согласен.
не согласен. Это не проц начинает паниковать, а программист, который его программил не предусмотрел такую ситуацию. Что мешает программисту учесть такую ситуацию. Мало того, в контроллере от торментор эта функция реализована-CUT.
что мешает забить такую же таблицу в ПО контроллера? Например. Кнопка СТАРТ нажата при Тниз.=100гр. Контроллер проверяет следующее условие: начальная Т шага=20гр., конечная Т шага=180гр, время шага равно 160сек. Значит прирост Т на этом шаге равно 1 гр/сек. Контроллер должен сократить время нагрева на 80 сек. Но так же должен учесть (а вот это условие не учтено в контроллере от торментор), что если прирост Т на этом шаге должно быть равно 1 гр/сек, то несмотря ни на какие другие факторы, а именно время увеличится-уменьшится, он должен греть не БОЛЕЕ и НЕ МЕНЕЕ ЧЕМ 1гр/сек. Тем более что какое то время все равно необходимо хотя бы на разогрев излучателя. Какая бы там мощность не была выставлена на этом шаге. Да и оператору должно быть вобще пофиг с какой мощностью греет в данный момент станция. А знать это контроллер должен из составленных таблиц, к примеру, на такой функции как автонастройка. При первом включении станции или автоматом или по пункту меню запускается автонастройка станции. Можно это оговорить в инструкции. Типа сначала установите плату максимально большую, контроллер прогнал до 100 гр., что в принципе для платы безболезненно, сделал замеры, потом среднюю, затем самую маленькую, вроде МХМ. И все! Контроллер для себя создал таблицу о которой вы пишите "про печи". Далее, на основании этой таблицы, контроллер делает преднагрев и одновременно САМ ОПРЕДЕЛЯЕТ какого размера плата установлена. Определяет он это на реакцию платы к подъему Т от приложенной к ВИ мощности. Если он что то "не вкурил", то пусть подаст сигнал-необходимо провести автонастройку. В результате которой еще одна плата попадет в его таблицу. По времени я не думаю что это критично. Т.к. самодельщики значительно больше тратят времени на настройку своих самоделок.
ЛЮБОЙ контроллер для паялки является именно таким устройством по функционалу, даже от именитых производителей. Что такое димер? Это управление мощностью каким то внешним воздействием. В случае с димером это ручка потенциометра. В случае с паялкой-контроллер. А то что вы написали в конце, я расписал в начале. Некогда не создать паяльную станцию на основе пид и управлению мощностью. Вернее создать можно, но тут нужно очень четкое и глубоко продуманное ПО.
Продолжение для Krievs
. В случае с многоступенчатыми димерами этим ПО является оператор, котрый следит за процессом и в случае "что то пошло не так" принимает то или иное решение. Единственный плюс такого решения - дешевизна. Как правильно написал Andy52280
, в этом случае все идет "на выпуклый морской глаз".
В продолжении скажу что maxlabt
нашел максимально оптимальное решение для самодельных станций. Вернее не он нашел, а он максимально (ник помог) глубоко изучил теорию и на практике выбрал из всех зол меньшее. И главное что он поделился со всеми своими изысканиями. За что ему большое спасибо. Овен 151 на самом деле стоит ровно столько на сколько он может быть применен, ну может чуть дороже Он то же из-за своей универсальности не совсем подходит к нашим условиям. Достаточно вспомнить как maxlabt
помогал одному челу на ромбае настраивать печь почти в онлайне. Голивуд блин. Открываешь ветку, прочитал последние сообщения и удивляешься, а где продолжение этого увлекательного сериала? Так что несмотря на все уважение к maxlabt
для себя я понял, что Овен не ИДЕАЛЬНОЕ решение. Оптимальное-ДА, но не идеальное. Поэтому на Овен я тратиться не готов, несмотря на его стоимость. Хотя и стоит то он не так дорого. Если сравнить его стоимость с ценами на ремонт ноутбуков, а конкретно, когда за замену моста берут от 80 баксов и выше, не считая стоимости самого моста, то стоимость Овена в 200 с небольшим баксов уже не кажется такой уж большой.
