Паяльник – незаменимый прибор для радиолюбителей и домашних умельцев. Часто возникает потребность паять в удалении от электророзетки 220 В и использовать для подключения, например, 12-вольтовый автомобильный аккумулятор. При пайке сверхминиатюрных устройств необходимы мини паяльники с особыми характеристиками. В связи с этим многие задаются вопросом, как сделать паяльник своими руками, получив удобный аппарат и сэкономив при этом средства.

Паяльник для SMD

Устройства SMD – это микросхемы в мобильных телефонах, ноутбуках или планшетах. Монтаж элементов схем ведется на площадке с контактами, где существует тепловой барьер для недопущения распространения тепла по дорожкам.

Требования к паяльнику для SMD:

1. Мощность не должна быть больше 10 Вт;
2. Температура паяльника не должна быть больше той, которую выдерживает элемент микросхемы;
3. Если жало чересчур холодное, то долгая процедура пайки может еще хуже повлиять на деталь из-за длительного времени теплового воздействия;
4. Надо добиться нагрева жала примерно на 40°C выше, чем температура, при которой плавится припой. Здесь главная помеха – инерция паяльника.

Материал для изготовления жала

Самое лучшее жало – медь никелированная, с присадками. Это самый дорогой материал и найти его для изготовления паяльника своими руками проблематично.

Жало из бронзы или латуни не подходит для пайки SMD плат, потому что оно обладает высокой тепловой инерцией.

У жала из меди тоже есть недостатки: небольшой срок службы из-за обгорания, но его элементарно можно менять. Зато медь обладает высокой теплопроводностью, и лучше материала для работ с миниатюрными платами нет.

Сделать мини паяльник своими руками можно из резистора МЛТ-0,5. Его трубка достаточно тонкая и не будет мешать нагревать жало.

Что необходимо подготовить:

• корпус от простой шариковой ручки;
• МЛТ-0,5 с сопротивлением от 5 до 10 Ом;
• кусок текстолита 1-3 см;
• проволока стальная 0,8 мм;
• проволока медная 1 мм.

Этапы изготовления

1. Зачистить резистор от краски острым предметом. Если счищается плохо, подключить к источнику тока для прогрева;

1. С одного конца резистора срезать вывод и просверлить отверстие, в которое вставляется отрезок медной проволоки – будущего жала паяльника. Второй вывод выпрямить и оставить, он будет служить одним токопроводом;

Важно! Жало должно входить в отверстие в керамическом корпусе, но не касаться стенок боковой металлической чашки. Для этого отверстие в чашке должно быть немного шире, чем в корпусе. Кстати, корпус с отверстиями существует только у отечественных резисторов.

1. По поверхности этой же металлической чашки делается пропил для укладки второго токопровода;
2. Второй токопровод изготавливается из стальной проволоки, которая сгибается так, чтобы в середине образовалось незамкнутое кольцо, плотно укладываемое в сделанный пропил;

1. В верхней части корпуса шариковой ручки либо какого-то другого подходящего полого пластмассового стержня должна быть установлена плата из двустороннего текстолита, которой придается необходимая форма;
2. Кольцо из стальной проволоки надевается на чашечку и припаивается для обеспечения хорошего контакта. Этот минусовой токопровод еще служит в качестве скрепляющего элемента;
3. К верхней части платы из текстолита припаиваются с двух сторон токопроводы, а к нижней части – проводники, которые продеваются в пластиковую трубку (корпус ручки);
4. Перед тем, как поставить жало, внутрь надо поместить крохотный осколок слюды, чтобы медь не соприкасалась с находящейся на другом конце чашкой резистора. Жало можно периодически заменять.

Для подводящего провода хорошо взять МГТФ. Его изоляция выдерживает случайное соприкосновение с нагревательным элементом. Пайка таким инструментом, изготовленным в домашних условиях, выполняется с обыкновенным припоем и флюсом. Самодельный паяльник запитывается от БП. Надо получить на выходе 7-10 В, в зависимости от сопротивления резистора. Неплохо использовать БП, где можно регулировать напряжение.

Паяльник из резистора

Проволочный резистор – это уже имеющийся нагреватель из нихрома. Он способен разогреться до 250°C, когда мощность рассеивается в окружающее пространство. Если установить жало, которое будет отводить тепло, резистор длительно выдерживает двукратную перегрузку по мощности. Жало при этом нагреется до 300°C. Можно и увеличить нагрев, создав трехкратную перегрузку, но тогда самодельный паяльник необходимо периодически (через 1,5 ч.) отключать.

При расчете паяльника учитывается сопротивление и мощность резистора. Резистор надо взять типа ПЭВ, старый, но еще выпускающийся. Они покрыты стекловидной эмалью, выдерживают многоразовый перегрев, могут только потемнеть.

Важно! Резисторы типа С5-35В, которые нельзя использовать, окрашены со всех сторон. Краска полностью не удаляется. Когда греется изготовленный из них прибор, краска плавится, жало может прикипеть навечно, без возможности замены.

Из резистора ПЭВ-10 можно сконструировать паяльник мощностью 30-40 Вт. При этом, если запитывать его от 12-вольтового источника, сопротивление должно быть примерно 5 Ом. Если прибор будет работать от сети 220 В, надо использовать ПЭВ-20 со значительно большим сопротивлением. Конструкция такого паяльника похожа по принципу, но отличается по исполнению.

Как сделать мини паяльник из резистора, питающийся от 12-вольтового источника напряжения, можно рассмотреть на примере:

1. Нужно подготовить конструкцию жала, чтобы оно вплотную вставлялось в керамический корпус. Берется медный стержень диаметром, примерно соответствующим размеру отверстия в корпусе, и высверливается с двух сторон: под жало, которым будет стержень несколько меньшего размера, и под болт для крепежа. В обоих отверстиях надо нарезать резьбу, как и на поверхности жала;

1. На большем стержне делается пропил, куда надевается кольцо для фиксации всей конструкции;
2. Теперь надо припаять электрический шнур к выводам резистора и сделать удобную ручку из изоляционного материала. Для защиты и укрепления медных выводов резистора сверху можно прикрепить на них металлические зажимные скобы.

Важно! Рабочий ток изготовленного мини паяльника не должен быть выше 1 А.

Это две самые простые конструкции электропаяльника. Опытные домашние мастера могут их усложнить, не используя резистор, а сделав нагревательный элемент самостоятельно.

