Жало обычного резистивного паяльника нагревается за счет электрического тока, который протекает через нихромовую спираль, намотанную на капсулу стержня. Недостатки этого процесса: низкий КПД, локальный прогрев, и как результат, большое потребление электроэнергии.
Керамические паяльники более совершенные, но они боятся резких перепадов температур. Совсем по другому принципу работает индукционная паяльная станция. Разогрев жала происходит быстро, а регулировка нагрева максимально простая.
Принцип работы
Основным отличием индукционного паяльника от обычного является нагревательный элемент, а точнее, его полное отсутствие. Нагрев инструмента происходит благодаря возникновению вихревых индукционных токов под действием переменного магнитного поля.
В конструкции индукционного паяльника предусмотрена катушка, в которую вставлен стержень жала прибора.
При подаче тока на катушку в ней генерируется магнитное поле. Оно воздействует на жало паяльника, где и образуются индукционные токи, нагревающие сам стержень.
При этом жало паяльника прогревается равномерно, потому что индукционный ток воздействует на него по всей длине. Срок эксплуатации такого инструмента увеличивается, а его КПД возрастает.
Первоначально выпускались индукционные паяльные станции с частотой 470 кГц, но сегодня встречаются модели, в которых подается напряжение 13 МГц и выше. Разогрев происходит буквально за секунду.
Принцип управления нагревом
Управлять процессом нагрева можно двумя способами:
- Установив на жало термодатчик и подключив его к цифровому блоку управления. Такой способ стабилизации температуры применяется практически во всех недорогих индукционных паяльных станциях, например: Quick 203H или Yihua 900Н (показана на рисунке 2).
Цифровая станция Yihua 900Н - Меняя состав ферромагнитного сплава, покрывающего жало. Данный принцип основан на том, что при определенной температуре (точка Кюри), ферромагнетики утрачивают свои свойства, в результате чего паяльник перестает нагреваться. Такой метод стабилизации температуры был запатентован компанией Metcal под названием SmartHeat®, что дословно переводится как «умный нагрев». Применяется в моделях Metcal, OKI, ERSA, Weller и т.д.
Рисунок 3. Модель PS 900, может использоваться как для безсвинцовой пайки, так и обычной
У каждого из представленных выше методов есть свои достоинства и недостатки. Станции с термодатчиком существенно дешевле, что делает их доступными не только для профессионалов, но и любителей. Точность и надежность такого оборудования напрямую зависят от цифрового блока управления.
Второй способ стабилизации температуры осуществляется за счет установки картриджей-наконечников с определенной точкой Кюри — он более надежен. Но станции SmartHeat® имеют два существенных недостатка:
- Высокая стоимость, не каждый профессионал может себе позволить купить такое оборудование. Но новое поколение бюджетных моделей более доступно.
- При изменении режима пайки необходимо устанавливать соответствующий картридж-наконечник, которые, как правило, не входят в комплект поставки и стоят недешево.
Картриджи-наконечники
Регулировка нагрева
Сердечник индукционного паяльника делают из меди (не магнитный материал), а заднюю его часть покрывают ферромагнитным материалом (сплав железа и никеля). Передняя часть служит жалом, сам сердечник называют картриджем.
Регулировка нагрева медного жала происходит следующим образом:
- при подаче переменного напряжения, а значит и поля, в покрытии генерируются токи Фуко, которые разогревают материал;
- тепло передается меди;
- как только температура покрытия достигает точки Кюри, магнитные свойства исчезают и разогрев прекращается;
- в процессе работы индукционным паяльником медное жало отдает тепло детали и остывает, остывает также ферромагнитное покрытие;
- как только покрытие остывает, возвращаются магнитные свойства, и мгновенно возобновляется нагрев.
Можно сказать, что происходит автоматическое регулирование температуры, причем с высокой точностью.
Максимальный нагрев индукционного паяльника зависит от свойств магнитного сплава и сердечника. Такое управление называется умным теплом (smart heat).
