Инфрачервена запояваща станция. Направи си сам инфрачервена запояваща станция: функции на устройството Инфрачервени отоплителни запояващи станции

Внимание! Тази статия е само за информационни цели и не се препоръчва монтаж! На същото място изтегляме актуализирани версии на фърмуера за станцията от първата версия.

При ремонт на дънни платки, свързан със смяна на BGA компоненти, инфрачервена станция за запояване е незаменима! Китайските станции не блестят с качество, а висококачествените IR станции за запояване не са евтини. Изходът е сами да сглобите станцията за запояване. Цената на компонентите за сглобяване на станцията не надвишава 10 хиляди рубли. Въпреки евтиността, домашно направена IR станция се е доказала надеждно при ремонта на дънни платки. Контролерът осигурява точно съответствие на топлинния профил, което е важен фактор при подмяна на BGA компоненти.

Описание на дизайна

Станцията се състои от контролер, долно отопление, горен нагревател.

Контролерът е двуканален. Към първия канал може да се свърже термодвойка или платинен термистор. Към втория канал е свързана само термодвойка. 2 канала имат автоматична и ръчна работа. Автоматичният режим на работа поддържа температура от 10-255 градуса чрез обратна връзка от термодвойки или платинен термистор (в първия канал). В ръчен режим мощността във всеки канал може да се регулира от 0-99%. Паметта на контролера съдържа 14 термични профила за BGA запояване. 7 за спойка с олово и 7 за безоловна спойка. Термичните профили са изброени по-долу. Ако желаете, те могат да бъдат променени (източникът е в архива).

За безоловна спойка, максималната температура на термичния профил: - 8 термичен профил - 225C около, 9 - 230C около, 10 - 235C около, 11 - 240C около, 12 - 245C около, 13 - 250C около, 14 - 255C около

Ако горният нагревател няма време да се загрее според термичния профил, тогава контролерът спира и изчаква, докато се достигне желаната температура. Това се прави, за да се адаптира контролера за слаби нагреватели, които загряват дълго време и не отговарят на топлинния профил.

Контролерът може да се използва и като регулатор на температурата, като например при сушене или печене на спойка (в пещ, в която е поставена термодвойка), или в други случаи, когато се изисква прецизен температурен контрол.

Схематична диаграма на контролера

Следват снимки на контролера. Използвах захранването от лаптоп, което преобразувах на напрежение 12 волта. Като гнездо за термодвойки използвах usb букса с парчета текстолит, който е запоен към предния панел, вижте снимката. Охлаждането е активно, ползвах топлинна тръба от охлаждане на лаптоп. Към термотръбата със сешоар запоявах медна пластина, на която ще се монтират елементи за охлаждане. Можете да използвате охлаждането на процесора от системния блок, но тогава размерите на устройството ще се увеличат.

Долното отопление е направено от халогенен нагревател за 3 лампи с обща мощност 1,2 kW. Основата с рефлектор и защитна решетка се демонтира от нагревателя. Корпусът за долното отопление направих от извита ламарина (поцинкована гребен), която изрязах с ножица за метал. Също така към дизайна беше добавен алуминиев праг (фуга), за удобство при инсталиране на алуминиев канал върху него. Дънната платка се монтира на канала през стелажите. Долното отопление може да бъде свързано към контролера. Постъпих по друг начин, за да не се занимавам с втората термодвойка - вградих димер 600 W в долното отопление, само че монтирах по-голям радиатор на триака. С настройката от 1,2 kW върши отлична работа. Спомням си приблизителното положение на димера, при което необходимата температура на дънната платка е стабилна. За малки дъски (например видеокарти) можете да използвате чиновнически щипки за пране, завинтени към DIN шината. Пример на снимката.

Висококачествен горен нагревател от импровизирани средства, за съжаление, не може да се направи. Експериментирах с халогенни лампи, кварцови тръби със спирали, а също и с инфрачервена лампа. Но керамичният нагревател на компанията ELSTEIN от серия SHTS (с позлата) се доказа най-добре от всички. Подобни нагреватели се използват в скъпи IR станции. Използвах ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагревателите загряват много добре и практически не блестят. IR спектърът е много подходящ за смяна на BGA компоненти. Не препоръчвам нагреватели от Китай, въпреки че изглеждат като ELSTEIN.

Топлинен нагревател ELSTEIN SHTS/100 800W. Размерът на нагревателя е 96х96 мм. Разстоянието между нагревателя и платката е 5 см.

Диаметър на кръг El1 4 см (температурна разлика 5 градуса от центъра до ръба на кръга).

Диаметър на кръг El2 5 см (температурна разлика 10 градуса от центъра до ръба на кръга).

Диаметър на кръг El3 6 см (температурна разлика 15 градуса от центъра до ръба на кръга).

Топлинен нагревател ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер на нагревателя 60х60 мм. Разстоянието между нагревателя и платката е 5 см.

Диаметър на кръг El1 2,5 см (температурна разлика 5 градуса от центъра до ръба на кръга). Подходящ за повечето чипове.

Диаметър на кръг El2 3 см (температурна разлика 10 градуса от центъра до ръба на кръга).

Диаметър на кръг El3 4,5 см (температурна разлика 15 градуса от центъра до ръба на кръга).

Както можете да видите, и двата нагревателя са подходящи за смяна на BGA компоненти. Но ELSTEIN SHTS/100 800W има предимство пред втория нагревател. Това е много по-голямо равномерно топлинно петно. Кръг с диаметър 4 cm, в който температурната разлика е не повече от 5C o. На практика индикаторът е подобен на този на Thermopro с 3D рефлектор (който има равномерно квадратно топлинно петно 4x4cm с температурна разлика не повече от 5C o)

По-долу са снимки на дизайна на горния нагревател и леглото, които направих от това, което имаше в железария. Дизайнът се оказа успешен, регулируем е по височина и дължина, нагревателят се върти около оста си, лесно е да го инсталирате над всяка част от дъската.

Термодвойка е прикрепена към статив. Лесно е да го насочите към всяка част от дъската. Фото дизайн. Използвах гъвкава метална втулка от USB фенерче от магазин, където всичко е на същата цена. В метална втулка вкарах термодвойка без външна изолация с проводник.