Лучше тогда уж термопро купить. Но это не мой уровень. Не нужен он мне. Мне гораздо интереснее получить конфетку из того что имею на текущий момент. А уж с какой начинкой будет эта конфетка зависит от моих знаний, опыта и степени кривизны рук. Всем удачи в нашем нелегком деле!
Развитие электротехники и, как результат, минимизация размеров и усложнение ее компонентов создают постоянный спрос на решение сложных задач в сфере ремонта новейшего потребительского оборудования. В этой статье мы рассмотрим наиболее совершенную на сегодняшний день технологию пайки, которая завоевала популярность среди широкого круга специалистов – инфракрасную.
Инфракрасные паяльные станции, их особенности и преимущества
Инфракрасные паяльные станции – это комплексное решение на рынке оборудования для сервисного обслуживания и ремонта разных видов современной техники. Базовый принцип их работы заключается в мощном нагревании при помощи инфракрасного излучения электромагнитными волнами длиной 2-8 мкм. Практически каждая, кроме бюджетных моделей, инфракрасная паяльная станция – это сложный ремонтный комплекс, который состоит из следующих компонентов:- Верхний нагреватель.
- Нижний нагреватель.
- Стол с держателем для платы.
- Система обеспечения контроля температуры (состоит из термопары и программируемого контроллера).
Новейшие модели паяльных станций имеют возможность подключения к программному обеспечению ПК для контроля над процессом пайки по заданному температурному профилю.
По типу нагревательного элемента паяльные станции разделяют на следующие типы:
- керамические,
- кварцевые.
Одно из преимуществ керамических нагревателей – это пайка при помощи излучения электромагнитными волнами невидимого спектра, которые являются абсолютно безопасными для зрения и позволяют оператору производить визуальное наблюдение за процессом. Они также являются наиболее надежными и обеспечивают длительное время эксплуатации до отказа.
Кварцевые нагреватели, в свою очередь, отличаются меньшей инерционностью и обеспечивают большую однородность зоны нагревания, хотя они используют кроме невидимого еще и видимый и, поэтому, опасный для зрения диапазон инфракрасного излучения. По этой причине, как правило, в комплекте к станции поставляются защитные очки.
Инфракрасные паяльные станции оборудованы всем необходимым для настройки размеров прямоугольной зоны нагревания, обычно от 10 до 60 мм. Вы можете также самостоятельно манипулировать размерами и формой зоны нагревания, поскольку при работе с данными станциями допускается использование фольги, которой закрывают участки элементов, не подлежащие нагреву. Инфракрасный ремонтный комплекс специально оборудован столом, на котором можно надежно зафиксировать плату.
Верхний нагреватель выполняет основную работу при пайке. Нижний нагреватель осуществляет предварительный нагрев элементов, предохраняя, таким образом, текстолит от риска термической деформации. Система термоконтроля позволяет оператору выбирать правильный термопрофиль – температурно-временной отрезок процесса и, сравнивая температурные показатели, регулировать весь процесс по заданным параметрам.
Увеличение спроса именно на инфракрасные паяльные станции достаточно легко объясняется рядом их особенностей и преимуществ в решении сложных ремонтных заданий:
- Отлично подходят для восстановления работы микросхем SMD, BGA, CBGA, CCGA, CSP, QFN MLF, PGA больших и средних размеров.
- Инфракрасные паяльные станции лучше других могут удовлетворить потребности мастеров сервисного центра в процессе монтажа, демонтажа и реболлинга BGA-корпусов. На рынке представлены паяльные станции, которые продаются сразу с наборами для реболлинга.
- Инфракрасные паяльные станции гораздо удобнее других в работе с элементами из пластика (шлейфы и коннекторы).
