Температура жала паяльника 100 вт

Пая́льник — ручной инструмент, применяемый при лужении и пайке для нагрева деталей, флюса, расплавления припоя и внесения его в место контакта спаиваемых деталей. Рабочая часть паяльника, обычно называемая жалом, нагревается пламенем (например, от паяльной лампы) или электрическим током.

Содержание

Разновидности [ править | править код ]

Паяльники с периодическим нагревом [ править | править код ]

• Молотковые и торцевые паяльники представляют собой массивный рабочий наконечник, закрепленный на относительно длинной металлической рукоятке, длина которой обеспечивает безопасность в обращении с инструментом. Для выполнения нестандартных работ паяльники подобного типа снабжаются фасонными наконечниками. Нагрев этих паяльников осуществляется внешними источниками тепла — главным образом огонь от газовых или бензиновых горелок [1] . Это наиболее старый вид паяльников, известен с античных времён.
• Дуговой паяльник — нагрев паяльника осуществляется электрической дугой, периодически возбуждаемой между угольным электродом, помещенным внутри паяльника, и наконечником. Дуговой паяльник массой 1 кг нагревается до температуры 500 °C при напряжении 24 В в течение 3 мин, потребляемая мощность 1,5—2,0 кВт.

Паяльники с постоянным нагревом [ править | править код ]

• Электропаяльники имеют встроенный электронагревательный элемент, работающий от электросети, от понижающего трансформатора либо от аккумуляторов.
• Газовые — паяльники со встроенной газовой горелкой (горючий газ подаётся из встроенного баллончика со сжиженным газом, или, реже, газ подаётся по шлангу от внешнего источника).
• Паяльники, работающие на жидком топливе — схожи с газовыми, но нагрев осуществляется пламенем сгорающего жидкого топлива.
• Термовоздушные — в них нагрев деталей, расплавление припоя происходит путём обдува их струёй горячего воздуха. В этом он напоминает промышленный фен, но, в отличие от него, используется тонкая струя воздуха.
• Инфракрасные — нагревание осуществляется источником инфракрасного излучения.

Описание типов паяльников [ править | править код ]

Паяльные станции [ править | править код ]

При сборке электроприборов и электронных устройств в промышленности и лабораторных условиях используются паяльные станции, предоставляющие дополнительные возможности и удобства для пайки, в первую очередь, термостатирование жала паяльника с возможностью оперативной установки различных значений температуры. Кроме того, существуют паяльные станции для пайки горячим воздухом или ИК-излучением, демонтажа (оснащенные отсосом припоя), с устройствами автоматической подачи припоя и флюса и т. п.

В основе конструкции паяльника с внутренним нагревателем — миниатюрный нагревательный элемент, помещаемый в отверстие, высверленное в жале. Таким образом, он максимально приближен к точке пайки, а потери тепла сведены к минимуму. Часто в качестве нагревательного элемента используется пленочный нагреватель на керамической подложке, помещенный в герметичный корпус из теплопроводной керамики. Достоинствами такого нагревателя являются продолжительный срок службы и надежная изоляция жала. Такие паяльники обычно снабжаются датчиком температуры и используются в составе паяльных станций.

Стержневой паяльник [ править | править код ]

Конструкция наиболее распространенного в быту варианта электропаяльника представляет собой металлический кожух, снабженный пластмассовой или деревянной рукояткой, в который помещен трубчатый нагревательный элемент (нагреватель). Внутрь нагревателя одним концом помещен сменный, обычно медный стержень («жало»), заточенный на выступающем наружу конце под конус или двугранный угол. Выступающий конец жала — рабочий конец, залуживается.

Нагреватель представляет собой намотанную на трубку из керамики или металлическую трубку обёрнутую листовой слюдой проволоку из нихрома или другого сплава с высоким удельным сопротивлением и устойчивостью к окислению при высокой температуре.

В современных паяльниках такого типа иногда используется пленочный нагреватель, напыленный на керамическое трубчатое основание, либо керамический объемный нагреватель. Нагреватель подключен к токоведущему шнуру, проходящему сквозь ручку и подключаемому к сети или понижающему трансформатору.

Существует вариант конструкции, в котором внутрь нагревательного элемента помещен металлический сердечник, снабженный резьбовым отверстием, в которое ввинчивается сменное жало.