Настройка на контролера

За да регулирате канала на горната термодвойка, R3 е настроен в средно положение. Поставяме термодвойката на контролера и термодвойката на референтния термометър върху нагрята повърхност (например халогенна лампа, където двете термодвойки са свързани заедно и върху тях се нанася термична паста) и калибрираме показанията на максималната температура стойност от 250 градуса с резистор R6. След това оставяме лампата да се охлади до стайна температура и калибрираме отчитането на по-ниската температура с резистор R3. Тази процедура трябва да се повтори няколко пъти, докато долната и максималната температура съвпадат с действителните стойности. Повтаряме същата процедура с канала на долната термодвойка, използвайки съответно резистори R11 и R14. По същия начин първият канал се калибрира, когато се използва платинен термистор с резистори R21 и R27, съответно. Ако не планирате да използвате платинен термистор, тогава операционният усилвател U2 може да бъде изключен от веригата с цялото окабеляване, а изходът 11 на микроконтролера може да бъде свързан към + 5V.

Управлението на контролера и промяната на параметрите, както и процесът на премахване и инсталиране на чипа, е показано във видеото. Монтирам горния нагревател на височина 5-6 см от повърхността на дъската. Ако в момента на изпълнение на термопрофила температурата се отклони от зададената стойност с повече от 3 градуса, намаляваме мощността на горния нагревател. Изтичане от няколко градуса в края на термичния профил (след изключване на горния нагревател) не е ужасно. Това се отразява на инерцията на керамиката. Затова избирам желания топлинен профил с 5 градуса по-малко, отколкото ми трябва. При това по-ниско отопление температурата е малко по-различна над зоната на нагревателя и в сенчестата зона (разликата е около 10-15 градуса). Ето защо е препоръчително да инсталирате платката на долния нагревател, така че чипът да е над зоната на нагревателя (но това не е критично). Преди да извадите чипа със сонда, трябва да се уверите (чрез леко натискане на всеки ъгъл на чипа), че топчетата под чипа са плавали. По време на монтажа използваме само висококачествен флюс, в противен случай неправилният избор на флюс може да съсипе всичко. Също така, когато монтирате BGA чипа, се препоръчва да покриете кристала с правоъгълник от алуминиево фолио със страничен размер, равен на около ½ от страната на BGA, за да се намали температурата в центъра, която винаги е по-висока отколкото температурата в близост до термодвойката (вижте по-горе снимка на топлинни петна на ELSTEIN IR нагреватели).

Външният вентилатор не се активира от софтуер, въпреки че е посочен на диаграмата. В бъдеще се планира да се направят промени в изходния код и да се използва външен вентилатор.

По-долу можете да изтеглите архива с печатната платка във формат LAY, изходен код, фърмуер

Списък с радио елементи

Обозначаване	Тип	Деноминация	количество	Забележка	Моят бележник
E1	енкодер	EC11	1	С бутон	Към бележника
U1, U2	Операционен усилвател	LM358	2		Към бележника
U3	Линеен регулатор	LM7805	1	Монтира се на радиатор	Към бележника
U4	MK PIC 8-битов	PIC16F876	1	PIC16F876A	Към бележника
U5, U6	оптрон	PC817	2		Към бележника
LCD1	ЛСД дисплей	WH2004A-YYH-CT	1	20x4 на базата на KS0066 (HD44780) с англо-руски речник	Към бележника
Q1, Q2	MOSFET транзистор	TK20A60U	2	2SK3568	Към бележника
Q3, Q4, Q5	MOSFET транзистор	IRLML0030	3	Или всеки N-канален MOSFET	Към бележника
Z1	кварц	16 MHz	1		Към бележника
VD1	токоизправител диод	LL4148	1		Към бележника
VD2, VD3	Диоден мост	KBU1010	2		Към бележника
VD4, VD5	ценеров диод	24 V	2		Към бележника
R1	Платинен термистор	PT100	1		Към бележника
R2, R10	Резистор	470 ома	2		Към бележника
R3, R11	Тример резистор	1 MΩ	2		Към бележника
R4, R12	Резистор	1 MΩ	2		Към бележника
R5, R13, R26	Резистор	1,5 kOhm	3		Към бележника
R6, R14, R27	Тример резистор	100 kOhm	3	многооборотен	Към бележника
R7, R15	Резистор	130 kOhm	2		Към бележника
R8, R16, R29	Резистор	20 kOhm	3		Към бележника
R9, R28	Резистор	100 ома	2		Към бележника
R17, R30	Резистор	10 kOhm	2		Към бележника
R18, R19	Резистор	4,7 kOhm	2	1% толеранс или по-добър	Към бележника
R20	Резистор	51 ома	1		Към бележника
R21	Тример резистор	100 ома	1	многооборотен	Към бележника
R22, R23, R24, R24	Резистор	220 kOhm	4	1% толеранс или по-добър	Към бележника
R31	Тример резистор	10 kOhm	1	многооборотен	Към бележника
R32	Резистор	16 ома	1	Мощност 2W	Към бележника
R33, R34, R36, R37	Резистор	47 kOhm	4	Мощност 1W	Към бележника
R35, R38	Резистор	5,1 kOhm	2

С навлизането на микропроцесорната технология се наложи да се справим с повторното запояване на BGA микросхеми по време на ремонт, което е или изключително трудно, или по-често невъзможно да се направи с обичайните методи. Дори сешоар не винаги ще ви помогне да се справите със задачата. Ето защо създаването на инфрачервена запояваща станция със собствените си ръце ще бъде най-добрата алтернатива, а понякога и единственото подходящо решение.

IR станция за запояване

BGA чипове (Ball grid array) присъстват в почти всяко модерно „умно“ устройство: телефони, компютри, телевизори, принтери. По време на работа те могат да се повредят, което изисква подмяна на дефектна част с нова. Но извършването на такава процедура без специално оборудване е изключително трудна задача.

Проблемът е, че производителите изобретяват все повече нови методи за монтиране на електронни части. И обикновен поялник или сешоар не винаги ще могат да помогнат за решаването на такъв проблем. В крайна сметка контактните топки допринасят за висок пренос на топлина към дъската, в резултат на което не могат да се стопят.

Ако се опитате да повишите температурата до необходимата температура за тяхното топене, тогава съществува риск от прегряване на микросхемата, в резултат на което тя може да се провали. Поради прегряване не може да се изключи възможността за повреда на близките части. Особено ако телата им са направени от топими материали.