Всем привет. На просторах интернета полным полно различных статей, видео уроков о том, как сделать своими руками сменные жала для паяльника. Но подвох в том, что все они рассчитаны на паяльники, где нагревательный элемент окружает жало, вместо того, чтобы располагаться внутри его.

Конечно же, в интернете можно было заказать оригинальные жала Hakko, но они слишком дорогие для меня (их стоимость чуть ли не приравнивается к стоимости самой паяльной станции). Что же касается жал YaXun, их также можно приобрести в инете, цены довольно демократичные, но я решил, что хочу сохранить свои деньги для чего-то другого (например, приобрести дополнительный инструмент)…

Эта статья рассчитана на людей, что используют паяльные станции в работе и/или для хобби и не хотят покупать новые жала из-за:

• экономии денег;
• желания сделать что-либо своими руками и использовать готовое изделие в дальнейшей работе.

Почему бы и нет, если мы могём)

В дополнение хочу сказать следующее, что изготовленные жала полностью совместимы с оригинальной паяльной станцией Hakko.

Шаг 1: Инструменты, материалы, техника безопасности

Постарался написать техпроцесс, как можно более проще. Чтобы каждый мог повторить уведенное, даже без использования электроинструмента.

Основные инструменты:

• Набор для нарезки резьбы (плашки и метчики);
• Грубый и мелкий напильники. Специально для тех, кто не собирается (не имеет возможности) использовать электроинструмент для заточки заготовок. Напильник может быть не совсем новым, медь мягкий металл, поэтому даже старый «лысеющий» инструмент отлично справится с этой задачей;
• Точилка для ножей небольшого диаметра, для стачивания внутренних изъянов медной трубки;
• Настольные тиски или зажимные клещи;
• Небольшой молоток.
• Двое плоскогубцев. Можно обойтись и одними, применив инженерный склад ума и заменив вторые плоскогубцы настольными тисками (зажимными клещами);
• Паяльник (с удаленным родным жалом);
• Линейка;
• Деревянная киянка;
• Ножовка по металлу. Полотно должно быть новым;
• Несколько старых отверток или шабер. Будем использовать их для очищения медной трубки. Поэтому лучше не брать любимые отвертки (применение будет жёстким);
• Средства индивидуальной защиты (пара хороших рабочих перчаток и защитные очки).

Материалы:

• Кусок медной трубки диаметром 8 мм (5/16 дюйма).
• Кусок одножильного медного провода диаметром около 4 мм (можно использовать латунный стержень того же диаметра).

Техника безопасности:

При работе с металлом и электроинструментом важно соблюдать 3 золотых правила:

• защищайте глаза;
• защищайте руки;
• работайте на свободной, устойчивой поверхности, а не на коленке, как некоторые привыкли делать (это я о себе).

Думаю не нужно напоминать о том, что следует держать руки по дальше от лица во время работы. Не забывайте мыть руки каждый раз после того, как прекращаете работу.

К электроинструменту нужно относится с уважением, ВСЕГДА надевайте защитные перчатки и очки, когда работаете с такими инструментами, как дрель со шлифовальной насадкой или настольным точилом.

Шаг 2: Подготовка материала

Предлагаю заготовки медных трубок называть «кожухами».

Первое, что следует сделать – это убедиться в том, что мы разровняли все согнутые участки и по возможности устранили любые неровности на трубке. Разогните её с помощью рук и доведите начатое слабыми ударами молотка/деревянной киянки.

Порежем трубу на заготовки. Длину всегда можно уменьшить (ножовкой или труборезом). Проявите осторожность при резке труб, защитив свои руки рабочими перчатками.

Порезанные заготовки медной жили (длиной 1.5-2.5 cм) будем называть «жалом» .

Перед тем как, резать проволоку на части, разровняем её (повторяем действия, что мы выполняли при подготовке медной трубки).

Нам нужно отрезать кусок проволоки длиной в диапазоне 15-30cм. Такая длина нужно для того, чтобы можно было комфортно работать с заготовкой (перемещать, крутить её) при формовке рабочей части.

Примечание: всё сказанное выше можно отнести и к латунному стержню.

Шаг 3: Изготавливаем «кожух»

Для кожухов будем использовать обрезки трубок длиной 2,5 см и диаметром 8мм (5/16 дюймов). Аккуратно отмерим отрезки нужной длинны, нанесём отметки на каждом 2,5 см участке (гвоздём или ножовочным полотном. Просто сделайте отчётливую царапину, в том месте, где будет необходимо произвести разрез) и используя ножовку отпилим трубки по отметке.

Пилим медленно, при этом следим за полотном. Оно может застрять или «выпрыгнуть» поцарапав металл или поранив вас. Надевайте защитные перчатки.

Как только отпилим кожух, начинается процесс удаления металлических «лохмотьев», что попала вовнутрь трубки, в момент резки. Возьмём отвёртку и зачистим место среза, прокручивая её и проверяя время от времени внутрянку трубки. Не забываем о том, что мы не расширяем отверстия, мы устраняем последствия распила металла (снимаем заусенцы).

Как только увидите, что внутренняя часть трубки чиста с обеих сторон, берём паяльник и пытаемся продеть нагревательный элемент в кожух. Он должен входить идеально, как бы это было в случае с оригинальным жалом.

После успешной примерки можно обработать кожух напильником, сгладив края. Не переусердствуйте, чтобы ненароком не сточить лишний слой металла. Всё должно быть в меру.

Шаг 4: Изготавливаем «жало»

Жало изготавливаем из медного/латунного прутка такого же диаметра, что и внутренний диаметр кожуха. Я не могу гарантировать, что другие металлы подойдут для роли жала или из них также легко сформировать форму рабочей области как из меди/латуни.

Длина жала должна лежать в пределах между 1.5 cм и 2.5 cм. Лучше сделать его длиннее, поскольку будем его обтачивать, формируя рабочую область, кроме этого со временем оно будет разрушаться, поэтому лучше заложить технологический запас прочности). При этом стараемся уложится в пределы 3 см, для сохранения высокого теплового КПД (коэффициента полезного действия).

Как говорил ранее, в описании техпроцесса, не следует спешить отрезать медную/латунную заготовку длиной именно 2,5 см. Для начала нужно сформировать жало. Но если в вашем распоряжении целая катушка медного кабеля, естественно нужно отрезать небольшой кусок для более удобной работы.