- Инфракрасное излучение имеет разное воздействие на металлические и неметаллические детали. Сначала нагреваются металлические детали и припои.
- Нагревание происходит лишь в необходимой зоне, другие компоненты защищены от нежелательного термического воздействия.
- Осуществляя точный предварительный нагрев снизу, инфракрасная технология пайки препятствует термической деформации монтажной платы, что особенно важно для плат большого размера, таких как материнские платы ПК.
- Именно эти станции обеспечивают равномерность нагревания и, благодаря большой мощности, элементы быстро нагреваются до необходимой температуры.
- Идеально подходят для работы с бессвинцовыми припоями и благодаря той же мощности, способны поддерживать стабильную температуру.
- Отсутствие сильного воздушного потока не приводит к сдуванию легких элементов с платы, как в случае с термовоздушными станциями.
- Отсутствие необходимости покупать большое количество различных насадок под разные размеры микросхем, как для термовоздушных паяльных станций.
- Инфракрасное излучение волн короткой длины не вредит зрению и позволяет оператору визуально контролировать процесс пайки.
Инфракрасные паяльные станции вытеснили другие аналогичные виды техники и приобрели наибольшее распространение среди сервисных центров, которые специализируются на ремонте мобильных телефонов, игровых консолей, ноутбуков, планшетов и другой компьютерной техники, в первую очередь благодаря простоте и эффективности использования. На данном этапе производители сосредоточились на выпуске именно этого типа паяльных станций.
Сравнение основных технических характеристик инфракрасных и термовоздушных паяльных станций
Термовоздушные паяльные станции – это первое поколение ремонтных комплексов, созданных для монтажа и демонтажа микросхем с SMD и BGA-корпусами. Наилучшим образом они зарекомендовали себя также в работе с небольшими SMT-компонентами, а именно с планшетами и другой мелкой потребительской техникой.Они были заменены инфракрасной технологией по причине ряда недостатков:
- Маленькая площадь нагрева.
- Неравномерность прогрева и лишние термические нагрузки на соседние элементы.
- Деформация монтажной платы.
Но, следует упомянуть, что большое распространение получили комбинированные или гибридные ремонтные комплексы, в которых объединены лучшие свойства и термовоздушных, и инфракрасных технологий. Пример такого оборудования – это гибридный ремонтный комплекс Scotle IR360 PRO V3 . На сегодняшний день именно такой тип паяльных станций считается лучшим среди широкого круга специалистов.
Инфракрасные паяльные станции имеют свои недостатки и слабые стороны, на которые покупателю следует обратить внимание перед окончательным выбором модели. Многие новички ошибочно покупают станции вместо комплексов для демонтажа больших микросхем, как, например, термовоздушная станция Lukey 852D+ с отдельным паяльником.
В большинстве случаев это приводит к негативным последствиям, поэтому в данном случае следует использовать инфракрасный паяльный комплекс, или термовоздушный комплекс большого размера, или их гибрид. Даже если объединить в работе термовоздушную станцию с инфракрасным нижним нагревателем, заменить качественное инфракрасное паяльное оборудование не удастся, поскольку только так обеспечивается полуавтоматический процесс. А в случае с термовоздушной станцией контроль осуществляется оператором.
На рынке представлены качественные инфракрасные станции от американских и немецких производителей, но их стоимость достигает более 10 тысяч долларов. Другой распространенный сегмент – это станции китайского производства, цена которых колеблется в пределах 1 тысячи долларов. Они мало чем уступают дорогим аналогам и позволяют начать свой бизнес, не вкладывая огромные средства в создание сервисного центра. Популярность этих станций среди мастеров обусловлена не только простотой использования, но и работой в удобном полуавтоматическом режиме. От пользователя в первую очередь важно ввести начальные данные и правильно выбрать температурный профиль, а ремонтный комплекс даст сигнал о завершении процесса.