Инфрачервена станция може да бъде отлично решение. Позволява ви да замените дори големи GPU контролери. И с широкото използване на компютри, лаптопи, дънни платки, видео адаптери и друго сложно оборудване, подобни ремонтни работи се извършват доста често. И ако по-рано станциите с горещ въздух можеха да се използват за замяна на големи микросхеми, сега, когато производителите използват методи за безконтактно запояване, единственото оптимално решение е IR станция, която може качествено да се справи с подмяната на всяка микропроцесорна част.

Принцип на действие

Основните проблеми при запояване на чипове и контролери са или недостатъчно нагряване до точката на топене на контактния материал, или прегряване на подменяната част и нейната повреда.

Така възникна идеята самата платка да се нагрее до температура от 100–150 градуса по Целзий. След това вече споете частите. Това ви позволява да намалите качествено топлопреминаването към платката на печатната платка, което прави възможно понижаването на "горните" температури. Това означава, че самата част ще бъде по-малко подложена на прегряване.

Можете също да загреете с пистолет за горещ въздух, но за предпочитане е използването на инфрачервен поялник. В крайна сметка IR станцията ви позволява да правите това по контролиран начин, тоест да наблюдавате и поддържате "долната" и "горната" температура или да използвате препоръчания термичен профил на запояване.

Характеристики на дизайна

Всяка IR станция за запояване се състои от три основни части. Всичко изглежда доста просто, въпреки че всеки от тях е независим сложен механизъм, съчетан с обща инсталация. Така, всяка станция включва:

В зависимост от модела и производителя, IR поялниците могат да се различават само по технически характеристики. Някои улесняват работата, други, напротив, изискват допълнително внимание и разходи за труд от потребителя.

Това се отразява и на цената на оборудването. Ето защо, когато избирате станция, трябва да обърнете внимание не само на цената, но и на техническите данни, за да не преплащате за ненужна функционалност.

Направи си сам производство

За индустрии или лица, занимаващи се с ремонт на сложно електронно оборудване, е напълно възможно да закупят фабрична IR станция за запояване за работа. Но за любители или тези, които се нуждаят от такава инсталация от време на време, можете да я създадете сами. И в полза на това, на първо място, говори цената. Дори китайските уреди струват от 1000 долара. Висококачествени модели на европейски марки от 2 хиляди долара и повече. Не всеки може да си позволи такова скъпо удоволствие.

По отношение на самоделната инфрачервена запояваща станция всичко изглежда много по-оптимистично. Според средните изчисления такъв аналог на IR поялник ще струва около 80 долара, което изглежда несравнимо по-приемливо от цените на фабричните устройства.

Всеки човек, занимаващ се с ремонт на сложно оборудване, има достатъчно познания, за да измисли и проектира самостоятелно IR станция. В тази връзка електронната част, външният вид и някои функции могат да се различават. И тук основният дизайн ще остане същият във всеки модел. Ето защо няма единна идеална схема, която да бъде дадена като единствено правилно решение. Но за да разберете самия принцип на създаване на IR поялник, всеки модел ще направи. И вече въз основа на лични познания и предпочитания можете да премахвате или добавяте определени части.

Първи вариант

Тази опция ще използва двуканален контролер.

Първият канал се използва за платинен термистор Pt 100 или обикновена термодвойка.
Вторият канал ще се използва изключително от термодвойката. Каналите на контролера могат да работят в автоматичен или ръчен режим.

Температурата може да се поддържа между 10 и 255 градуса по Целзий. Термодвойки или сензор и термодвойка, посредством обратна връзка, управляват тези параметри в автоматичен режим. В ръчен режим мощността на всеки от каналите ще се регулира от 0 до 99 процента.

Памет на контролераще съдържа 14 различни термични профила за работа с BGA чипове. Седем от тях са за сплави, съдържащи олово, а останалите седем са за безоловна спойка.

В случай на слаби нагреватели, горният може да не се справи с термичния профил. В този случай контролерът ще постави на пауза изпълнението и ще изчака, докато се достигне необходимата температура.

Също така, контролерът много удобно изпълнява термичен профил въз основа на температурата на предварително загряване на цялата платка. Ако по една или друга причина не е било възможно да премахнете чипа, тогава можете да го рестартирате с по-висока температура.

Захранващият блок, показан на диаграмата, има транзисторен превключвател за горно отопление и седеметажен ключ за долното. Въпреки че е приемливо да се използват два транзистора или триака. Червената точка може да бъде пропусната, ако се изчисляват две термодвойки.

За да премахнете топлината от клавишите, можете да използвате радиатор с активно охлаждане от всяко оборудване. Основното е, че отговаря на дизайна на симулираното устройство. Долният нагревател ще се състои от девет 1500W 220-240V R7S 254 мм халогенни крушки. Трябва да получите три части от три лампи, свързани последователно. По-добре е да използвате високотемпературни силиконови проводници за 220 волта.

Корпусът е сглобен от фибростъклоили друг подобен материал и подсилени с алуминиеви ъгли. Ще трябва да закупите и вакуумна помпа. За по-естетичен вид можете да използвате IR стъкло на долния панел. Но тук има няколко отрицателни точки наведнъж: твърде бавно нагряване и охлаждане и цялата конструкция се нагрява твърде много по време на работа. Въпреки че наличието на стъкло не само прави устройството по-привлекателно, но и удобно, тъй като дъските могат да се поставят директно върху него.

Стелажът е изработен от алуминиев канал за стелажи. Подготвят се вакуумна пинсета и тръба за нея, термодвойка и стелажи. Горният нагревател се препоръчва да бъде изработен от ELSTEIN SHTS/100 800W. Когато всички детайли са готови, те трябва да бъдат поставени в кутията и можете да продължите към настройката.

Нагревателите се монтират на разстояние 5-6 сантиметра от дъските. Ако изтичането на температурата е повече от три градуса, тогава си струва да намалите мощността на горния нагревател.

Второ решение

Като втори вариант можем да предложим дизайн, който се различава само по вътрешни компоненти. И първо трябва да подготвите всичко необходими аксесоари:

Основното нещо е незабавно да вземете решение за вида на случая. Естествено, много зависи от наличието на подходящ материал. Следователно, от това си струва да започнете, когато дойде време да поставите компонентите вътре.