Напильник или настольное точило?

Формируем начальную заготовку жала конической формы. Сточим значительное количество металла. Можно добиться идеального исполнения используя простой напильник, но даже активно стачивая участки металла, это займёт у вас часы (первое жало я изготавливал используя лишь напильник, на это ушло 2 часа безостановочной заточки). Настоятельно рекомендую воспользоваться настольным точилом (на изготовление начальной заготовки уйдёт до 10 минут). Для тех же, кто захочет найти компромиссный третий вариант, предлагаю воспользоваться дрелью, с зажатой в цанговом патроне заготовкой, которая в свою очередь крепко зажата в тисках верстака. Обточка происходит с использованием старого доброго напильника (не забывает о средствах индивидуальной защиты).

Форма заготовки будет визуально напоминать хорошо заточенный карандаш. Будем работать медленно, сводя конус к вершине, формируя клинообразное жало. Из-за того, что использовал настольное точило, не мог фотографировать процесс обточки, всё потому что нужно было быть внимательным и использовать обе руки при работе.

Не забываем надевать перчатки и защитные очки при выполнении данной работы. Крошечные металлические кусочки будут вылетать на высокой скорости в сторону вашего лица и тела. Медь во время заточки быстро нагревается (нагревается очень сильно), — еще одна причина надеть перчатки и держать поблизости ёмкость с водой.

Чтобы сформировать конус, сначала сточим верхушку под углом в 45° градусов, не забываем о том, что нужно надавливать и прокручивать медный прут во время заточки для получения центрированного конуса. Как закончим с кончиком жала, переходим в центральную часть, уменьшая угол спуска. В завершении выходим на ровную поверхность. Важно добиться формы хорошо заточенного карандаша.

Конус должен иметь ровные спуски, если смотреть со стороны. Вы же не хотите сформировать «вулканический кратер» или «кругловатый бочонок». Если испортили заготовку, ничего страшного, просто продолжаем заточку поверхности, пока не будем довольны своим результатом.

Под конец, удерживаем жало на точиле по несколько секунд в одном положении без вращения, создавая таким образом ровный участок, после чего сделаем тоже самое на противоположной стороне, с тем же усилием и с той же продолжительностью. Можем завершить заточку или позже продолжить её, используя напильник, чтобы довести форму жала до совершенства.

Отрезаем лишнее и подчищаем хвосты

Используя ножовку отрезаем сформированную заготовку жала, помня о диапазоне длины 1.5-3 cм от самого жала. Я отрезал на отметке 2.2 cм. Также можно использовать тяжелые кусачки для того, чтобы отделить заготовку от основной жили (проще, чем использовать ножовку).

После того, как часть отделена, важно выровнять торец (звездный час напильника). Нужно добиться, чтобы жало стояло в вертикальном положении идеально. Причина в том, что жало в этом месте будет касаться нагревательного элемента, поэтому важно добиться, как можно лучшего контакта.

Убедитесь в том, что удалили всё лишнее и закруглили все края. Если вы стачивали медь грубым напильником, пройдитесь мелким напильником/надфилем, чтобы убрать оставшиеся следы от грубого инструмента. Также обработаем края торца заготовки жала, это поможет в следующем шаге.

Шаг 5: Нарезаем резьбу на жале и кожухе

Пришло время воспользоваться набором плашек и метчиков для нарезания резьбы. Я понимаю, что этот инструмент может быть дешевым и обыденным для многих, но я потратил дни на поиски необходимой мне плашки.

Почему именно нарезаем резьбу?

Потому, что это наиболее лучшее решение, которое я мог придумать. В моей первой попытке я попробовал расклепать обе части молотком, результат не радовал. Винтовое соединение самое крепкое.

У меня не было доступа/опыта работы со сварочным оборудованием. И я понимал, что задача по свариванию таких маленьких кусочков меди сложная даже для профессионалов.

Со временем жало придёт в негодность, будет трудно паять различные элементы и всё, что мне нужно будет сделать, — это просто открутить и заменить жало, сохранив кожух.

Начинаем нарезку с жала или кожуха (особой разницы нет). В одном или другом случае использовал зажимные клещи, но настоятельно рекомендую настольные тиски, они позволят использовать обе руки. В случае если вы будете использовать клещи, вам придется держать их, а это значительно усложнит работу.

Начнём с нарезания внутренней резьбы в кожухе при помощи метчика и ключа:

Обильно смочим внутреннюю поверхность кожуха маслом перед нарезкой резьбы.

В этом шаге деформируем трубку с одной стороны. Зафиксируем кожух смятой стороной в тисках/клещах.

Далее, убедитесь в том, что кожух направлен прямо вверх (вертикально), удерживая клещи одной рукой начинаем нарезать резьбу другой, с особой тщательностью следя за углом, под которым метчик входит в кожух. Вы же не хотите завалить резьбу?

В последствии, вы сможете разогнуть низ кожуха обратно (придав круглую форму) при помощи обычных клещей или настольных тисков.

Для того, чтобы не повредить поверхность жала воспользуемся небольшим фрагментом картона, в который следует обернуть заготовку (для защиты) при зажатии в клещах или тисках. Зафиксируем заготовку и начинаем нарезать резьбу при помощи плашки. Не забудьте о масле, перед началом нарезки. Следим за углом в 90 градусов во время нарезании резьбы.

Длина резьбы зависит от вашего желания (но не следует перебарщивать, используйте картинки, как справочный материал). Не пытаемся пока ничего скручивать. Сделаем это в следующем шаге после определенных действий.

Шаг 6: Жало и кожух – зачищаем и соединяем

Возьмём немного стальных опилок или просто стальную мочалку с кухни и почистим резьбу на жале. Сточим напильником любые острые углы внизу жала и любые изъяны на кожухе.

Возьмём точилку для ножей и обработаем внутреннюю часть кожуха, используя нагревательный элемент паяльника, как эталон.

Обернём губки плоскогубцев картоном и зажмём в них кожух с жалом, после чего попытаемся скрутить их вместе.

Вы будете ощущать небольшое сопротивление, из-за того, что резьба новая. Поэтому мы и используем 2 плоскогубцев, чтобы приложить силу при проходе всей резьбы, затем для раскручивания и снова для скручивания… пока не перестанем ощущать сопротивление и сможем вкручивать/выкручивать жало пальцами.