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI
ACHI – это небольшая китайская компания, которая первой началамассовое производство больших инфракрасных паяльных станций в доступном ценовом сегменте. Став известными в мире благодаря ремонтному комплексу ACHI IR-PRO-SC , они заинтересовали большого производителя Scotle Technology , который сделал ACHI своим подразделением, что очень позитивно сказалось на качестве продукции. Компания начала оснащать свои паяльные станции керамическими инфракрасными излучателями, которые по характеристикам близки к известным Elstein немецкого производства. Хорошее качество, доступная цена и легкость ремонта объясняет популярность этого бренда среди профессионалов. На данный момент в ассортименте представлены три основные модели инфракрасных станций:
ACHI IR-6500 – это начальный минимум для восстановления работы больших монтажных плат.
ACHI IR-PRO-SC –инфракрасная паяльная станция, которая является самодостаточным инструментом для профессионального массового ремонта в условиях сервисного центра, где процессы поставлены на поток.
ACHI IR-12000 – это наиболее продвинутая модификация из ассортимента ремонтных комплексов производителя. Рассчитана она на опытных пользователей, которые хотят получить все преимущества гибридной технологии. Ключевая особенность этого комплекса – это нижний инфракрасный нагреватель, внутри которого вмонтирован термовоздушный. Верхний нагреватель тоже является инфракрасным. Встроенный промышленный компьютер с 7" дюймовым сенсорным экраном для вывода данных помогает в режиме реального времени анализировать и корректировать параметры.
Ниже приводим таблицу сравнения основных технических характеристик самых популярных моделей инфракрасных ремонтных комплексов производителя ACHI :
| ACHI IR-6500 | ACHI IR-PRO-SC | ACHI IR-12000 | |
| Потребляемая мощность | 1300 Вт | 2850 Вт | 3650 Вт |
| Зоны нагрева | верхняя, преднагрев | верхняя, преднагрев | верхняя, нижняя, преднагрев |
| Мощность верхнего нагревателя | 400 Вт | 450 Вт | 400 Вт |
| Размеры верхнего нагревателя | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм |
| Мощность преднагрева | 800 Вт | 2400 Вт | 3200 Вт |
| Размеры преднагревателя | 180 × 180 мм | 240 × 240 мм | 350 × 210 мм |
| Хранение термопрофилей | 10 групп | 10 групп | неограничено |
| Вывод данных | ПК | ПК | 7" сенсорный экран |
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI – это самое современное, качественное и доступное оборудование для ремонта мобильной и компьютерной техники. Их возможностей вполне достаточно для полноценного профессионального ремонта, и они по характеристикам не уступают более дорогим аналогам. Именно с ACHI потребители получают по доступной цене все преимущества лучшей на данный момент технологии пайки – инфракрасной.
В настоящее время все электронные устройства содержат в конструкции сложную начинку из множества компонентов. Время от времени возникает необходимость в ремонте таких устройств.
Ремонт обычно заключается в замене неисправных деталей на новые. И если раньше возможно было просто обойтись для этого паяльником, то с появлением компонентов в корпусах BGA, даже использование термовоздушной пайки не всегда успешно.
Специалисты применяют ик паяльник или , излучающую инфракрасные волны.
Проблема при работе с компонентами в корпусах BGA заключается в необходимости нагреть и расплавить сразу большое количество шариков припоя.
При нагревании их, некоторое количества тепла за счет теплопроводности материалов отдается на монтажную плату. Того тепла, которое дает паяльная станция, становится недостаточно.
Увеличение времени нагрева или повышение температуры не лучшим образом сказывается на микросхеме. Она может перегреться и выйти из строя.
Решение напрашивается само собой – нужно предварительно разогреть монтажную плату снизу, не воздействуя теплом на микросхему. Разогревать можно как потоком воздуха, так и спокойным инфракрасным излучением.