Работа со стержневым паяльником

После включения и нагрева конца жала свыше температуры плавления припоя (около 5—6 минут) паяльник готов к работе.

Перед пайкой на соединяемое место наносят флюс, растворяющий окисные плёнки на поверхности деталей, что обеспечивает лучшее смачивание поверхности металла припоем.

В качестве флюса для пайки мелких деталей из меди и сплавов на основе меди, лужёных стальных деталей часто используется канифоль или её спиртовый раствор. Для других металлов и сплавов могут использоваться иные (активные) флюсы, например, ортофосфорная кислота или водный раствор хлорида цинка. После пайки с применением активных флюсов паяный шов тщательно отмывают от остатков флюса, во избежание коррозии.

При пайке электронных (например, печатных плат) и электрических приборов активные флюсы не применяют, так как даже следы неотмытого флюса, из-за его электропроводности и гигроскопичности, могут полностью нарушить работу устройства. При пайке этих устройств применяют неэлектропроводные флюсы, наиболее популярны канифоль или спирто-канифольный флюс.

При первом включении новый, ранее не включавшийся паяльник дымит с характерным запахом гари, что проходит через несколько минут. Это не является признаком неисправности и происходит из-за выгорания клейкой ленты или клейкого слоя, которым были склеены листы слюды при изготовлении нагревателя и следов смазки на деталях паяльника. Некоторые виды изделий в процессе изготовления покрываются специальной краской, предохраняющей металлический кожух от коррозии во время хранения в торговой сети и на складах. Такая окраска легко удаляется после первичного прогревания.

Мощность и рабочая температура жала некоторых паяльников со временем незначительно падают, так как происходит поверхностное окисление проволоки нагревательного элемента, что вызывает уменьшение её сечения. Для компенсации этого диаметр проволоки при изготовлении паяльника изначально выбирают немного большим [ источник не указан 2371 день ] , а для поддержания нужной температуры, при ответственных пайках, используют внешний регулятор напряжения, например, автотрансформатор или реостат или термостатируют жало регулятором температуры.

Импульсный паяльник [ править | править код ]

Импульсный паяльник — одна из разновидностей бытового паяльника, представляет собой инструмент в форме пистолета, на конце которого находятся 2 электрических контакта и почти всегда источник подсветки зоны пайки. Контакты соединены со вторичной обмоткой трансформатора, расположенного в корпусе паяльника, причем эта обмотка имеет всего 1 или 2 витка из толстого медного провода. К зажимам контактов присоединен кусок толстой (1—2 мм) медной проволоки длиной 3—5 см, являющейся одновременно нагревательным элементом и жалом паяльника. При включении инструмента клавишей, расположенной на корпусе, ток вторичной обмотки, достигающий несколько десятков ампер, быстро, за несколько секунд, разогревает медную проволоку до рабочей температуры. В импульсных паяльниках вместо массивного трансформатора, работающего на промышленной частоте (50—60 Гц), используется импульсный электронный преобразователь, с частотой преобразования в десятки кГц, что позволяет уменьшить их массу и габариты и сделать их использование значительно более удобным.

Индукционный паяльник [ править | править код ]

В индукционных паяльниках нагрев жала осуществляется путём подведения к нему энергии в виде высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого катушкой-индуктором. Внутри жала расположен ферромагнитный сердечник, нагревающийся за счет потерь на гистерезис и, в меньшей степени, за счет вихревых токов. В таких паяльниках нагревается только жало, что позволяет сделать паяльник предельно легким и миниатюрным. Термостабилизация таких паяльников может осуществляться как традиционным способом (с помощью термопары или терморезистора, контактирующего с жалом), так и путём выбора материала ферромагнитного сердечника с температурой Кюри, равной необходимой температуре жала. При достижении этой температуры сердечник теряет свои ферромагнитные свойства и подвод энергии за счет перемагничивания прекращается.

Области применения [ править | править код ]

Электропаяльники малой мощности (5—40 Вт) обычно используются для пайки электронных компонентов при помощи легкоплавких оловянно-свинцовых припоев; это основной инструмент электромонтажника и электромеханика.

Мощные электропаяльники (100 и более Вт) используются для пайки и лужения массивных деталей.