Вымоем жало и кожух раздельно с моющим средством. Нужно удалить, как можно больше масла. Протрём заготовки бумажным полотенцем и снова скрутим в их последний раз, перед тем, как время и флюс сделают своё черное дело.

Шаг 7: Полируем и покрываем никелем

Наконец, мы можем отполировать поверхность меди, удалив различные отметки.

После полировки жало готово к работе. Но исходя из своего опыта могу сказать следующее – такие жала долго не проживут… Другое дело жала, что покрыты металлом.

Никелирование.

Процесс никелирование на удивление простой, интересный и безопасный. По материалам также не сильно затратный.

Никелирование защитит инструмент от ржавчины и коррозии.

Никелировав жала вы не только улучшите их внешний вид, избежав отметок нагрева, но и увеличите срок их службы. Никель защитит медные жала от коррозии и наплавлений олова. А как никелировать, мы узнаем в следующей статье.

Спасибо за внимание)

Самый простой способ изготовления паяльника в бытовых условиях – с применением резистора. Собранный прибор будет предназначен для работы при напряжении в диапазоне 6-24 Вольт. Для сборки такого электрического инструмента подготовьте следующие приспособления и материалы:

• ПЭВ-резистор с ножками-выводами мощностью не более 7 Ватт и сопротивлением 20 Ом;
• пластина из текстолита;
• одно пружинное кольцо;
• провода питания;
• винты с шайбами;
• два прутка меди с различным сечением.

Совет. Первый толстый медный пруток должен соответствовать диаметру внутренней полости используемого резистора. Второй же должен быть тонким настолько, чтобы его жалом было удобно паять микросхемы.

Сборка электрического паяльника с резистором не потребует больших затрат времени. Так, сначала в торцевой грани толстого прутка из меди просверлите отверстие с мелкой резьбой под винт. В нескольких сантиметрах от противоположного торца по всему диаметру прутка вырежьте канавку и вставьте в нее пружинное кольцо – оно будет выполнять роль фиксатора.

Затем просверлите во второй торцевой грани толстого прутка отверстие под тонкий прутик и вставьте последний в полученную выемку – так вы получите стержень будущего паяльника. Далее установите стержень в резистор и зафиксируйте конструкцию винтиком с шайбой в заранее выполненном отверстии.

Вырежьте из текстолитовой пластины рукоятку для паяльника с посадками под резистор и провода. Винтиками закрепите ножки-выводы резистора на пластине, а затее подключите к ним провода питания.

Теперь осталось только скрутить самодельный электрический паяльник и проверить его на практике.

Инструкция №2: Паяльник с шариковой ручкой

Второй не совсем обычный, но такой же доступный способ соорудить паяльник своими руками – с применением шариковой ручки в роли рабочего корпуса. В данном случае вам потребуется:

• шариковая ручка;
• МЛТ-резистор мощностью не более 0,5 Ватт и сопротивлением 10 Ом;
• пластина из двухстороннего текстолита;
• провода питания;
• изолирующий материал – керамика или слюда;
• проволока из меди – 1 мм в диаметре;
• проволока из стали – 0,5-0,8 мм в диаметре.

Технология сборки паяльника:

Важно! Напряжение блока питания должно быть не выше 15 Вольт.

Как видите, сделать паяльник собственными руками под силу даже электрику-новичку, не имеющему профессиональных знаний и навыков в области электротехники. Перед вами две инструкции сборки инструментов разной сложности – подготовив все необходимые подручные средства и придерживаясь технологии, вы точно сможете смастерить функциональный прибор в домашних условиях.

Паяльник своими руками: видео

Паяльник является атрибутом любого радиолюбителя , начиная от профессионала и заканчивая тем , кто только начал . Сегодня в продаже можно найти паяльники или даже паяльные станции любых размеров . Но все они имеют один большой минус – они довольно грубы и у них большое расстояние от конца жала до края ручки . Такие габариты удобны при пайке больших деталей , но при работе с мелкими элементами подобные устройства неудобны , в силу того , что их очень тяжело позиционировать . Просмотрев в сети интернет схемы миниатюрных паяльников , я обнаружил , что многие из них обладают некоторыми недостатки в конструкциях : несменное жало , отсутствие заземления и многое другое . Поэтому решил попробовать создать более модернизированный “помощник ” начинающего радиолюбителя на основе нескольких инструкций . К особенностям нашего будущего паяльника можно отнести : малое расстояние от конца жала до края ручки (~30 –40 мм ), диаметр ручки (~15 мм ), возможность замены жала и нагревательных элементов (запаска ), легкость в изготовлении , при котором не понадобятся какое –либо специальные знания .

Самодельный миниатюрный низковольтный паяльник – чертеж

В качестве ручки была использована обычная кисточка , которая была предварительно отшлифована и отлакирована .
Для хорошего крепления проводов в ручке я использовал такой самодельный узел : в пустотелой заклепке сделал резьбу и вклеил ее в ручку . Здесь с помощью стопорного винта легко можно фиксировать кабель .
Далее перешел к изготовлению креплений для теплового экрана . Они были изготовлены также из пустотелых заклепок , но уже меньшего диаметра . В них была создана резьба М1 ,6 и приклеены в отверстия ручки .

Нагревательный элемент был взят из обычного недорогого китайского паяльника , после некоторых манипуляций с размерами , он идеально подошел к нашему устройству .

Данный элемент имеет мощность 7 Ватт и длину 6 ,5 мм . Питание осуществляется регулируемым БП – от 0 …18 Вольт . При этом температура нагрева может достигнуть 280 градусов
В заднюю часть ручки была вклеена обычная пружинка , которую можно позаимствовать у обычной шариковой ручки . Данная деталь необходима для защиты силового кабеля от излома .
Провод заземления и питания продет в кембрик . В основное отверстие вилки , которое предназначено для кабеля , запрессовано гнездо для заземления , а силовые кабели выведены через дополнительно е отверстие .
Как видно на картинке получившийся самодельный миниатюрный низковольтный паяльник по своим габаритам едва отливается от обычной авторучки .

Собрать паяльник своими руками домашних (и не только) мастеров побуждают прежде всего экономические соображения. Простой паяльник на 220 В для обычных мелких спаечных работ лучше, конечно, купить. Однако и его возможно доработать, не разбирая, чтобы продлить жизнь жала. Но вот «топор» на 150-200 Вт, которым можно паять металлические водопроводные трубы, стоит уже не 4,25, а вдесятеро больше. И не советских рублей, а вечнозеленых условных единиц. Та же проблема возникает, если паять нужно вне доступности электросети от автомобильных 12 В или карманного литий-ионного аккумулятора. Как самостоятельно сделать паяльник на такие случаи, и не только на такие, рассматривается в сегодняшней публикации.