В результате, когда температура материала платы поднимется, уменьшится теплоотвод с ножек контактов и понадобится меньшая температура и меньшее время воздействия для того, чтобы расплавить шарики припоя.
При использовании инфракрасной пайки для нижнего прогрева используют специальные устройства – термостолы. В этом состоит принцип работы инфракрасной паяльной станции.
Инфракрасная пайка заключает в себе множество преимуществ перед термовоздушной. Если при термовоздушной пайке возможно контролировать только скорость истечения воздуха из сопла и температуру нагревательного элемента, и совершенно невозможно управлять оттоком воздуха, то при инфракрасной пайке контролю поддается температура припоя на протяжении всего цикла работ.
Применение инфракрасной паяльной станции позволяет более точное воздействие на определенную область платы, что затруднительно при пайке горячим воздухом.
А при ремонтных работах задача как раз и состоит в том, чтобы заменить один или несколько компонентов схемы, совершенно не воздействуя на другие.
Модель ИК-650 ПРО
Одной из наиболее распространенных инфракрасных паяльных станций профессионального уровня является ИК-650 ПРО. В России это устройство стало одним из первых, способных с успехом производить ремонт техники с BGA схемами.
Пайка производится настолько качественно, что возникло устойчивое мнение об абсолютной надежности устройств, платы которых монтировались при помощи этой инфракрасной паяльной станции.
Программное обеспечение позволяет очень точно выдерживать температурный профиль, что немаловажно для создания прочных, надежных контактов. Ведь для качественной пайки необходимо не просто создать температуру достаточную для плавления припоя, а нужно еще поднять ее плавно и затем плавно понизить, не допуская резкого охлаждения контакта.
Только тогда будет создана прочная кристаллическая решетка в капле припоя, соединяющей контакт микросхемы с монтажным пятачком.
Инфракрасная станция имеет модульную конструкцию и позволяет собрать множество возможных конфигураций для производства предварительных и вспомогательных работ:
- возможно использование различного типа термостолов;
- подключение электронного микроскопа;
- автоматическое регулирование температуры нагрева и остывания;
- существуют дополнительные модули для восстановления выводов BGA (это называется реболлингом).
В комплектацию паяльной станции входит также вакуумный пинцет, которым удобно устанавливать мелкие детали на плате.
Стоимость инфракрасной паяльной станции ИК-650 ПРО в настоящее время более 150 000 рублей. Она является профессиональным оборудованием и, конечно же, для любительского использования практически недоступна.
Детали для самодельного прибора
Имеющиеся в продаже инфракрасные паяльные станции отечественного и зарубежного производства представлены в продаже очень широко, но цены на них начинаются от 20 000 рублей. И при минимальной цене, это будет инструмент не самого лучшего качества.
При необходимости производства работ с BGA-корпусами в условиях стесненности в средствах выходом может стать самодельная инфракрасная паяльная станция.
Собрать ее можно из деталей инфракрасных станций, имеющихся в продаже, а также из подручных материалов и старых отслуживших свой срок приборов.
Термостол для паяльной станции можно изготовить из светильника или нагревателя с галогеновыми лампами, которые будут нагревать плату до необходимой температуры. Верхний нагреватель и придется приобрести из запасных частей, покупая их новыми или бывшими в употреблении.
Штатив для верхнего нагревательного блока можно изготовить из опоры от старой настольной лампы.
Для термостола необходимо запастись галогеновыми лампами и отражателями-рефлекторами. Их помещают в корпус, который можно изготовить самостоятельно из алюминиевого профиля и листового металла.
Кроме ламп, в корпусе необходимо предусмотреть место для крепления термопары, которая будет «снабжать» информацией о температуре ламп модуль управления.
Температура должна выдерживаться точно, чтобы платы не растрескивались от избыточного тепла и резких перепадов температуры.