Сега трябва да вземете халогенен нагревател. Възможно е да се намери стар, тъй като трябва да се разглоби и да се премахнат рефлекторите и халогенните лампи. Самите лампи не се нуждаят от разглобяване. Сега всичко това ще трябва да бъде поставено в подготвения калъф. Използват се само 4 лампи по 450 вата, свързани паралелно. За предпочитане е да използвате същите проводници, с които вече са били свързани. Ако по някаква причина не е възможно да използвате техните възможности, тогава ще трябва да закупите допълнителни топлоустойчиви.

Веднага трябва да помислите за системата за задържане на таксите. Тук е трудно да се дадат конкретни препоръки. В крайна сметка всичко зависи от тялото. Но би било хубаво да се използват алуминиеви профили, в които болтовете и гайките не са вкарани неподвижно по такъв начин, че по-късно да могат да захващат печатни платки и в същото време има възможност за приспособяване към различни размери на платките. Термодвойки, които контролират зададената температурна схема в долния нагревател, най-добре се прекарват в маркуча за душ. Това ще даде мобилност и удобство в процеса на работа и монтаж.

Ролята на горния нагревателще изпълнява керамична мощност от 450 вата. Това може да бъде закупено като резервна част за IR станции. Тук също трябва да се погрижите за случая, тъй като именно той осигурява правилното и висококачествено отопление. Може да се изработи от тънък лист желязо, огънат при необходимост, в зависимост от формата и размера на нагревателя.

Сега трябва да помислите за монтирането на горния нагревател. Тъй като той трябва да бъде мобилен и да се движи не само нагоре или надолу, но и под различни ъгли. Идеален за стойка за настолна лампа. Можете да го поправите по всеки удобен начин.

Време е за контролера. Има нужда и от отделна кутия. Ако има подходящ готов, тогава можете да го използвате. В противен случай ще трябва да го направите сами от същия тънък метал. Твърдотелните релета се нуждаят от охлаждане, така че си струва да инсталирате радиатор и вентилатор за тях.

Тъй като в контролера няма автоматична настройка, стойностите P, I и D ще трябва да се въвеждат ръчно. Има четири профила, за всеки от които броят на стъпките, скоростта на повишаване на температурата, времето на изчакване и стъпката, долният праг, целевата температура и стойностите на горния и долния нагреватели се задават отделно.

Радиолюбителите рано или късно трябва да се справят със запояването на елементи чрез масив от топки. BGA методът на запояване се използва навсякъде в масовото производство на различно оборудване. За монтаж се използва инфрачервен поялник, който свързва частите по безконтактен начин. Готовите модификации са скъпи, а по-евтините колеги нямат достатъчна функционалност, така че е възможно да се направи поялник у дома.

Описание на процеса на IR запояване

Принципът на работа на инфрачервена станция за запояване е въздействието на силни вълни от 2-7 микрона върху елемента. Устройство за запояване с домашни IR станции за запояване, както домашно, така и закупено, се състои от няколко елемента:

Долен нагревател.
Горният нагревател, отговорен за основния ефект върху материалите.
Дизайнът на държача за дъска, поставен на масата.
Терморегулатор, състоящ се от програмируем елемент и термодвойка.

Дължината на вълната директно зависи от температурните показатели на източника на енергия. Материалите в различни форми се запояват с ръчно изработена IR станция, има основни параметри за пренос на енергия, непрозрачност, отражение, полупрозрачност и прозрачност. Преди да направите IR станция за запояване със собствените си ръце, трябва да разберете, че има някои недостатъци на тези системи:

Различните степени на поглъщане на енергия от компонентите водят до неравномерно нагряване.
Всяка платка, поради различните си характеристики, изисква избор на температури, в противен случай компонентите прегряват и се повреждат.
Наличието на "мъртва зона", където инфрачервената енергия не достига до желания обект.
Предпоставка за защита на повърхностите на други елементи от изпаряване на флюсове.

Нагряването се получава поради предаването на топлина към платката. Топлинният ефект на инфрачервената станция се появява отгоре на детайла, температурата не е достатъчна, така че дизайнът включва нагряване на долната част. Долната част се състои от нагревателна маса, процесът на запояване може да се извърши чрез тихо инфрачервено лъчение или чрез въздушен поток.

Професионалното оборудване е доста скъпо, по-евтините аналози нямат достатъчна функционалност. За да спестите пари, извършете необходимите операции с BGA контролери, възможно е да направите инфрачервена станция за запояване със собствените си ръце. Сглобяването е възможно от налични в търговската мрежа и импровизирани материали. Дизайнът е термостол, изработен от стара лампа, оборудвана с халогенни лампи. Контролерът и горният нагревател са закупени от пазара или сглобени от стари резервни части.

Термостатичната маса ще изисква наличието на рефлектори, халогенни лампи, поставени в профил или ламарина. Когато правите инфрачервена станция за запояване със собствените си ръце, трябва да се придържате към чертежите, които можете да разработите сами или да заемете от други изпълнители. Калъфът трябва да бъде снабден с място за термодвойка, която предава информация на контролера за предотвратяване на резки температурни промени, прекомерно нагряване на материала.

Сглобяването на IR станция за запояване включва домашно приготвени конструкции под формата на крепежни елементи от статив. Температурата на нагревателния блок се контролира от втора термодвойка. Монтиран успоредно с нагревателя, стативът е фиксиран върху панела по такъв начин, че IR елементът да може да се движи по повърхността на нагревателната маса. Разположението на таблото е направено над халогенните лампи с 2-3 см, в случая на термостабилната. Закрепването се извършва със скоби, за производството е възможно да се използва ненужен алуминиев профил.

Изработването на паялна лампа със собствените си ръце първо ще изисква калъф. За охлаждане на системата е необходимо инсталиране на един мощен или няколко охладителя, препоръчително е да изберете материала от поцинкована стомана. След пълно сглобяване системата се настройва чрез стартиране на веригата, отстраняване на грешки в устройството.

Долният нагревател може да се направи по няколко начина, но много по-добър вариант е използването на халогенни лампи. Рационално решение е да инсталирате лампи с обща мощност от 1 kW или повече със собствените си ръце. Отстрани на конструкцията са монтирани прагове, които ще фиксират дъската. Монтажът на материали за запояване се извършва на канала, за по-малки части се използват субстрати или щипки за пране.