Что такое smd

Sub Micro Devises, сверхминиатюрные устройства. Наглядно можно увидеть smd, открыв мобильный телефон, смартфон, планшет или компьютер. По технологии smd малюсенькие (возможно, меньше среза спички) компоненты без проволочных выводов монтируются пайкой на контактные площадки, по терминологии smd называемые полигонами. Полигон может быть с тепловым барьером, предотвращающим растекание тепла по дорожкам печатной платы. Тут опасность не только и не столько в возможности отслоения дорожек – от нагрева может порваться пистон, соединяющий слои монтажа, что приведет устройство в полную негодность.

Паяльник для smd должен быть не только микромощным, до 10 Вт. Запас тепла в его жале не должен превышать того, который может выдержать паяемая деталь. Но долгая пайка слишком холодным паяльником еще более опасна: припой все не плавится, но деталюшка-то греется. А на режим пайки существенно влияет наружная температура, и тем больше, чем меньше мощность паяльника. Поэтому паяльники для smd выполняются либо с ограничением времени и/или величины теплоотдачи при пайке, либо в оперативной, на протяжении текущей технологической операции, регулировкой температуры жала. Причем держать ее нужно на 30-40 градусов выше температуры плавления припоя с точностью буквально до 5-10 градусов; это т. наз. допустимый температурный гистерезис жала. Этому очень мешает тепловая инерция самого паяльника, и основная задача при конструировании такового – добиться его возможно меньшей постоянной времени по теплу, см. далее.

Сделать паяльник в домашних условиях возможно для любой из указанных целей. В т.ч. и мощный для пайки стального либо медного водопровода, и достаточно точный мини для smd.

Примечание: вообще-то в паяльнике жало это рабочая (залуживаемая) часть его стержня. Но, поскольку стержни бывают и другие разные, будем для ясности считать весь стержень жалом. Если рабочая часть паяльника насаживается на стержень, она называется наконечником. Примем, что наконечник со стержнем это тоже жало.

Самый простой

Пока не будем вдаваться в сложности. Допустим, нам нужен обычный паяльник на 220В без затей. Идем выбирать и видим, разница в ценах достигает 10 и более раз. Разбираемся – почему. Первое: нагреватель, нихромовый или керамический. Последний (не «альтернативный»!) практически вечен, но, если паяльник уронить на твердый пол, может расколоться. Жало паяльников на керамике обязательно несменное – значит, надо покупать новый. А нихромовый нагреватель, если паяльник не забывать включенным на ночь, служит более 10 лет; при эпизодическом пользовании – свыше 20. И в крайнем случае его можно перемотать.

Разница в цене сократилась теперь до 3-4 раз, в чем еще дело? В жале. Никелированное из меди со специальными присадками мало растворяется припоем и очень медленно пригорает в обойме паяльника, но стоит дорого. Латунное или бронзовое хуже греется, и паять им smd нельзя – температурный гистерезис никак не удается вогнать в норму вследствие много худшей, чем у меди, теплопроводности материала. Красномедное жало и съедается припоем, и довольно быстро распухает от окиси меди, но зато дешевле.

Примечание: жало из электротехнической меди (отрезок обмоточного провода) для обычного паяльника непригодно – быстро растворяется и обгорает. Однако для smd такое жало самое то, его теплопроводность максимально возможная, а тепловая инерция и гистерезис минимальны. Правда, менять его придется часто, но жало-то со спичку или меньше.

С обгоранием и распуханием красномедного жала можно бороться просто аккуратностью: окончив работу и дав паяльнику остыть, жало вынимают, обколачивают от окисла, постукивая о край стола, а канал обоймы паяльника продувают. С растворением припоем хуже: часто подтачивать жало неудобно и оно быстро срабатывается.

Сделать жало для паяльника из обычной красной меди в разы более стойким к действию расплавленного припоя можно, не заточив его рабочий конец, а проковав до нужной формы. Холодная медь отлично куется обычным слесарным молотком на наковальне настольных тисков. У автора этой статьи в древнем советском ЭПЦН-25 кованое жало сидит уже более 20 лет, хотя в работе этот паяльник бывает если не каждый день, то уж точно каждую неделю.

Простой из резистора

Расчет

Самый простой паяльник можно сделать из проволочного резистора, это готовый нихромовый нагреватель. Рассчитать его также несложно: при рассеивании номинальной мощности в свободном пространстве проволочные резисторы греются до 210-250 градусов. С теплоотводом в виде жала «проволочник» держит долговременную перегрузку по мощности в 1,5-2 раза; температура жала при этом будет не ниже 300 градусов. Ее можно повысить до 400, дав перегрузку по мощности в 2,5-3 раза, но тогда после 1-1,5 час работы паяльнику нужно будет давать остыть.

Рассчитывают необходимое сопротивление резистора по формуле: R = (U^2)/(kP), где:

R – искомое сопротивление;

U – рабочее напряжение;

P – требуемая мощность;

k – указанный выше коэффициент перегрузки по мощности.

Напр., нужен паяльник на 220 В 100 Вт для пайки медных труб. Теплоотдача большая, поэтому берем k = 3. 220^2 = 48400. kP = 3*100 = 300. R = 48400/300 = 161,3… Ом. Берем резистор на 100 Вт 150 или 180 Ом, т.к. «проволочников» на 160 Ом не бывает, этот номинал из ряда на 5% допуск, а «проволочники» не точнее 10%.

Обратный случай: есть резистор на мощность p, какой мощности из него можно сделать паяльник? От какого напряжения его запитывать? Вспоминаем: P = U^2/R. Берем P = 2 p. U^2 = PR. Берем из этой величины квадратный корень, получаем рабочее напряжение. Напр., есть резистор 15 Вт 10 Ом. Мощность паяльника выходит до 30 Вт. Берем квадратный корень из 300 (30 Вт*10 Ом), получаем 17 В. От 12 В такой паяльник разовьет 14,4 Вт, можно паять мелочь легкоплавким припоем. От 24 В. От 24 В – 57,6 Вт. Перегрузка по мощности почти в 6 раз, но изредка и недолго спаять этим паяльником что-то большое возможно.