Сборка
Инфракрасную головку мощностью около 400-450 Вт, необходимо закрепить на штативе, используя крепеж, элементы которого легко приобрести в торговой сети, для контроля температуры верхнего нагревательного узла необходимо применить вторую термопару.
Она должна быть установлена вместе с нагревателем. Кабель можно проложить в гибком металлорукаве. Штатив паяльной станции необходимо крепить таким образом, чтобы ИК-головка могла свободно перемещаться над всей поверхностью.
На корпусе термостола необходимо предусмотреть кронштейны для фиксации платы. Она должна располагаться на несколько сантиметров выше галогеновых ламп. Для кронштейнов можно применить подходящие алюминиевые профили.
Контроллер для инфракрасной паяльной станции помещается в корпус, который можно изготовить самостоятельно из листового металла, лучше из оцинкованной стали.
При необходимости в корпус можно встроить такие же вентиляторы охлаждения, какие используются в корпусе компьютера.
После сборки самой конструкции предстоит отладка всей схемы инфракрасной паяльной станции. Это производится опытным путем, многократно запуская схему и производя замеры. Процесс нелегкий, но после настройки он даст свои результаты – паяльная станция будет работать правильно.
Бесконтактный паяльник
Если острой потребности в использовании инфракрасной паяльной станции нет, то для пайки может быть с успехом применен инфракрасный паяльник. Внешне он похож на обычный с той разницей, что вместо жала имеет нагревательный элемент.
Применение и устройство
Инфракрасный паяльник используется в условиях, когда контакт с выводами компонентов недопустим. Удобно им пользоваться и для пайки радиодеталей, так как часто у обычного паяльника на жале образуется нагар, и соединения получаются некачественными. Нагар приходится счищать, а на эти действия уходит порой довольно много времени.
В условиях домашней мастерской можно сделать простейший самодельный инфракрасный паяльник из прикуривателя автомобиля. Нагревательный элемент этого устройства отлично подойдет для изготовления инструмента.
Так как для нормальной работы прикуривателя нужен постоянный ток напряжением 12 Вольт, соответствующий бортовой электросети автомобиля, понадобится электропреобразователь, чтобы можно было использовать бытовую сеть переменного тока. Для этих целей можно с успехом применить блок питания для корпусов компьютеров.
Изготовление
Чтобы собрать инфракрасный паяльник, необходимо извлечь нагревательный элемент из корпуса прикуривателя. Далее к его контактам необходимо присоединить питающие провода. К центральному контакту, соответствующему «плюсу» автомобильной сети, можно подвести любой медный провод в изоляции.
К «рубашке» элемента, контактирующей в автомобиле с массой, необходимо подвести медный одножильный провод сечением не менее 2,5 кв. мм. К этому проводу уже можно припаять другой гибкий медный проводник.
Соединение необходимо изолировать на расстоянии примерно 2-3 см от нагревательного элемента, одев на соединение термоусадочную трубку. ПВХ изоляционную ленту использовать не стоит, так как она может расплавиться.
Для корпуса инфракрасного паяльного инструмента необходимо использовать любой стержень из тугоплавкого материала. Можно даже использовать неисправный паяльник, закрепив нагревательный элемент прикуривателя на жало.
Для этой цели используют стальные затягивающиеся хомуты. При этом необходимо следить, чтобы два питающих провода не соприкасались друг с другом неизолированными отрезками. Устройство соединяется с блоком питания гибким кабелем или электрошнуром достаточной длины.
Очевидно, что использование такого паяльника возможно только при пайке неответственных соединений, так как контролировать характеристики в процессе работ крайне затруднительно.
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 три штуки последовательно, получившиеся три цепочки в параллель. 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
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.
Ноутбук был установлен в столовой в качестве фильмотеки для самого младшего члена семьи, который отказывается принимать пищу без любимых мультиков.