Термостабилизация жала позволяет использовать паяльники большой (50—100 Вт и более) мощности и при пайке электронных компонентов без риска их перегрева — это полезно при работе с многослойными печатными платами, а также при демонтаже многовыводных ИС.

Паяльники для монтажа и ремонта электронных устройств часто изготовляются на низкие рабочие напряжения, от 12 до 42 В. Наиболее распространенное напряжение питание низковольтных паяльников 36 В, в настоящее время уступает место стандарту 42 В. Питают низковольтный паяльник через понижающий трансформатор. Основная причина разработки низковольтных паяльников возникла в связи с необходимостью обеспечить защиту от поражения электротоком оператора. Вторая, не менее важная причина заключается в том, что пониженное напряжение значительно снижает вероятность повреждения полупроводниковых электронных компонентов ёмкостными наводками, амплитуда которых на жале обычного паяльника на 220 В достигает десятков, а то и 150 вольт, даже при отличной изоляции нагревателя. Применение разделительных трансформаторов 220 В / 220 В совместно с паяльниками на 220 В для гальванической развязки от сети широкого распространения не нашло. К достоинствам низковольтных паяльников следует отнести их большую по сравнению с 220-вольтовыми долговечность и ремонтопригодность (нагревательный элемент нихромовых паяльников намотан меньшим количеством провода большего диаметра). Большая часть низковольтных паяльников поступает в продажу в комплекте с трансформаторным блоком питания: заводы изготовители именуют их сетевыми трансформаторными паяльниками. Некоторые их разновидности представляют собой ручку-пистолет с укрепленной на ней сетевым понижающим трансформатором. Его вторичная обмотка — это всего один-два витка толстого медного провода. К концам этой обмотки подключено жало-нагревательный элемент. К сети первичная обмотка трансформатора подключается только на время пайки, с помощью кнопки-клавиши. По внешнему виду такие сетевые трансформаторные паяльники с повторно-кратковременным режимом работы весьма схожи с более современными импульсными, отличающимися наличием высокочастотного преобразователя.

Для максимальной защиты от поражения электротоком, а также статического электричества и электромагнитных наводок жала паяльников в ряде случаев заземляют, уравнивая потенциалы жала, рабочей поверхности, монтируемой конструкции, а также оператора (для заземления тела человека используется заземляющий браслет, подключенный через защитный токоограничивающий резистор с номиналом порядка 1 МОм).

Следует предостеречь против распространённой ошибки: питания паяльника при работе с электронными устройствами от тиристорного регулятора напряжения — диммера. Выходное напряжение такого регулятора имеет несинусоидальную форму с крутыми фронтами в моменты открытия тиристора, и следовательно, имеет большой уровень высокочастотных гармоник. Это ведёт к появлению импульсов напряжения большой амплитуды на жале (ёмкостная наводка через ёмкость нагреватель — жало), способных вывести из строя многие полупроводниковые приборы и микросхемы, особенно это относится к приборам с изолированным затвором.

Также возрастает вероятность пробоя изоляции между нагревательным элементом паяльника и жалом, особенно если она слюдяная.

Все паяльщики, использующие простые паяльники с медным жалом сталкиваются с необходимостью периодически заправлять жало паяльника. Оно выгорает из за длительного перегрева. При этом, чем мощнее паяльник, тем быстрее выгорает жало.

Вот и жало моего сто ваттного паяльника выгорает буквально за пару часов. Стоит включить его в сеть после правки жала и тут же чернеет ровная луженная поверхность. Через время на жале паяльника появляются кратеры и выбоины. Таким паяльником неудобно пользоваться и приходится опять брать в руки напильник и заправлять жало. Сто Ватт мощности на жале нужны периодически, непосредственно при пайке, да и то не всегда. А при «простое» и вовсе достаточно поддерживать температуру пятидесяти процентной мощностью.

Так как же решить проблему с выгоранием жала паяльника?

Самым простым решением, позволяющим не перегревать паяльник, является возможность его включение через диод, и лишь при необходимости переключать паяльник в обход диода на полную мощность. Для этого нужен только диод, выключатель- бегунок от торшера, пара светодиодов и резистор на 100 кОм для питания этих светодиодов.