Изготовление

Как сделать паяльник из резистора, показано на рис. выше:

• Подбираем подходящий резистор (поз. 1, см. также далее).
• Готовим детали жала и крепеж к нему. Под кольцевую пружину надфилем выбирается канавка на стержне. Под болт (винт) и наконечник делаются резьбовые глухие отверстия, поз. 2.
• Собираем стержень с наконечником в жало, поз.3.
• Закрепляем жало в резисторе-нагревателе болтом (винтом) с широкой шайбой, поз. 4.
• Крепим нагреватель с жалом к подходящей рукоятке любым удобным способом, поз. 5-7. Одно условие: термостойкость рукоятки не ниже 140 градусов, до такой температуры могут нагреваться выводы резистора.

Тонкости и нюансы

Описанный выше паяльник из резисторов на 5-20 Вт делали многие (в т.ч. и автор во дни пионерской молодости) и, попробовав, убеждались – работать им всерьез нельзя. Греется невыносимо долго, и паяет только мелочь тычком – слой керамики мешает теплопередаче от нихромовой спирали в жало. Именно поэтому нагреватели фабричных паяльников мотаются на слюдяные оправки – теплопроводность слюды на порядки выше. К сожалению, свернуть слюду в трубочку дома невозможно, да и мотать нихром 0,02-0,2 мм дело тоже не для каждого.

Но вот с паяльниками от 100 Вт (резисторы от 35-50 Вт) дело другое. Тепловой барьер из керамики в них относительно тоньше, слева на рис., а запас тепла в массивном жале на порядок больше, т.к. его объем растет по кубу размеров. Качественно пропаять стык медных труб 1/2″ 200 Вт паяльником из резистора вполне возможно. Особенно, если жало не сборное, а цельное кованое.

Примечание: проволочные резисторы выпускаются на мощность рассеяния до 160 Вт.

Только для паяльника надо искать резисторы старых типов ПЭ или ПЭВ (в центре на рис., в производстве до сих пор). Их изоляция остеклованная, выдерживает многократный нагрев до светло-красного без потери свойств, только темнеет, остывая. Керамика внутри чистая. А вот резисторы С5-35В (справа на рис.) крашеные, внутри тоже. Снять краску в канале полностью невозможно – керамика пористая. При нагреве краска обугливается и жало прикипает намертво.

Регулятор для паяльника

Пример с низковольтным паяльником из резистора приведен выше не зря. Резистор ПЭ (ПЭВ) из хлама или с железного базара чаще всего оказывается неподходящего номинала под наличное напряжение. В таком случае нужно делать регулятор мощности для паяльника. В наши дни это гораздо проще даже людям, имеющим об электронике самое смутное представление. Идеальный вариант – купить у китайцев (ну, Али Экспресс, а то как же) готовый универсальный регулятор напряжения и тока TC43200, см. рис. справа; стоит он недорого. Допустимое входное напряжение 5-36 В; выходное – 3-27 В при токе до 5 А. Напряжение и ток выставляются отдельно. Поэтому можно не только выставить нужное напряжение, но и регулировать мощность паяльника. Есть, напр., инструмент на 12 В 60 Вт, а сейчас нужно 25 Вт. Выставляем ток в 2,1 А, на паяльник пойдет 25,2 Вт и ни милливаттом больше.

Примечание: для использования с паяльником штатные многооборотные регуляторы TC43200 лучше заменить обычными потенциометрами с градуированными шкалами.

Импульсные

Многие предпочитают импульсные паяльники: они лучше подходят для микросхем и др. мелкой электроники (кроме smd, но см. и далее). В ждущем режиме жало импульсного паяльника или холодное, или немного подогревается. Паяют, нажав на кнопку пуска. Жало при этом быстро, за доли-единицы с, греется до рабочей температуры. Контролировать пайку очень удобно: растекся припой, выдавил из капли флюс – отпустил кнопку, жало так же быстро остыло. Нужно только успеть его убрать, чтобы не припаялось туда же. Опасность сжечь компонент, имея некоторый опыт, минимальна.

Типы и схемы

Импульсный разогрев жала паяльника возможен несколькими способами в зависимости от рода работы и требований к эргономике рабочего места. В любительских условиях, или мелкому ИП-одиночке импульсный паяльник удобнее и доступнее будет сделать по одной из след. схем:

1. С токоведущим жалом под током промышленной частоты;
2. С изолированным жалом и форсированным его разогревом;
3. С токоведущим жалом под током высокой частоты.

Электрические принципиальные схемы импульсных паяльников указанных типов приведены на рис: поз. 1 – с токоведущим жалом промышленной частоты; поз. 2 – с форсированным подогревом изолированного жала; поз. 3 и 4 – с токоведущим жалом высокой частоты. Далее мы разберем их особенности, достоинства, недостатки и способы реализации в домашних условиях.

50/60 Гц

Схема импульсного паяльника с жалом под током промышленной частоты наиболее проста, но это не единственное ее достоинство, и не главное. Потенциал на жале такого паяльника не превышает долей вольта, поэтому он безопасен для самых нежных микросхем. Пока не появились индукционные паяльники системы METCAL (см. далее), именно импульсниками промышленной частоты работала значительная часть монтажников на производстве электроники. Недостатки – громозкость, значительный вес и, как следствие, плохая эргономика: на смене длинее 4 час. работники уставали и начинали ошибаться. Но в любительском обиходе импульсных паяльников промышленной частоты до сих пор много: Зубр, Сигма (Sigma), Светозар и др.

Устройство импульсного паяльника на 50/60 Гц показано на поз. 1 и 2 рис. Видимо, ради экономии на издержках производства изготовители чаще всего применяют в них трансформаторы на сердечниках (магнитопроводах) типа П (поз 2), но это далеко не оптимальный вариант: чтобы паяльник паял как ЭПЦН-25, мощность трансформатора нужна 60-65 Вт. Вследствие большого поля рассеяния трансформатор на П-сердечнике в режиме КЗ сильно греется, а время разогрева жала доходит до 2-4 с.