Известно е, че горният нагревател с подходящо качество не може да бъде изработен ръчно. За да постигнете най-добрия резултат в процеса на IR запояване, е необходимо да използвате керамични нагревателни елементи. За иинфрачервена запояваща станция, изработена на ръка, най-добрият вариант е да използвате нагревател ELSTEIN. Производителят показва най-добри резултати, спектърът на излъчване е идеален за смяна на BGA платки и други части. Не се препоръчва да спестявате от закупуването на горен нагревател - нагревател, когато сглобявате станция за запояване със собствените си ръце, т.к. при работа с нискокачествен инструмент е възможна повреда на дъската или сглобената конструкция.

Дизайнът за горно отопление е възможен от самостоятелно направено легло. Достатъчно е да имате регулиране на височината и ширината за удобна работа на инфрачервена запояваща станция "направи си сам". Към статива е прикрепена термодвойка за контрол на температурата.

Корпусът на контролера е оразмерен според частите, които трябва да се монтират. Подходящ вариант може да бъде парче ламарина, която лесно се реже с ножици за метал. В контролния блок се намират също вентилатори, различни бутони, както и дисплей и самият контролер. Arduino действа като контролер, функционалността е напълно достатъчна за самостоятелно запояване на BGA вериги.

Подробности за домашно направено устройство

Преди да сглобите каквото и да е оборудване със собствените си ръце, трябва да подготвите материали и инструменти. За инфрачервен поялник ще ви трябва:

Набор от халогенни лампи, чийто брой зависи от формата на бъдещия долен нагревател на станцията за запояване, оптималният брой се избира в диапазона от 4 до 6 броя.
Керамична инфрачервена глава с мощност най-малко 400 вата за горния нагревател.
Маркуч за душ глава за жици, алуминиеви ъгли.
Стоманена тел, закопчалка от стара камера или настолна лампа за направа на статив.
Arduino контролер, 2 релета и термодвойки, както и 5 волтово захранване, което може да се направи от зарядно за мобилен телефон.
Винтове, конектори и допълнителни периферни устройства.

По време на процеса на сглобяване ще са необходими чертежи, чиито елементарни познания в електрониката ще помогнат за разглобяването.

Приложение и устройство

Инфрачервеният поялник се използва главно, когато няма достъп до сменяеми компоненти. Използва се при подмяна на малки части, основното предимство е липсата на въглеродни отлагания и други отлагания, както при работа с конвенционален поялник, както и малка възможност за повреждане на съседни елементи. За домашна употреба е възможно да направите поялник със собствените си ръце, като използвате запалка за цигари от кола.

Устройството работи, когато се захранва от 12 волта, такова напрежение може да се получи с помощта на преобразувател или ненужно захранване за компютър.

производство

Преди сглобяването на станцията за запояване, нагревателният елемент се отстранява от корпуса на запалката. Силовите проводници са свързани към захранващите контакти, възможно е да свържете меден проводник с изолация към централния проводник. Не е трудно да се направи поялник, достатъчно е да се изолира връзката на разстояние от нагревателния елемент, възможно е да се използва термосвиваема тръба.

Корпусът е изработен от огнеупорен материал. Възможно е да използвате неработещ поялник или да закупите парче стомана. Необходимо е да се гарантира, че проводниците не се допират. Важно е да се разбере, че този вид устройство се използва за незначителна работа, тъй като температурните прагове и други параметри не се контролират.

Преди около две години публикувах статия. Тази статия предизвика интереса на много радиолюбители. Но за съжаление, след повторение на IR станцията за запояване, имаше някои забележки по отношение на работата на станцията, които се опитах да премахна в тази версия на станцията:
- Използват се аналогови термодвойки усилватели AD8495 с вградена компенсация на студен възел, в резултат на което се повишава точността на температурните показания
- проблемът с неизправността на транзисторите на долния нагревател се решава с помощта на триаков контролер на мощността
- Подобрен фърмуер (който е съвместим с предишната версия на станцията). След стартиране термичният профил започва да тече от температурата, до която е предварително загрята платката, което спестява много време. Специални благодарности за корекцията и адаптирането на фърмуера за китайски дисплеи.
- добавени вакуумни пинсети
- Корпусът на станцията за запояване е изцяло преработен. Дизайнът на станцията се оказа много приятен, по-стабилен и надежден, заема по-малко място на работния плот. Всичко необходимо е комбинирано в един калъф - долния нагревател, горния нагревател, вакуумната пинсета и самия контролер.

Описание на дизайна

Контролерът е двуканален. Към първия канал може да се свърже термодвойка или платинен термистор PT100. Към втория канал е свързана само термодвойка. 2 канала имат автоматична и ръчна работа. Автоматичният режим на работа поддържа температура от 10-255 градуса чрез обратна връзка от термодвойки или платинен термистор (в първия канал). В ръчен режим мощността във всеки канал може да се регулира от 0-99%. Паметта на контролера съдържа 14 термични профила за BGA запояване. 7 за спойка с олово и 7 за безоловна спойка. Термичните профили са изброени по-долу.

Контролерът започва да изпълнява термичен профил от температурата, до която платката е предварително загрята. Това е много удобно и ви позволява бързо да рестартирате термичния профил в случай, че например температурата е била недостатъчна за отстраняване на чипа, тогава можете да изберете термичен профил с по-висока температура и веднага да премахнете чипа при втория опит.

Схемата използва комбиниран захранващ блок, състоящ се от транзисторен превключвател за горния нагревател и триаков превключвател за долния нагревател. Въпреки че, например, можете да използвате 2 транзистора или 2 триачни превключвателя.

Използвах 2 готови модула AD8495, закупени от Aliexpress. Модовете обаче се нуждаят от някои настройки. Вижте снимката по-долу.

Не обръщаме внимание на факта, че модулът на втората снимка е завъртян на 90 градуса. Трябваше да го разгърна, тъй като моите модули почиваха върху захранващия блок. Конекторите за термодвойки се използват фабрично.

За тези, които не планират да използват платинен термистор в бъдеще, тогава частта от веригата, подчертана с червената пунктирана линия, не може да бъде сглобена.

Печатни платки на захранващия блок и контролера.

За охлаждане на ключовете за захранване използвах радиатор от видеокарта с активно охлаждане.

По-нататък на снимката ще видите етапа на монтаж на станцията за запояване, като дизайнер. Всички материали са закупени от голям строителен магазин. Предният и заден панел са изработени от фибростъкло, подсилено с алуминиеви ъгли. Базалтовият картон служи като топлоизолационен материал. Долното отопление се състои от 9 халогенни лампи (1500W 220-240V R7S 254mm), комбинирани в 3 групи от 3 лампи, свързани последователно.