Таким образом мы имеем переключатель, который определяет режим работы паяльника — 100% или 50% от его мощности.

Схема регулятора паяльника:

Всё устройство собирается непосредственно в корпусе бегунка по нижеприведенной схеме. На клеммы выключателя садится диод. Для 100 Вт паяльника диод должен быть на ток не менее 0,5 Ампер. Я же взял диод RL207. Он рассчитан на ток 2 А. Такого запаса вполне достаточно для надежной работы. Светодиоды включены параллельно, но во встречной полярности (см. схему!) Благодаря этому и достигается селективная их работа. Они выводятся наружу корпуса. При включенном выключателе на паяльник поступает переменное напряжение 220 вольт и горят оба светодиода. При размыкании выключателя, на паяльник поступает постоянное напряжение, половина синусоиды от 220 вольт , т.е 110 вольт (либо положительные, либо отрицательные полуволны) и горит один светодиод. Этим и достигается уменьшение температуры на жале паяльника. То есть при пайке нужно самому выбирать режим нагрева. Например, при лужении кастрюль нужна полная мощность, а при лужении небольшой платы достаточно и половины. В результате даже такой ручной регулировки жало практически не изнашивается, да и сам паяльник прослужит дольше. Главное, помнить что не желательно оставлять паяльник на долго включенным на полную мощность.

Автор данной статьи, Л. ЕЛИЗАРОВ, из г. Макеевка Донецкой обл., предлагает доступное для повторения радиолюбителями устройство для поддержания оптимальной температуры жала паяльника путём измерения сопротивления его нагревателя во время периодических кратковременных отключений его от сети.

На страницах радиотехнических журналов неоднократно публиковались различные устройства управления температурой жала паяльника, использующие нагреватель паяльника в качестве датчика температуры и поддерживающие её на заданном уровне. При ближайшем рассмотрении оказывается, что все эти регуляторы являются всего лишь стабилизаторами тепловой мощности нагревателя. Они, конечно, дают определённый эффект: меньше выгорает жало и паяльник не так сильно перегревается, пока лежит на подставке. Но это ещё далеко до управления именно температурой жала.

Рис. 1. Графики изменения температуры

Рассмотрим кратко динамику тепловых процессов в паяльнике. На рис. 1 представлены графики изменения температуры нагревателя и жала паяльника с момента выключения нагревателя. На графиках видно, что в первые доли секунды разность температур настолько велика и непостоянна, что температуру нагревателя в этот момент никак нельзя использовать для точного определения температуры жала, а именно так работают все ранее опубликованные регуляторы, в которых нагреватель используют в качестве датчика температуры. Из рис. 1 видно, что кривые зависимости температуры жала и нагревателя от времени его выключения только через две и тем более три-четыре секунды достаточно сближаются для того, чтобы с достаточной точностью интерпретировать температуру нагревателя как температуру жала. Кроме того, разность температур становится не только малой, но и практически постоянной. По мнению автора, именно регулятор, измеряющий температуру нагревателя через определённое время после его отключения, способен более точно управлять температурой жала.

Интересно сравнить достоинства такого регулятора с паяльной станцией, использующей датчик температуры, встроенный в жало паяльника. В паяльной станции изменение температуры жала паяльника сразу вызывает реакцию устройства управления, причём повышение температуры нагревателя пропорционально изменению температуры жала. Волна изменения температуры доходит до жала паяльника через 5. 7 с. При изменении температуры жала обычного паяльника волна изменения температуры идёт от жала к нагревателю (при близких теплодинамических параметрах — 5. 7 с). Его узел управления сработает через 1.. .7 с (это зависит от установленного температурного порога включения) и поднимет температуру нагревателя. Обратная волна изменения температуры достигнет жала паяльника через те же 5. 7 с. Отсюда следует, что время реакции обычного паяльника, использующего нагреватель в качестве датчика температуры, в 2. 3 раза больше, чем у паяльника паяльной станции с датчиком температуры, встроенным в жало.

Очевидно, что у паяльной станции перед паяльником, использующим нагреватель в качестве датчика температуры, есть два основных преимущества. Первое (малозначительное) — цифровой индикатор температуры. Второе — датчик температуры, встроенный в жало. Цифровой индикатор сначала просто интересен, а потом регулирование идёт всё равно по принципу "чуть больше, чуть меньше".