Если П-сердечник заменить на ШЛ от 40 Вт с вторичной обмоткой из медной шины (поз. 3 и 4), то паяльник выдерживает часовую работу с интенсивностью 7-8 паек в минуту без недопустимого перегрева. Для работы в режиме периодических кратковременных КЗ число витков первичной обмотки увеличивают на 10-15% против расчетного. Данное исполнение выгодно и тем, что жало (медная проволока диаметром 1,2-2 мм) можно крепить непосредственно к выводам вторичной обмотки (поз. 5). Поскольку ее напряжение доли вольта, это еще увеличивает экономичность паяльника и удлиняет время его работы до перегрева.

С форсированным подогревом

Схема паяльника с форсированным подогревом особых пояснений не требует. В дежурном режиме нагреватель работает на четверти номинальной мощности, а при нажатии на пуск в него выбрасывается накопленная в батарее конденсаторов энергия. Отключая/подключая к батарее емкости, можно довольно грубо, но в допустимых пределах дозировать количество выделяемого жалом тепла. Достоинство – полное отсутствие наведенного потенциала на жале, если оно заземлено. Недостаток – на имеющихся в широкой продаже конденсаторах схема реализуема лишь для резисторных мини-паяльников, см. далее. Применяется в основном для эпизодических работ на не насыщенных компонентами платах гибридной сборки, smd + обычный печатный монтаж в сквозные пистоны.

На высокой частоте

Импульсные паяльники на повышенной или высокой частоте (десятки или сотни кГц) весьма экономичны: тепловая мощность на жале почти равна паспортной электрической инвертора (см. ниже). Также они компактны и легки, а их инверторы пригодны для питания резисторных мини-паяльников постоянного нагрева с изолированным жалом, см. далее. Нагрев жала до рабочей температуры – за доли с. В качестве регулятора мощности без доработок применим любой тиристорный регулятор напряжения 220 В. Могут быть запитаны постоянным напряжением 220 В.

Примечание: на мощность свыше ок. 50 Вт ВЧ импульсный паяльник делать не стоит. Хотя, напр. компьютерные ИПБ бывают мощностью до 350 Вт и более, но жало на такую мощность сделать практически невозможно – или не прогреется до рабочей температуры, или само расплавится.

Серьезный недостаток – на рабочих частотах сказывается влияние собственной индуктивности жала и вторичной обмотки. Из-за этого на жале на время более 1 мс может возникать наведенный потенциал свыше 50 В, что опасно для компонент КМОП (КМДП, CMOS). Также существенный недостаток – оператор облучается потоком мощности электромагнитного поля (ЭМП). Работать импульсным ВЧ паяльником мощностью 25-50 Вт можно не более часа в день, а до 25 Вт – не более 4-х час, но не более 1,5 час кряду.

Самый простой способ схемной реализации инвертора импульсного ВЧ паяльника на 25-30 Вт для обычных спаечных работ – на основе сетевого адаптера галогеновой лампы на 12 вольт, см. поз. 3 рис. со схемами. Трансформатор можно намотать на сердечнике из 2-х сложенных вместе колец К24х12х6 из феррита с магнитной проницаемостью μ не ниже 2000, или на Ш-образном магнитопроводе из такого же феррита сечением не менее 0,7 кв. см. Обмотка 1 – 250-260 витков эмалированного провода диаметром 0,35-0,5 мм, обмотки 2 и 3 – по 5-6 витков такого же провода. Обмотка 4 – 2 витка в параллель провода диаметром от 2 мм (на кольце) или оплетки от телевизионного коаксиального кабеля (поз. 3а), также запараллеленных.

Примечание: если паяльник более чем на 15 Вт, то транзисторы MJE13003 лучше заменить на MJE130nn, где nn>03, и поставить из на радиаторы площадью от 20 кв. см.

Вариант инвертора для паяльника до 16 Вт может быть выполнен на базе импульсного пускового устройства (ИПУ) для ЛДС или начинки перегоревшей лампочки-экономки соотв. мощности (не бейте колбу, там пары ртути!) Доработку иллюстрирует поз. 4 на рис. со схемами. То, что выделено зеленым, может быть различно в ИПУ разных моделей, но нам оно все равно. Нам нужно удалить пусковые элементы лампы (выделено красным на поз. 4а) и замкнуть накоротко точки А-А. Получим схему поз. 4б. В ней параллельно фазосдвигающему дросселю L5 подключается трансформатор на одном таком же кольце, как в пред. случае или на Ш-образном феррите от 0,5 кв. см (поз. 4в). Первичная обмотка – 120 витков провода диаметром 0,4-0,7; вторичная – 2 витка провода D>2 мм. Жало (поз. 4г) из такого же провода. Готовое устройство компактно (поз. 4д) и может быть помещено в удобный корпус.

Мини и микро на резисторах

Паяльник с нагревательным элементом на основе металлопленочного резистора МЛТ конструктивно аналогичен паяльнику из проволочного резистора, но выполняется на мощность до 10-12 Вт. Резистор работает с перегрузкой по мощности в 6-12 раз, т.к., во-первых, теплоотвод через относительно толстое (но абсолютно более тонкое) жало больше. Во-вторых, резисторы МЛТ физически в разы меньше ПЭ и ПЭВ. Отношение их поверхности к объему соотв. увеличивается и теплоотдача в окружающую среду относительно растет. Поэтому паяльники на резисторах МЛТ делаются только в вариантах мини и микро: при попытке увеличить мощность маленький резистор сгорает. Хотя МЛТ для спецприменения выпускаются на мощность до 10 Вт, своими силами реально сделать только паяльник на МЛТ-2 для мелких дискретных компонент (россыпи) и небольших микросхем, см. напр. видео ниже:

Видео: микро-паяльник на резисторах

Примечание: цепочка резисторов МЛТ может быть также использована в качестве нагревателя автономного аккумуляторного паяльника для обычных спаечных работ, см. след. ролик:

Видео: аккумуляторный мини-паяльник

Гораздо интереснее сделать мини паяльник из резистора МЛТ-0,5 для smd. Керамическая трубочка – корпус МЛТ-0,5 – очень тонкая и почти не препятствует теплопередаче на жало, но не пропустит тепловой импульс в момент касания полигона, отчего частенько сгорают компоненты smd. Подобрав жало (что требует довольно значительного опыта), smd таким паяльником можно не спеша паять, непрерывно контролируя в микроскоп процесс.

Процесс изготовления такого паяльника показан на рис. Мощность – 6 Вт. Нагрев либо непрерывный от инвертора из описанных выше, либо (лучше) с форсироваанным подогревом постоянным током от ИП на 12 В.