Около двух лет назад я разместил статью . Данная статья вызвала интерес у многих радиолюбителей. Но к сожалению после повторения ИК паяльной станции не обошлось без замечаний в плане работы станции, которые я постарался устранить в данной версии станции:
- применены аналоговые усилители термопары AD8495 со встроенной компенсацией холодного спая, в следствие чего увеличена точность показания температуры
- проблема с выходом из строя транзисторов нижнего нагревателя решена при помощи симисторного регулятора мощности
- доработана прошивка (которая совместима с прошлой версией станции). После запуска термопрофиль начинает выполняться с той температуры, до которой преднагрета плата, что экономит много времени. Отдельная благодарность за корректировку и адаптацию прошивки под китайские дисплеи.
- добавлен вакуумный пинцет
- корпус паяльной станции полностью переработан. Конструкция станции получилась очень симпатичной, более устойчивой и надежной, на рабочем столе занимает меньше места. В одном корпусе совмещено все необходимое, - нижний нагреватель, верхний нагреватель, вакуумный пинцет и сам контроллер.
Описание конструкции
Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор PT100. 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.
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 адаптации контроллера для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.
Контроллер начинает выполнять термопрофиль с той температура, до которой преднагрета плата. Это очень удобно, и позволяет оперативно перезапустить термопрофиль в случае, например, если была температура недостаточна для снятия чипа, то можно выбрать термопрофиль с температурой повыше, и тут же снять чип со второй попытки.
На схеме применен комбо силовой блок, состоящий из транзисторного ключа для верхнего нагревателя, и симисторного для нижнего нагревателя. Хотя, например можно использовать 2 транзисторных, или 2 симисторных ключа.
Я использовал 2 готовых модуля на AD8495 , купленных на Aliexpress. Правда модули нужно немного доработать. Смотрим фото ниже.
Не обращаем внимания на то, что модуль на втором фото повернут на 90 градусов. Пришлось развернуть, так как модули у меня упирались в силовой блок. Разъемы для термопар использованы заводские.
Тем, кто не планирует в дальнейшем использовать платиновый терморезистор, то часть схемы выделенную красной пунктирной линией можно не собирать.
Печатные платы силового блока и контроллера.
Для охлаждения силовых ключей я применил радиатор от видеокарты с активным охлаждением.
Далее на фото будет виден этап сборки паяльной станции, как конструктора. Все материалы куплены в крупном строймагазине. Передняя и задняя панель сделаны из стеклотекстолита, укрепленного алюминиевым уголком. Базальтовый картон служит в качестве теплоизоляционного материала. Нижний подогрев состоит из 9 галогенных ламп (1500вт 220-240в R7S 254мм) объединенных в 3 группы по 3 соединенных последовательно лампы.
Провод для 220В применен силиконовый, высокотемпературный.
Хороший вакуумный насос можно приобрести на Aliexpress за 400-500 рублей. Ориентир для поиска на фото ниже.
Изначально я планировал использовать паяльную станцию совместно и ИК стеклом над нижним нагревателем, что давало хорошие преимущества:
- красивый внешний вид
- плату (на стойках можно ложить прямо на стекло), как у станций Термопро
Но увы, недостатки оказались весомее:
- очень долгий нагрев (остывание) платы
- очень сильно разогревается корпус паяльной станции, к примеру без стекла корпус во время работы едва теплый. Так что от стекла пришлось отказаться.
С открученным штативом стекло легко вынимается, или вставляется в станцию. Так же вместо стекла можно вставить, например, сетку.
Внешний вид собранной станции.
Аксессуары, стойки, алюминиевый швеллер для стоек, ручка вакуумного пинцета, силиконовая трубка для пинцета, термопара.
Необходимые "ингредиенты" для изготовления ручки вакуумного пинцета. Использован смеситель от эпоксидного клея Момент в сдвоенном шприце. Алюминиевая трубка(в которой необходимо просверлить отверстие) и соединитель соответствующего диаметра для силиконовой трубки. Все вклеено в алюминиевую трубку эпоксидным клеем момент.