У паяльника, использующего нагреватель в качестве датчика температуры, перед паяльной станцией преимущества следующие:
— блок управления не загромождает пространство на столе, так как он может быть встроен в небольшой по размерам корпус в виде сетевого адаптера;
— меньшая стоимость;
— блок управления можно использовать практически с любым бытовым паяльником;
— простота повторения, посильная и начинающему радиолюбителю.

PW,Вт	RX,Ом	RГ,Ом	RГ-RX,Ом
18	860	1800	940
25	700	1700	1000
30	1667	1767	100
40	1730	1770	40
80	547	565	18
100	604	624	20

Рассмотрим конструктивные особенности паяльников разных конструкций и мощности. В таблице представлены значения сопротивлений нагревателей различных паяльников, где Pw — мощность паяльника, Вт; Rx — сопротивление нагревателя холодного паяльника, Ом; Rr — сопротивление горячего после прогрева в течение трёх минут, Ом. По разности этих температур видно, что ТКС нагревателей могут отличаться в 50 раз. Паяльники с большим ТКС имеют керамические нагреватели, хотя бывают и исключения. Паяльники с малым ТКС — устаревшей конструкции с нагревателями из нихрома. Необходимо отдельно заметить, что в некоторых паяльниках может быть встроен диод — датчик температуры, и один паяльник мне попался совсем интересный: в одной полярности включения ТКС у него был положительный, а в другой — отрицательный. В этой связи сопротивление паяльника надо сначала измерить в холодном и горячем состояниях с тем, чтобы подключить его к регулятору в правильной полярности.

Схема регулятора представлена на рис. 2. Длительность включённого состояния нагревателя фиксирована и составляет 4. 6 с. Длительность выключенного состояния зависит от температуры нагревателя, конструктивных особенностей паяльника и регулируется в интервале 0. 30 с. Может возникнуть предположение, что температура жала паяльника постоянно "качается" вверх и вниз. Измерения показали, что изменение температуры жала под воздействием управляющих импульсов не превышает одного градуса, и объясняется это значительной тепловой инерционностью конструкции паяльника.

Рассмотрим работу регулятора. По известной схеме на выпрямительном мосте VD6, гасящих конденсаторах С4, С5, стабилитронах VD2, VD3 и сглаживающем конденсаторе С2 собран источник питания узла управления. Сам узел собран на двух ОУ, включённых компараторами. На неинвертирующий вход (вывод 3) ОУ DA1.2 подано образцовое напряжение с резистивного делителя R1R2. На его инвертирующий вход (вывод 2) подано напряжение с делителя, верхнее плечо которого состоит из рези-стивной цепи R3—R5, а нижнее — нагревателя, подключённого к входу ОУ через диод VD5. В момент включения питания сопротивление нагревателя понижено и напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 меньше напряжения на неинвертирующем. На выходе (вывод 1) DA1.2 будет максимальное положительное напряжение. Выход DA1.2 нагружен последовательной цепью, состоящей из ограничительного резистора R8, светодиода HL1 и встроенного в оптрон U1 излучающего диода. Све-тодиодНЫ сигнализирует о включении нагревателя, а излучающий диод оптрона открывает встроенный фотосимистор. Выпрямленное мостом VD7 напряжение сети 220 В поступает на нагреватель. Диод VD5 будет закрыт этим напряжением. Высокий уровень напряжения с выхода DA1.2 через конденсатор СЗ воздействует на инвертирующий вход (вывод 6) ОУ DA1.1. На его выходе (вывод 7) возникает низкий уровень напряжения, которое через диод VD1 и резистор R6 уменьшит напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 ниже образцового. Это обеспечит поддержание высокого уровня напряжения на выходе этого ОУ Такое состояние остаётся стабильным в течение времени, которое задано дифференцирующей цепью C3R7. По мере зарядки конденсатора СЗ напряжение на резисторе R7 цепи падает, и когда оно станет ниже образцового, на выходе ОУ DA1.1 низкий уровень сигнала сменится высоким. Высокий уровень сигнала закроет диод VD1, и напряжение на инвертирующем входе DA1.2 станет выше образцового, что приведёт к смене на выходе ОУ DA1.2 высокого уровня сигнала низким и отключению светодиода HL1 и оптрона U1. Закрывшийся фотосимистор отключит мост VD7 и нагреватель паяльника от сети, а открытый диод VD5 подключит его к инвертирующему входу ОУ DA1.2. Погасший светодиод HL1 сигнализирует об отключении нагревателя. На выходе DA1.2 низкий уровень напряжения будет держаться до тех пор, пока в результате остывания нагревателя паяльника его сопротивление не понизится до точки переключения DA1.2, заданной, как уже сказано выше, образцовым напряжением с делителя R1R2. Конденсатор СЗ к тому времени успеет разрядиться через диод VD4. Далее, после переключения DA1.2, вновь включится оптрон U1 и весь процесс повторится. Время остывания нагревателя паяльника будет тем больше, чем выше температура всего паяльника и меньше расход тепла на процесс паяния. Конденсатор С1 уменьшает наводки и высокочастотные помехи из сети.

