью подбора R1 устанавливается минимальное напряжение, R4 – максимальное. Диод Д226Б можно заменить на любой с обратным напряжением более 300 В. Тиристор подойдет КУ101Г, КУ101Е. Для паяльника мощностью свыше 30 Вт диод нужно брать Д245А, тиристор КУ201Д-КУ201Л. Плата после сборки может выглядеть примерно так, как показано на рис. 2.

Для индикации работы прибора можно регулятор оснастить светодиодом, который будет светиться при наличии напряжения на его входе. Не будет лишним и отдельный выключатель (рис. 3).

Рисунок 4. Схема регулятора температуры с симистором.

Следующая схема регулятора зарекомендовала себя с хорошей стороны (рис. 4). Изделие получается очень надежным и простым. Деталей требуется минимум. Главная из них – симистор КУ208Г. Из светодиодов достаточно оставить HL1, который будет сигнализировать о наличии напряжения на входе и о работе регулятора. Корпусом для собранной схемы может быть подходящих размеров коробочка. Можно для этой цели использовать корпус электрической розетки или выключателя с установленным проводом питания и вилкой. Ось переменного резистора нужно вывести наружу и надеть на нее пластмассовую ручку. Рядом можно нанести деления. Такой простейший прибор способен регулировать нагрев паяльника в пределах примерно 50-100%. При этом мощность нагрузки рекомендуется в пределах 50 Вт. На практике схема работала с нагрузкой 100 Вт без последствий в течение часа.

Для приличного качества проведения паяльных работ, домашнему мастеру, и тем более радиолюбителю, пригодится простой и удобный регулятор температуры жала паяльника. Впервые схему устройства, я увидел в журнале «Юный техник» начала 80-х, и собрав несколько экземпляров, использую до сих пор.

Для сборки устройства потребуются:
-диод 1N4007 или любой другой, с допустимым током 1А и напряжением 400 – 600В.
-тиристор КУ101Г.
-электролитический конденсатор 4,7 микрофарад с рабочим напряжением 50 – 100В.
-сопротивление 27 – 33 килоом с допустимой мощностью 0,25 – 0,5 ватт.
-переменный резистор 30 или 47 килоом СП-1, с линейной характеристикой.

Для простоты и наглядности я нарисовал размещение и взаимное соединение деталей.

Перед сборкой необходимо изолировать и отформовать выводы деталей. На выводы тиристора надеваем изоляционные трубочки длинной 20мм., на выводы диода и резистора 5мм. Для наглядности можно использовать цветную ПВХ изоляцию, снятую с подходящих проводов, или присаживаем термоусадку. Стараясь не повредить изоляцию загибаем проводники, руководствуясь рисунком и фотографиями.

Все детали монтируются на выводах переменного резистора, соединяясь в схему четырьмя точками пайки. Заводим проводники компонентов в отверстия на выводах переменного резистора всё подравниваем и припаиваем. Укорачиваем выводы радиоэлементов. Плюсовой вывод конденсатора, управляющий электрод тиристора, вывод сопротивления, соединяем вместе и фиксируем пайкой. Корпус тиристора является анодом, для безопасности, изолируем его.

Для придания конструкции законченного вида, удобно воспользоваться корпусом от блока питания с сетевой вилкой.

На верхней грани корпуса сверлим отверстие диаметром 10 мм. В отверстие вставляем резьбовую часть переменного резистора и фиксируем его гайкой.

Для подключения нагрузки я использовал два разъёма с отверстиями под штыри диаметром 4 мм. На корпусе размечаем центры отверстий, с расстоянием между ними 19 мм. В просверленные отверстия диаметром 10 мм. вставляем разъёмы, фиксируем гайками. Соединяем вилку на корпусе, выходные разъёмы и собранную схему, места пайки можно защитить термоусадкой. Для переменного резистора необходимо подобрать ручку из изоляционного материала такой формы и размера, чтобы закрыть ось и гайку. Собираем корпус, надёжно фиксируем ручку регулятора.

Проверяем регулятор, подключив в качестве нагрузки лампу накаливания 20 - 40 ватт. Вращая ручку, убеждаемся в плавном изменении яркости лампы, от половины яркости до полного накала.

При работе с мягкими припоями (например ПОС-61), паяльником ЭПСН 25, достаточно 75% мощности (положение ручки регулятора примерно посередине хода). Важно: на всех элементах схемы присутствует напряжение питающей сети 220 вольт! Необходимо соблюдать меры электробезопасности.

Для выполнения различных электромонтажных работ, сборки электронных схем очень часто используется такой инструмент, как электропаяльник. Простейший его вид, который можно приобрести в любом хозяйственном магазине, имеет, как правило, элементарную конструкцию.

В нее входят нагревательный элемент, жало, рукоятка, чаще деревянная, и питающий кабель или шнур. В некоторых вариантах паяльник может комплектоваться несколькими сменными жалами.

Мощность такого паяльника фиксированная, чаще всего 40 или 60 Ватт. Но удобнее пользоваться инструментом с возможностью регулировки мощности. Такие модели тоже выпускают, хотя стоят они дороже.