Проводникът за 220V е силиконов, високотемпературен.

Добра вакуумна помпа може да бъде закупена на Aliexpress за 400-500 рубли. Референтна точка за търсене на снимката по-долу.

Първоначално планирах да използвам станцията за запояване и IR стъклото върху долния нагревател, което даде добри предимства:
- красив външен вид
- такса (на стелажи можете да поставите директно върху стъклото), като на станции Термопро
Но уви, недостатъците се оказаха по-значими:
- много дълго нагряване (охлаждане) на дъската
- корпусът на станцията за запояване е много горещ, например без стъкло, корпусът е едва топъл по време на работа. Така че стъклото трябваше да бъде изоставено.

С отвин статив стъклото може лесно да се отстрани или постави в станцията. Освен това вместо стъкло можете да поставите, например, решетка.

Външен вид на сглобената станция.

Аксесоари, стелажи, алуминиев канал за стелажи, дръжка за вакуумна пинсета, силиконова тръба за пинсети, термодвойка.

Необходими "съставки" за направата на дръжка за вакуумна пинсета. Използван миксер от епоксидно лепило Момент в двойна спринцовка. Алуминиева тръба (в която трябва да се пробие отвор) и съединител с подходящ диаметър за силиконова тръба. Всичко е залепено в алуминиевата тръба с епоксидно лепило.

Настройка на контролера
Резистор R32 е необходим за настройка на напрежението от 5.12V на изхода на U4. Резистор R28 регулира контраста на дисплея. Ако не планирате да използвате платинен термистор, настройката на станцията е завършена.
Описание на калибрирането на канал с платинен термистор е описано в статията на първата версия на станцията.

Препоръки
Горният нагревател трябва да бъде монтиран на височина 5-6 см от повърхността на дъската. Ако в момента на изпълнение на термичния профил температурата надвиши зададената стойност с повече от 3 градуса, намаляваме мощността на горния нагревател (включваме станцията с натиснат енкодер и задаваме максималната мощност на горния нагревател). Изтичане от няколко градуса в края на термичния профил (след изключване на горния нагревател) не е ужасно. Това се отразява на инерцията на керамиката. Затова избирам желания топлинен профил с 5 градуса по-малко, отколкото ми трябва. Преди да извадите чипа със сонда, трябва да се уверите (чрез леко натискане на всеки ъгъл на чипа), че топчетата под чипа са плавали. По време на монтажа използваме само висококачествен флюс, в противен случай неправилният избор на флюс може да съсипе всичко. Също и при монтиране на BGA чипа задължително трябва да покриете кристала правоъгълник от алуминиево фолиос размер на страната, равен на около ½ от BGA страната, за да се намали температурата в центъра, която винаги е по-висока от температурата в близост до термодвойката (вижте снимката на топлинните петна на ELSTEIN IR нагревателите в статията на първата версия на станцията).
Като цяло, гледайте видеоклипа по-долу.
По-долу можете да изтеглите архив с печатна платка във формат LAY, изходен код, фърмуер.

Списък с радио елементи

Обозначаване	Тип	Деноминация	количество	Забележка	Моят бележник
E1	енкодер		1		Към бележника
U1, U2	Операционен усилвател	AD8495	2		Към бележника
U3	Операционен усилвател	LM358	1		Към бележника
U4	Линеен регулатор	LM7805	1		Към бележника
U5	MK PIC 8-битов	PIC16F876A	1		Към бележника
U6	MK PIC 8-битов	PIC12F683	1	Възможна замяна с PIC12F675, но не се препоръчва	Към бележника
U7, U8	оптрон	PC817	2		Към бележника
U9	оптрон	MOC3052M	1		Към бележника
LCD1	ЛСД дисплей	VC20x4C-GIY-C1	1	20x4 на база KS0066 (HD44780)	Към бележника
Q1	MOSFET транзистор	TK20A60U	1		Към бележника
Z1	кварц	16 MHz	1		Към бележника
VD1	токоизправител диод	LL4148	1		Към бележника
VD2	Диоден мост	KBU1010	1		Към бележника
VD3	ценеров диод	24V	1		Към бележника
VD4	Диоден мост	DB107	1		Към бележника
T1	Триак	BTA41-600B	1		Към бележника
R9	Платинен термистор	PT100	1		Към бележника
R2, R3, R6, R7, R26, R27	Резистор	10 kOhm	6		Към бележника
R1, R5	Резистор	1 MΩ	2		Към бележника
R4, R8	Резистор	100 kOhm	2		Към бележника
R10, R11	Резистор	4,7 kOhm	2	1% толеранс или по-добър	Към бележника
R12	Резистор	51 ома	1		Към бележника
R13, R32	Тример резистор	100 ома	2	многооборотен	Към бележника
R14, R15, R16, R17	Резистор	220 kOhm	5	1% толеранс или по-добър	Към бележника
R18	Резистор	1,5 kOhm	1		Към бележника
R19	Тример резистор	100 kOhm	1	многооборотен	Към бележника
R20	Резистор	100 ома	1		Към бележника
R21	Резистор	20 kOhm	1		Към бележника
R22	Резистор	510 ома	1		Към бележника
R23, R24	Резистор	47 kOhm	2	Мощност 1W	Към бележника
R25	Резистор	5,1 kOhm	1		Към бележника
R28	Тример резистор	10 kOhm	1	многооборотен	Към бележника
R29	Резистор	16 ома	1	Мощност 2W	Към бележника
R30, R31	Резистор	2,7 kOhm	2		Към бележника
R33	Резистор	2,2 kOhm	1		Към бележника
R34	Резистор	100 kOhm	1	Мощност 1W (може да се наложи да изберете стойността, когато настройвате нулевия детектор)	Към бележника
R35	Резистор	47 kOhm	1	може да се наложи да изберете стойността, когато настройвате нулевия детектор	Към бележника
R36	Резистор	470 ома	1		Към бележника
R37	Резистор	360 ома	1	Мощност 1W	Към бележника
R38	Резистор	330 ома	1	Мощност 1W	Към бележника
R39	Резистор

Много радиолюбители не могат да намерят подходящия инструмент за различни чипове и компоненти. Станция за запояване "направи си сам" за такива майстори е един от най-добрите варианти за решаване на всички проблеми.