Примечание: как сделать усовершенствованный вариант такого паяльника с более широким диапазоном применения, подробно описано здесь – oldoctober.com/ru/soldering_iron/

Индукционные

Индукционный паяльник на сегодняшний день вершина технических достижений в области пайки металлов эвтектическими припоями. В сущности, паяльник с индукционным нагревом это миниатюрная индукционная печь: ВЧ ЭМП катушки-индуктора поглощается металлом жала, которое при этом греется вихревыми токами Фуко. Изготовить своими руками индукционный паяльник не так уж сложно, если есть в распоряжении источник токов ВЧ, напр. компьютерный импульсный блок питания, см. напр. сюжет

Видео: индукционный паяльник

Однако качественно-экономические показатели индукционных паяльников для обычных спаечных работ невысоки, чего не скажешь об их вредном влиянии на здоровье. Фактически единственное их преимущество – прикипевшее к обойме в корпусе жало можно выдирать, на опасаясь порвать нагреватель.

Гораздо больший интерес представляют индукционные мини-паяльники системы METCAL. Их внедрение на производстве электроники позволило уменьшить процент брака из-за ошибок монтажников в 10000 раз (!) и удлинить рабочую смену до нормальной, причем работники расходились после нее бодрыми и дееспособными во всех прочих отношениях.

Устройство паяльника типа METCAL показано слева вверху на рис. Изюминка – в ферроникелевом покрытии жала. Паяльник питается ВЧ точно выдержанной частоты 470 кГц. Толщина покрытия выбрана такой, что на данной частоте вследствие поверхностного эффекта (скин-эффекта) токи Фуко сосредотачивались только в покрытии, которое сильно греется и передает тепло в жало. Самое жало оказывается заэкранированным от ЭМП и наведенные потенциалы на нем не возникают.

Когда покрытие прогреется до точки Кюри, выше которой по температуре ферромагнитные свойства покрытия исчезают, оно поглощает энергию ЭМП гораздо слабее, но ВЧ в медь все равно не пускает, т.к. электрическую проводимость сохраняет. Остыв ниже точки Кюри само по себе или вследствие оттока тепла на пайку, покрытие вновь начинает интенсивно поглощать ЭМП и подогревает жало. Таким образом, жало держит температуру, равную точке Кюри покрытия с точностью буквально до градуса. Тепловой гистерезис жала при этом ничтожен, т.к. определяется тепловой инерцией тонкого покрытия.

Во избежание вредного влияния на людей паяльники выпускаются с несменными жалами, наглухо закрепленными в картридже коаксиальной конструкции, по которому и подводится к катушке ВЧ. Картридж вставляется в ручку паяльника – держатель с коаксиальным разъемом. Картриджи выпускаются типов 500, 600 и 700, что соответствует точке Кюри покрытия в градусах Фаренгейта (260, 315 и 370 градусов Цельсия). Основной рабочий картридж – 600; 500-м паяют особо мелкие smd, а 700-м крупные smd и россыпь.

Примечание: чтобы перевести градусы Фаренгейта в Цельсия, нужно от фаренгейтов отнять 32, умножить остаток на 5 и поделить на 9. Если надо наоборот, к цельсиям добавляем 32, результат множим на 9 и делим на 5.

Все замечательно в паяльниках METCAL, кроме цены картриджа: за «(название фирмы) новый, хороший» – от $40. «Альтернативные» в полтора раза дешевле, но вырабатываются вдвое быстрее. Сделать самому жало METCAL нереально: покрытие наносится напылением в вакууме; гальваническое при температуре Кюри мгновенно отслаивается. Посаженная на медь тонкостенная трубка не обеспечит абсолютного теплового контакта, без чего METCAL превращается просто в плохой паяльник. Тем не менее, сделать самому почти полный аналог паяльника METCAL, причем со сменным жалом, хоть и трудно, но возможно.

Индукционный для smd

Устройство самодельного индукционного паяльника для микросхем и smd, по рабочим качествам аналогичного METCAL, показано справа на рис. Когда-то похожие паяльники применялись на спецпроизводстве, но METCAL их полностью вытеснили благодаря лучшей технологичности и большей рентабельности. Однако для себя такой паяльник сделать можно.

Его секрет – в соотношении плеч наружной части жала и выступающего из катушки внутрь хвостовика. Если оно такое, как показано на рис. (приблизительно), а хвостовик покрыт теплоизоляцией, то тепловой фокус жала не выйдет за пределы обмотки. Хвостовик будет, конечно, горячее кончика жала, но их температуры будут меняться синхронно (теоретически термогистерезис нулевой). Раз настроив автоматику с помощью дополнительной термопары, измеряющей температуру кончика жала, дальше можно паять спокойно.

Роль точки Кюри играет таймер. Сигналом от терморегулятора на подогрев он обнуляется, напр., открыванием ключа, шунтирующего накопительную емкость. Запускается таймер сигналом, свидетельствующим о фактическом начале работы инвертора: напряжение с дополнительной обмотки трансформатора из 1-2 витков выпрямляется и разблокирует таймер. Если паяльником долго не паяют, таймер спустя 7 с выключит инвертор, пока жало не остынет и терморегулятор не выдаст новый сигнал на подогрев. Суть здесь в том, что термогистерезис жала пропорционален отношению времен выключенного и включенного нагрева жала O/I, а средняя мощность на жале обратному I/O. До градуса такая система температуру жала не держит, но +/–25 Цельсия при рабочей жала 330 обеспечивает.

В заключение

Так какой же паяльник делать? Мощный из проволочного резистора однозначно стоит: расходов на него всего ничего, есть не просит, а выручить может основательно.

Стоит также сделать, чтобы был на хозяйстве, простой паяльник для smd из резистора МЛТ. Кремниевая электроника выдохлась, она в тупике. Квантовая уже на подходе, и вдали явственно замаячила графеновая. Напрямую с нами та и другая не сопрягаются, как компьютер через экран, мышку и клавиатуру или смартик/планшетка через экран и сенсоры. Поэтому кремниевое обрамление в устройствах будущего останется, но исключительно smd, а теперешняя россыпь покажется чем-то вроде радиоламп. И не думайте, что это фантастика: всего 30-40 лет тому назад ни один фантаст до смартфона не додумался. Хотя первые образцы мобильников тогда уже были. А утюг или пылесос «с мозгами» тогдашним мечтателям и в дурном сне в голову не пришли бы.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)