Чтобы выполнять паяльные работы, требуются инструменты с различными параметрами. При этом иметь несколько паяльников с разной мощностью и, соответственно, с разной температурой нагрева жала, нецелесообразно.

При монтаже компонентов на плату требуется температура жала, достаточная для прогрева выводов и плавления припоя. Увеличенные значения температуры могут привести к сгоранию отдельных элементов, отклеиванию токопроводящих дорожек от платы, повреждению изоляции проводов.

В то же время использование паяльника с меньшей мощностью, а значит и с меньшей температурой нагрева жала, позволяющей достигнуть заданного значения, принуждает увеличивать время воздействия на детали и припой.

В результате от длительного нагрева компоненты выходят из строя, а изоляция может со временем растрескиваться из-за потери механических свойств.

Вывод: при пайке, если требуется прогрев больших площадей и массивных деталей, необходимо повышать не температуру, а мощность паяльника, сократив до возможного минимума время контакта жала с выводами детали.

При этом припой должен расплавиться и обеспечить надежный контакт с деталью, которая при таком режиме не подвергнется перегреву.

Управление нагревом

Чтобы нагреть массивную деталь до нужной температуры, необходимо и такое же массивное жало паяльника, чтобы скорость нагрева была выше скорости теплоотвода детали.

Инструментом, который справится одновременно с поставленными выше задачами, является достаточно мощный паяльник с регулировкой температуры.

То есть максимальной мощности паяльника должно быть достаточно для разогрева крупных выводов, а температура должна регулироваться в некоторых пределах и выбираться в соответствии с условиями работ.

Тогда массивное жало будет обладать большей тепловой инерцией и нагреет деталь до необходимой степени, без риска ее перегрева.

Существует несколько способов регулировки температуры паяльника:

• максимальный-минимальный нагрев (простейший переключатель);
• регулировка диммером;
• применение управляющих микросхем в рукоятке прибора;
• внешний блок управления;
• применение фена.

Используя паяльник с регулировкой помимо преимуществ, описанных выше, можно значительно сэкономить на потребляемой электроэнергии при больших объемах выполняемых работ, продлить срок службы прибора, благодаря меньшему времени работы его на максимальной мощности, уменьшить количество вредных веществ, выделяемых при пайке с высокой температурой.

Переключатели и диммеры

Простейшая регулировка температуры применена в паяльниках с переключателем, допускающим всего два положения, а соответственно и два значения температуры.

При минимальном значении паяльник, установленный на подставке, просто поддерживает жало в нагретом состоянии, а при нажатии на клавишу или кнопку, жало нагревается до максимальной температуры, при которой и производится пайка.

Очевидно, что из преимуществ, описанных выше, такой паяльник обладает только возможностью экономить электроэнергию. Главная же задача регулировки – производство качественного и безопасного монтажа компонентов – остается невыполнимой.

Вторая разновидность паяльников с регулировкой – диммируемые. Их конструкция предполагает включение в разрыв питающего кабеля диммера – устройства, ограничивающего потребление электроэнергии паяльником.

При этом действительно появляется возможность регулировки температуры жала, но делается это за счет падения напряжения в диммере.

Соответственно, ни о какой экономичности такой схемы не может быть и речи. Но цена таких устройств довольно низкая и может сыграть решающую роль при выборе.

Блоки управления

Следующим видом паяльников являются уже более сложные устройства с блоком питания, в которых регулирование происходит при помощи блока из полупроводников и микросхем. Такой блок компактен и может находиться в корпусе рукоятки паяльника, что очень удобно.

Регулятор также может находиться на рукоятке. При достаточно скромной цене это вполне приемлемый вариант, позволяющий производить качественную пайку.

Еще одной разновидностью паяльников с регулировкой являются инструменты с внешним блоком питания. Благодаря наличию этих блоков возможна работа прибора на выпрямленном постоянном токе со стабильными значениями напряжения.

Такой блок питания одновременно служит и стабилизатором температуры паяльника, которая останется неизменной независимо от того, насколько будет изменяться напряжение в сети. Многие радиодетали требовательны именно к такому режиму пайки.

Недостатком моделей можно посчитать громоздкость, низкую мобильность, но если принять во внимание, что качественный монтаж можно произвести только в оборудованной мастерской, а не «на коленке», как принято говорить в таких случаях, то можно закрыть на это глаза.

Наиболее точной регулировки и настройки можно добиться только при помощи , где в помощь обычному паяльнику предусмотрен фен, которым предварительно подогревают плату или припой.

Регулятор температуры своими руками

При наличии достаточных знаний, навыков и подходящих материалов, можно обычный паяльник мощностью 60 Ватт превратить в устройство, в котором будет возможна регулировка температуры жала, и будет обеспечиваться полноценный и качественный монтаж радиокомпонентов.

Чтобы осуществить это, понадобится небольшая доводка инструмента. Для этого можно использовать схемы регулировки, собранные на доступных радиодеталях отечественного производства.

Для сборки простейшего регулятора температуры можно воспользоваться схемой с переменным резистором из серии СП-1, тиристором КУ101Г, любым диодом, рассчитанным на ток не менее 1 А.