Вече няма нужда да избирате от много несъвършени фабрични устройства, просто намерете правилните компоненти, отделете малко време и направете перфектното устройство, което отговаря на всички изисквания със собствените си ръце.

Съвременният пазар предлага на радиолюбителите огромен брой различни видове с различни конфигурации.

В повечето случаи станциите за запояване са разделени на:

контактни станции.
Цифрови и аналогови устройства.
индукционни устройства.
Безконтактни устройства.
демонтажни станции.

Първата версия на станциите е поялник, свързан към блок за контрол на температурата.

Електрическа схема на станцията за запояване.

Устройствата за контактно запояване се разделят на:

устройства за работа с припои, съдържащи олово;
устройства за работа с безоловни припои.

Позволявайки ви да стопите безоловна спойка, те имат мощни нагревателни елементи. Този избор на поялници се дължи на високата точка на топене на безоловната спойка. Разбира се, поради наличието на температурен регулатор, такива устройства са приложими за работа с припой, съдържащ олово.

Аналоговите машини за запояване регулират температурата на върха с помощта на температурен сензор. Веднага след като накрайникът прегрее, захранването се изключва. Когато ядрото се охлади, захранването отново се подава към поялника и започва нагряването.

Цифровите устройства контролират температурата на поялника с помощта на специализиран PID контролер, който от своя страна се подчинява на вид програма, вградена в микроконтролера.

Отличителна черта на индукционните устройства е нагряването на сърцевината на поялника с помощта на импулсна намотка. По време на работа възникват високочестотни трептения, които образуват вихрови токове във феромагнитното покритие на оборудването.

Нагряването спира, когато феромагнитът достигне точката на Кюри, след което свойствата на метала се променят и ефектът на високите честоти спира.

Машините за безконтактно запояване се делят на:

инфрачервени;
горещ въздух;
комбинирани.

Станцията за запояване се състои от нагревателен елемент под формата на кварцов или керамичен емитер.

Инфрачервените запояващи станции в сравнение със станциите за запояване с горещ въздух имат следните осезаеми предимства:

няма нужда да търсите дюзи за сушилня за запояване;
подходящ за работа с всички видове микросхеми;
липса на термична деформация на печатни платки поради равномерно нагряване;
радиокомпонентите не са издухани от платката;
равномерно нагряване на точката на запояване.

Важно е да се отбележи, че устройствата за инфрачервено запояване са професионално оборудване и рядко се използват от обикновените радиолюбители.

Зависимост на температурата от времето за запояване.

В повечето случаи инфрачервените устройства се състоят от:

горен керамичен или кварцов нагревател;
долен нагревател;
маса за поддържане на печатни платки;
микроконтролер, управляващ станцията;
термодвойки за контрол на текущите температури.

За монтиране на радиокомпоненти се използват станции за запояване с горещ въздух. В повечето случаи станциите за горещ въздух са удобни за запояване на компоненти в SMD опаковки. Такива части са с миниатюрни размери и са добре запоени чрез подаване на горещ въздух към тях от пистолет за горещ въздух.

Комбинираните устройства, като правило, комбинират няколко вида оборудване за запояване, например пистолет за горещ въздух и поялник.

Станциите за демонтаж са оборудвани с компресор, който изтегля въздух. Такова оборудване е идеално за премахване на излишната спойка или демонтаж на ненужни компоненти на печатна платка.

Всички повече или по-малко прилични компонентни станции в различни случаи имат следното допълнително оборудване:

лампи за подсветка;
аспиратори или абсорбатори;
пистолети за демонтаж и изсмукване на излишната спойка;
вакуумни пинсети;
инфрачервени излъчватели за нагряване на цялата печатна платка;
пистолет за горещ въздух за отопление на определена зона;
термопинсети.

Направи си сам запояваща станция

Най-функционалната и удобна станция е инфрачервената.

Преди да направите инфрачервена станция за запояване със собствените си ръце, трябва да закупите следните артикули:

халогенен нагревател на четири инфрачервени лампи с мощност 2 kW;
горен инфрачервен нагревател за станцията за запояване под формата на 450 W керамична инфрачервена глава;
алуминиеви ъгли за създаване на структурна рамка;
маркуч за душ;
метална жица;
крак от всяка настолна лампа;
програмируем микрокомпютър, например Arduino;
няколко твърдотелни релета;
две термодвойки за контрол на текущата температура;
захранване 5 волта;
малък екран;
5 волта зумер;
крепежни елементи;
ако е необходимо, сушилня за запояване.

Като горен нагревател могат да се използват кварцови или керамични нагреватели.

Създаване на станция за запояване със собствените си ръце.

Представени са предимствата на керамичните излъчватели:

невидим спектър на радиация, който не уврежда очите на радиолюбител;
по-дълго време на работа;
голямо разпространение.

От своя страна кварцовите IR нагреватели имат следните предимства:

висока равномерност на температурата в зоната на нагряване;
по-ниска цена.

Стъпките на монтаж на IR станцията за запояване са представени по-долу:

Монтаж на елементи на долния нагревател за работа с bga елементи.
Най-лесният начин да получите четири халогенни лампи е да ги демонтирате от стар нагревател. След като проблемът с лампите бъде разрешен, трябва да излезете с вида на кутията.
Сглобяване на конструкцията на масата за запояване и обмисляне на системата за задържане на дъски на долния нагревател.
Инсталирането на системата за фиксиране на печатни платки се състои в отрязване на шест парчета алуминиев профил и закрепването им към кутията с гайки с перфорирана лента. Получената система за монтаж ви позволява да преместите печатната платка и да я настроите според нуждите на радиолюбителя.
Монтаж на елементи на горния нагревател и пистолета за запояване.
450 - 500 W керамичен нагревател може да бъде закупен от китайския онлайн магазин. За да инсталирате горния нагревател, трябва да вземете лист метал и да го огънете, за да пасне на нагревателя. След това горният нагревател на домашно приготвения IR, заедно със сешоара, трябва да се постави на крака от такава стара лампа и да се свърже към захранването.
Програмиране и свързване на микрокомпютъра.
Най-важната стъпка в създаването на ваше собствено инфрачервено запояващо устройство, включително: създаване на кутия за микроконтролера с обмисляне на мястото за останалите компоненти и бутони. В кутията заедно с контролера трябва да има следните елементи: две твърдотелни релета, дисплей, захранване, бутони и свързващи клеми.