Настройка контроллера
Резистором R32 необходимо установить напряжение 5,12В на выходе U4. Резистором R28 настраиваем контрастность дисплея. Если не планируете использовать платиновый терморезистор, то настройка станции закончена.
Описание калибровки канала с платиновым терморезистором описано в статье первой версии станции.
Рекомендации
Верхний нагреватель необходимо устанавливать на высоте5-6 см от поверхности платы. Если в момент выполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя(включаем станцию с нажатым энкодером и устанавливаем максимальную 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. 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 обязательно
нужно 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 фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN в статье первой версии станции).
В общем смотрим видео ниже.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Е1 | Энкодер | 1 | В блокнот | |||
| U1, U2 | Операционный усилитель | AD8495 | 2 | В блокнот | ||
| U3 | Операционный усилитель | LM358 | 1 | В блокнот | ||
| U4 | Линейный регулятор | LM7805 | 1 | В блокнот | ||
| U5 | МК PIC 8-бит | PIC16F876A | 1 | В блокнот | ||
| U6 | МК PIC 8-бит | PIC12F683 | 1 | Допустима замена на PIC12F675, но не рекомендуется | В блокнот | |
| U7, U8 | Оптопара | PC817 | 2 | В блокнот | ||
| U9 | Оптопара | MOC3052M | 1 | В блокнот | ||
| LCD1 | LCD дисплей | VC20x4C-GIY-C1 | 1 | 20x4 на основе KS0066 (HD44780) | В блокнот | |
| Q1 | MOSFET-транзистор | TK20A60U | 1 | В блокнот | ||
| Z1 | Кварц | 16 МГц | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Выпрямительный диод | LL4148 | 1 | В блокнот | ||
| VD2 | Диодный мост | KBU1010 | 1 | В блокнот | ||
| VD3 | Стабилитрон | 24В | 1 | В блокнот | ||
| VD4 | Диодный мост | DB107 | 1 | В блокнот | ||
| T1 | Симистор | BTA41-600B | 1 | В блокнот | ||
| R9 | Платиновый терморезистор | PT100 | 1 | В блокнот | ||
| R2, R3, R6, R7, R26, R27 | Резистор | 10 кОм | 6 | В блокнот | ||
| R1, R5 | Резистор | 1 МОм | 2 | В блокнот | ||
| R4, R8 | Резистор | 100 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R10, R11 | Резистор | 4.7 кОм | 2 | Допуск 1% или лучше | В блокнот | |
| R12 | Резистор | 51 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R13, R32 | Подстроечный резистор | 100 Ом | 2 | Многооборотный | В блокнот | |
| R14, R15, R16, R17 | Резистор | 220 кОм | 5 | Допуск 1% или лучше | В блокнот | |
| R18 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R19 | Подстроечный резистор | 100 кОм | 1 | Многооборотный | В блокнот | |
| R20 | Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R21 | Резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R22 | Резистор | 510 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R23, R24 | Резистор | 47 кОм | 2 | Мощность 1Вт | В блокнот | |
| R25 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R28 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | Многооборотный | В блокнот | |
| R29 | Резистор | 16 Ом | 1 | Мощность 2Вт | В блокнот | |
| R30, R31 | Резистор | 2.7 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R33 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R34 | Резистор | 100 кОм | 1 | Мощность 1Вт (возможно придется подобрать номинал при настройке детектора нуля) | В блокнот | |
| R35 | Резистор | 47 кОм | 1 | возможно придется подобрать номинал при настройке детектора нуля | В блокнот | |
| R36 | Резистор | 470 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R37 | Резистор | 360 Ом | 1 | Мощность 1Вт | В блокнот | |
| R38 | Резистор | 330 Ом | 1 | Мощность 1Вт | В блокнот | |
| R39 | Резистор |
Loading...