Схему собирают прямо на корпусе переменного резистора, не изготавливая платы. Для размещения устройства можно применить корпус от любого блока питания подходящих размеров. В результате получится устройство, в котором штатный паяльник питается от сети через регулятор напряжения, находящийся в штепсельном разъеме.

Такой регулятор температуры может быть использован при работе паяльником с невысокой мощностью до 60 Ватт.

Для регулировки температуры при использовании паяльника большей мощности применяют устройство посложнее.

Оно также собирается на деталях и компонентах отечественного производства. Эту схему собирают на плате и помещают в подходящий по размерам корпус.

Регулировка осуществляется переменным резистором R2 в диапазоне от 50% до 100% мощности подключенного прибора. Схема выдержит нагрузку до 300 Ватт. Этого для использования бытового паяльника будет более чем достаточно.

С каждым годом все большие требования предъявляются к паяльной технике, особенно это касается SMD компонентов, которые не любят перегрева и с монтажом которых не справится любой паяльник. На современном этапе развития электроники желательно использовать паяльную станцию для работы. Как временный вариант, в поднебесной я купил паяльник с регулятором температуры и набором жал .

Основные требования к паяльнику: современный, недорогой, функциональный. Теперь посмотрим, что мы имеем на самом деле.

Ничем не примечательный паяльник китайского производителя WEI LONG. Мощность паяльника 60W. Напряжение питания 220 В. Паяльник имеет вилку американского стандарта, но продавец любезно положил в комплект переходник.

Теперь посмотрим на его устройство. Современные паяльники имеют керамический нагреватель и сменные необгораемые жала, которые можно менять в зависимости от вида работ. В комплекте идет одно жало.

Регулировка температуры осуществляется подстроечным резистором, находящимся на ручке, регулятор которого проградуирован от 200 – 450 о С.

Вскрываем “внутренности” паяльника. Что мы можем видеть в паяльнике за $8,99? Нагреватель неизвестного производителя с внутренним сопротивлением 500 Ом. Очевидно, что это нихромовый нагреватель в керамической трубке. Он имеет только два провода подключения, соответственно встроенной термопары нет и поэтому, о поддержании заданной температуры речь не идет.

Регулятор температуры паяльника собран на симисторе. В данной модели это в корпусе SOT-82 на напряжение 600В и ток 4А. Температура нагрева регулируется величиной тока проходящего через нагреватель. На плате также находится светодиод, по яркости которого, можно приблизительно судить о текущей температуре.

Перед тестами я решил сразу доработать паяльник, заменив родной жесткий кабель более мягким с выключателем и обычной вилкой европейского образца. Паяльник после доработки.

Набор жал, который я заказал вместе с паяльником, тоже неизвестного производителя, но в отличии от родного, они легко лудятся и с ними удобно работать. Количество - 10 штук для разных видов пайки.

Паяльные жала совместимы с паяльной станцией HAKKO 933.

Тест паяльника:

Тесты будем проводить замером температуры жала паяльника. Температура на кончике жала должна соответствовать рискам, нанесенным на регулятор. Проверяем в трех диапазонах: минимальный – 200 о С, средний – 300 о С, максимальный - 450 о С. Температуру будем проверять с помощью термопары, которая идет в комплекте с мультиметром VICHY VC99.

Отличие керамических нагревателей от остальных в том, что они очень быстро греются и выходят на заданную температуру. Выставляем первый предел в 200 о С на регуляторе.

Температура практически соответствует заданной.

Следующий предел в 300 о С.

Здесь немного пальник не добрал температуры, возможно из-за погрешности нанесенных делений.

Максимальный предел 450 о С.

Нужно сказать, что мне не удалось повернуть ручку регулятора на деление больше 420 о С, что дало такие показания температуры. Собственно этой температуры должно хватить и на безсвинцовые припои, у которых температура плавления гораздо выше остальных.

Об эргономике

Паяльник удобно ложится в руку, хорошо фиксируется благодаря резиновой вставке. После небольшой доработки, кабель стал более «маневренный» и появилась возможность отключать паяльник, не вынимая вилку из розетки.

С помощью набора разнообразных жал, стало возможным паять миниатюрные элементы поверхностного монтажа, многовыводные микросхемы.

В работе по пайке микросхем и SMD компонентов паяльник показал себя хорошо.

Подводим итоги

Минусы:

• паяльник не поддерживает автоматически температуру жала, так как собран по простейшей схеме
• жало из комплекта не годится для работы
• жесткий шнур питания с американской вилкой

Плюсы:

• цена
• керамический нагреватель
• возможность установки сменных жал с других паяльников
• встроенная регулировка температуры

Что можно было ожидать за такие деньги? Я это прекрасно понимал - он полностью соответствует моим критериям выбора:

1. Паяльник выполнен на современном нагревателе, с быстрым зажимом для смены жала
2. Невысокая цена за эргономичность и характеристики
3. Встроенный регулятор температуры в ручке

Конечно, профессионалам я бы не посоветовал такой паяльник, так как он далек от тех возможностей, которыми обладают современные фирменные паяльники. Возможно, начинающим свои первые шаги в освоении просторов микроэлектроники, он приглянется.