Менять температуру для конкретных условий пайки можно, установив температурный датчик, который подключается к блоку управления станцией, либо же меняя картриджи (сердечник с наконечником) которые вставляют в ручку индукционного паяльника.
Первый вариант дешевле второго, поэтому им сегодня пользуются не только профессионалы. Зато второй способ точнее и надежнее.
Краткий обзор
Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).
Внешний вид станции QUICK 203Н
Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.
Видео: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н
Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.
Характеристики:
- Заявленная производителем мощность – 90Вт.
- Рабочая температура от 200С° до 420С°.
- На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц.
- Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°.
- Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.
Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.
Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.
Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat® (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.
Характеристики:
- Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически).
- Индуктор работает на частоте 470кГц.
- Потребляемая мощность – 90Вт.
- Напряжение питания от 90 до 240В.
Особенности:
- Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания.
- Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников.
- Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно.
- Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.
Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня — MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.
Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов
Характеристики:
- Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически).
- Частота работы индуктора – 13,56МГц.
- Потребляемая мощность – 125Вт.
- Напряжение питания от 90 до 240В.
Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.
Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.
Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.
Сборка своими руками
Вопрос, можно ли сделать индукционный паяльник своими руками, в основном носит теоретическую подоплеку. С практической стороны это неоправданно даже с чисто ценовой позиции.
Просто любая китайская паяльная станция будет стоить столько же, сколько сделанная своими руками. И разговор о самодельной конструкции в основном будет касаться именно блока управления. Для чего придется приобретать индукционный паяльник.
Что касается непосредственно изготовления самого инструмента, то его можно сделать из подручных материалов. Правда, такой индукционный паяльник будет маломощным.
Потребуется резистор на 5-10 Ом, медная проволока и ферритовая бусинка для изготовления катушки, а также провода для подачи электрического тока.
В первую очередь мультиметром проверяют сопротивление резистора. После чего с одной его стороны снимают крышку. Теперь потребуется стальная проволока.
К примеру, для этого можно использовать скрепку. Ее разворачивают, и один конец залуживают. Вторым концом оборачивают резистор в месте удаленной крышки.
Далее необходим кусочек текстолита, который с двух сторон также облуживается. Его размер подбирается так, чтобы он входил свободно в будущий корпус катушки. Теперь текстолитовую пластину припаивают к проволоке из скрепки и проводу от резистора.
Далее собирают катушку – на бусинку накручивают медную проволоку, к концам которой присоединяют проводки с вилкой. Луженая текстолитовая пластинка вставляется в подготовленную катушку. Во всех соединениях проводится пайка.
Остается только обмотать вокруг катушки изоленту, вставить в открытый резистор толстую медную проволоку, а саму катушку в подготовленный корпус. К примеру, это может быть алюминиевая трубка.
Обратите внимание, что медная проволока должна войти в резистор с натягом, чтобы жало индукционного паяльника не шевелилось в своем корпусе.
И последнее – обмотка всего корпуса прибора изоляционной лентой. Вот такая простая схема сборки самодельного индукционного паяльника. Им, конечно, большие заготовки паять нельзя, а вот для небольшой микросхемы он подойдет в самый раз.
Выбор
Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.
Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.
Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы — термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.
Особенности приборов
Среди особенностей индукционных паяльников надо отметить тонкий сменный картридж, от которого во многом зависит температура нагрева жала.
Он представляет собой тонкую трубку, которая в сочетании с легким корпусом прибора дает возможность долгое время просиживать за процессом пайки.
Рука не устает, а значит, не меняется точность подвода жала и припоя, нет подтеков излишков материала, увеличивается скорость проводимых операций. Отсутствует сложная электронная схема, степень нагрева регулируется автоматически.
По всем показателям индукционный паяльник более совершенен, чем традиционные паяльные приборы. Хотя он еще не достаточно широко распространен, такую конструкцию можно отнести к технике нового поколения.