Печатная плата размерами 42×37 мм изготовлена из односторонне фольги-рованного стеклотекстолита. Её чертёж и расположение элементов приведены на рис. 3.

Рис. 3. Печатная плата

Светодиод HL1, диоды VD1, VD4 — любые маломощные. Диод VD5 — любого типа на напряжение не менее 400 В. Стабилитроны КС456А1 заменимы на КС456А или один стабилитрон на 12 В с максимально допустимым током более 100 мА. Оксидный конденсатор СЗ надо обязательно проверить на утечку. При проверке конденсатора омметром его сопротивление должно быть больше 2 МОм. Конденсаторы С4, С5 — импортные плёночные на переменное напряжение 250 В или отечественные К73-17 на напряжение 400 В. Микросхема LM358P заменима на LM393R В этом случае правый по схеме вывод резистора R8 необходимо подключить к плюсовой линии питания узла управления, а анод светодиода HL1 — непосредственно к выходу DA1.2 (выводу 1). При этом диод VD1 можно не ставить. Сопротивление резистора R6 должно выбираться исходя из имеющегося нагревателя. Оно должно быть меньше сопротивления нагревателя в холодном состоянии примерно на 10 %. Сопротивление подстроечного резистора R5 выбирают так, чтобы интервал регулировки температуры не превышал 100 °С. Для этого вычисляют разность сопротивлений холодного и хорошо прогретого паяльника и умножают её на 3,5. Полученное значение и будет сопротивлением резистора R5 в омах. Тип резистора — любой многооборотный.

Собранный блок необходимо наладить. Цепь из резисторов R3—R5 временно заменяют двумя последовательно включёнными переменными или подстроенными сопротивлением 2,2 кОм и 200. 300 Ом. Далее блок с подключённым паяльником включают в сеть. Добившись движками временных резисторов нужной температуры жала, устройство отключают от сети. Резисторы отпаивают и измеряют общее сопротивление введённых частей. Из полученного значения вычитают половину вычисленного ранее сопротивления R5. Это и будет суммарное сопротивление постоянных резисторов R3, R4, которые выбирают из имеющихся в распоряжении по наиболее близкому к суммарному значению. В разрыв этой резистив-ной цепи можно поставить выключатель. При его выключении паяльник перейдёт на непрерывный нагрев. Для тех, кому нужен паяльник на несколько режимов пайки, предлагаю поставить переключатель и несколько резистивных цепей на разные режимы. Например, для мягкого припоя и для нормального припоя. При разрыве цепи — форсированный режим. Мощность применяемого паяльника ограничена предельным током выпрямительного моста КЦ407А (0,5 А) и оптрона МОС3063 (1 А). Поэтому для паяльников мощностью более 100 Вт необходимо установить более мощный выпрямительный мост, а опт-рон заменить оптоэлектронным реле нужной мощности.

Сравнение работы разных паяльников совместно с описанным устройством показало, что наиболее пригодны паяльники с керамическим нагревателем с большим ТКС. Внешний вид одного из вариантов собранного блока со снятой крышкой приведён на рис. 4.

Напоминаю о технике безопасности. Будьте внимательны, особенно при налаживании: блок не имеет гальванической развязки с питающим напряжением 220 В!