Повечето радиолюбители предпочитат да използват стари системни блокове като основа на корпуса и алуминиеви ъгли за фиксиране на всички основни елементи на долния нагревател. При свързване на лампите се препоръчва да използвате стандартното окабеляване на демонтирания халогенен нагревател.

След приключване на процеса на сглобяване на станцията трябва да преминете към директната конфигурация на микроконтролера. Радиолюбителите, които направиха своя собствена инфрачервена станция за запояване, често трябваше да използват микрокомпютъра Arduino ATmega2560.

Софтуер, написан специално за устройства, базирани на този тип контролери, може да бъде намерен в Интернет.

Схема

Схематична диаграма на инфрачервен поялник.

Типична схема на станция за запояване включва:

блок от усилватели на термодвойки;
микроконтролер с екран;
клавиатура
устройство за звукова сигнализация, например компютърен високоговорител;
Батерии и опора за пистолети за запояване;
чертежи на нулеви детекторни елементи;
елементи на силовия блок;
захранване за цялото оборудване.

В повечето случаи разположението на станцията е представено от следните микрокомпоненти:

оптрон;
MOSFET;
триак;
няколко стабилизатора;
потенциометър;
тунинг резистор;
резистор;
светодиоди;
резонатор;
няколко резонатора в SMD пакети;
кондензатори;
превключватели.

Точните маркировки на частите варират в зависимост от нуждите и предвидените работни условия.

процес

Процесът на сглобяване на инфрачервена станция за запояване до голяма степен зависи от предпочитанията на капитана.

Типична версия на устройството на микроконтролера Arduino, която е подходяща за повечето радиолюбители, се сглобява в следната последователност:

избор на необходимите елементи;
подготовка на радиокомпоненти и нагреватели за монтажни работи;
сглобяване на тялото на станцията за запояване;
монтаж на долни нагреватели за равномерно нагряване на масивни печатни платки;
монтаж на таблото за управление на комбайна за запояване и неговото фиксиране с помощта на предварително подготвени крепежни елементи;
монтаж на горния нагревател и запояване на пистолет за горещ въздух;
монтаж на крепежни елементи за термодвойки;
програмиране на микроконтролера при определени условия на работа на запояване;
проверка на всички елементи, включително халогенни лампи на долен нагревател, инфрачервен излъчвател и сешоар.

Устройство за запояване.

След пълното сглобяване на инфрачервената станция, всички елементи трябва да бъдат проверени за работоспособност.

Специално внимание трябва да се обърне на проверката на правилната работа на термодвойките, тъй като в тази система няма компенсация за тях.

Това означава, че когато температурата на въздуха в помещението се промени, термодвойката ще започне да измерва температурата със значителна грешка.

Проверката на главата на керамичния нагревател също е важна. Ако инфрачервеният излъчвател прегрее, е необходимо да се осигури въздушен поток или охлаждане с допълнителен радиатор.

Настройка

Настройката на режимите на работа на IR станцията за запояване се състои основно от:

задаване на допустимите режими на работа на сушилни за запояване;
проверка на режимите на работа на долния нагревателен елемент;
настройка на работните температури на горния кварцов емитер;
инсталиране на специални бутони за бърза смяна на параметрите на отопление;
програмиране на микроконтролер.

Характеристики на устройството за запояване.

При извършване на работа по запояване може да се наложи промяна на температурите и режимите.

Такива действия могат да се извършват с помощта на бутоните, свързани с микрокомпютъра:

бутонът + трябва да бъде настроен за повишаване на температурата на закупен или домашен кварцов емитер на стъпки от 5 - 10 градуса;
бутони - също трябва да понижават температурата на малки стъпки.

Представени са основните настройки на микрокомпютъра:

регулиране на стойностите на P, I и D;
настройка на профили, в които е предписана стъпката на промяна на определени параметри;
задаване на критични температури, при които станцията се изключва.

Някои дизайнери правят горния нагревател от сешоар. Този подход е подходящ само за запояване на малки елементи в SMD пакети.

Самоделните IR станции за запояване са чудесни за малки ремонти у дома или в частни работилници. Поради относителната простота на дизайна и широката функционалност, инфрачервените станции са в невероятно търсене.

Електрическа схема на поялника.

Компетентна настройка на параметрите на микроконтролера.
Ако в компютъра бъдат въведени неправилни параметри, машината за запояване може да запои лошо компоненти и да повреди маската на печатната платка.
Поставяне на защитни средства при извършване на запояване.
Кварцовият излъчвател, за разлика от керамичния, генерира излъчване с дължина на вълната, видима за окото по време на работа. Ето защо, ако устройството използва кварцов инфрачервен излъчвател, се препоръчва да се носят специални защитни очила, които предпазват оператора от увреждане на зрението.
Електрическата схема на станцията трябва да съдържа само надеждни елементи.
Освен това всички кондензатори и резистори, използвани в монтажа, трябва да бъдат избрани с малък марж.
Контролерът за IR станцията за запояване може да бъде избран от популярни модели Arduino.
Ако желаете, контролерът може да бъде направен и от неизвестен микрокомпютър, но в този случай капитанът ще трябва самостоятелно да разработи софтуер за станцията за запояване.
При сглобяването на станцията трябва да се предвиди конектор за свързване на поялник.
Понякога е по-удобно компонентите на платката да се запояват точково с помощта на конвенционален поялник или устройство с пистолет за горещ въздух вместо накрайник. Подобно решение може да се приложи чрез проектиране на допълнителна термодвойка за контрол на температурата на поялника.
При запояване с активни флюсове и припои с високо съдържание на олово трябва да се осигури циркулация на въздуха.
Добрият аспиратор или вентилатор значително ще улесни дишането на оператора и ще му позволи да не диша вредни метални изпарения.

Заключение

IR станциите за запояване са едни от най-добрите станции за запояване в голямо разнообразие от дизайни на корпуси. Можете да направите станция за запояване на инфрачервени нагревателни елементи дори у дома.

По правило домашните майстори предпочитат да използват мощни халогенни лампи за долни нагреватели. Основните изводи на конекторите, параметрите на микросхемите, моделите на микроконтролери, инструкциите как да направите поялник от домашен сешоар и друга информация е достъпна в Интернет.