Для того, что бы получить качественную и красивую пайку требуется поддерживать определенную температуру жала паяльника в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю самодельный регулятор температуры нагрева паяльника, которая с успехом может заменить многие промышленные несравнимые по цене и сложности.
Главное отличие схемы представляемого регулятора температуры паяльника от многих существующих, это простота и полное отсутствие излучающих радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.
Электрические принципиальные схемы регуляторов температуры паяльника
Внимание, ниже приведенные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы опасно для жизни!
Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой. Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры. Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.
Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.
Классическая тиристорная схема регулятора
Классическая тиристорная схема регулятора температуры паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получиться громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.
Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. Что бы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление межу анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение межу его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.
Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядиться до напряжения 2-5В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма). При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличиться, ток заряда конденсатора С1 уменьшиться и надо будет больше времени, что бы напряжение на нем достигло 2-5В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.
Простейшая тиристорная схема регулятора
Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%. 
Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300В.
Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.
Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36В или 24В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 ватт при напряжении 36В будет потреблять ток 1,1А.
Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи
Так как меня регуляторы, излучающие помехи не устраивали, а подходящей готовой схемы регулятора температуры для паяльника не нашлось, пришлось взяться за разработку самому. Более 5 лет регулятор температуры служит безотказно. 
Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4). Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.
На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться. Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядиться до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядиться, процесс повторится.
Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.
С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служить для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.
Конструкция и детали регулятора температуры
Все детали регулятор температуры размещены на печатной плате. Так как схема не имеет гальванической развязки с питающей сетью, плата помещена в небольшую пластмассовую коробку, которая одновременно является вилкой. На стержень переменного резистора R5 одета пластмассовая ручка. 
Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.
Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Диоды VD1- VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300В и ток не менее 0,5А. VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9В. Конденсаторы любого типа. Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт. Регулятор температуры настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.
Мобильный паяльник
Даже людей, которые с паяльником на «ты», часто останавливает невозможность выполнить пайку проводов из-за отсутствия электрической подводки. Если место пайки находится не далеко и есть возможность протянуть удлинитель, то не всегда безопасно работать с паяльником, запитанным от электрической сети напряжением 220 вольт, в помещениях с высокой влажностью и температурой, с токопроводящими полами. Для возможности паять в любом месте и безопасно, предлагаю простой вариант автономного паяльника.
Питание паяльника от аккумулятора UPS компьютера
Подключив паяльник к аккумулятору ниже приведенным способом Вы не будете привязаны к электрической сети и сможете паять где понадобится без удлинителей с соблюдением требований правил безопасного проведения работ.
Понятно, что бы паять автономно, нужен аккумулятор большей емкости. Сразу вспоминается автомобильный. Но он очень тяжелый, от 12 кг. Однако есть и другие типоразмеры аккумуляторов, например, применяемые в бесперебойных блоках питания (UPS) компьютерной техники. При весе всего 1,7 кг они имеют емкость 7 А*час и выдают напряжение 12 В. Такой аккумулятор вполне можно легко транспортировать.
Для того, что бы обыкновенный паяльник сделать мобильным, нужно взять пластинку фанеры, просверлить в ней 2 отверстия диметром равным толщине провода опоры для паяльника и приклеить пластину к аккумулятору. При выгибании опоры ширину места установки паяльника нужно сделать чуть меньше, диаметра трубки с тепло нагревателем паяльника. Тогда паяльник будет вставляться с натягом, и фиксироваться. Будет удобно хранить, и транспортировать.
Для пайки проводов диаметром до 1 мм подойдет паяльник, рассчитанный для работы на напряжения 12 вольт и мощностью от 15 ватт. Время непрерывной работы от свежее заряженного аккумулятора паяльника составит более 5 часов. Если планируется паять провода большего диаметра, то надо уже брать паяльник мощностью 30 - 40 ват. Тогда время непрерывной работы составит не менее 2 часов.
Для питания паяльника вполне подойдут аккумуляторы, которые уже не могут обеспечить нормальную работу бесперебойных блоков питания из-за потери со временем своей емкости. Ведь для питания компьютера нужна мощность от 250 ватт. Даже если емкость аккумулятора снизилась до 1 А*часа все равно он обеспечить работу 30 ватного паяльника в течении 15 минут. Этого времени вполне достаточно для выполнения работы по пайке нескольких проводников.
В случае разовой необходимости выполнения пайки, можно на время изъять из бесперебойного блока питания аккумулятор и после пайки вернуть его на место.
Осталось на концы провода паяльника установить запрессовкой или пайкой разъемы, надеть их на клеммы аккумулятора и мобильный паяльник готов к эксплуатации. Раздел.
Поскольку процесс пайки связан с расплавлением припоя, необходимо всегда выдерживать оптимальную температуру нагрева. Учитываются следующие факторы:
- Температура плавления припоя (от 150 до 320 градусов);
- Термостойкость элементов, на которых производится пайка. Многие радиокомпоненты просто выходят из строя при продолжительном нагреве, а изоляция проводов теряет свои свойства;
- Площадь рассеивания контактов. При соединении массивных элементов, необходимо иметь запас по температуре и мощности.
Если вы просто спаиваете провода, достаточно знать мощность паяльника и примерную температуру плавления припоя. Критерий простой – быстрый или медленный нагрев.
А вот при монтаже печатных плат или ремонте электроприборов – неверно выбранная температура паяльника может вылиться в приобретение дорогостоящих радиодеталей, которые будут повреждены высокой температурой.
Температура паяльника для пайки – как подобрать
- Если монтаж не связан со специфическими радиодеталями, чувствительными к перегреву – степень нагрева жала должна на 10 градусов превышать температуру плавления припоя. Причем не точку начала расплава – а именно температуру устойчивого нахождения в жидком состоянии;
- Если планируется соединять контакты с большой площадью и массой – повышается не величина нагрева, а мощность паяльника. Маломощный прибор с высокой температурой все равно не справится с рассеиванием. Компенсируют массу детали соответствующим размером рабочего жала. А для его разогрева требуется мощность, а не градусы;
- В паспорте радиокомпонентов обычно указывается максимально допустимое значение нагрева корпуса. Это относится и к температуре пайки. Опять же, сделайте выбор в пользу мощности, а не повышения градуса. Надо стараться, чтобы время контакта жала и детали было минимальным. Припой должен расплавиться, а корпус оставаться не перегретым.
Для различных условий работы выпускаются паяльники электрические с регулировкой температуры.
Не имеет значения конструктивное исполнение, регулятор может быть встроенным в корпус или выполнен в виде отдельного блока. Главное – вы знаете, насколько горячее жало у инструмента.
Для многих опытных радиолюбителей изготовление регулятора мощности для паяльника своими руками вполне обычное дело. Для начинающих из-за отсутствия опыта такие конструкции представляют определенную сложность. Основная проблема — подключение к сети питания 220 В. При наличии ошибок в схеме или монтаже может возникнуть довольно неприятный эффект, сопровождаемый громким звуком и отключением напряжения. Поэтому при отсутствии опыта желательно вначале приобрести простейшее устройство для регулировки мощности, а после его эксплуатации и изучения на основе приобретенного опыта изготовить свое, более совершенное.
Электрический паяльник, это ручной инструмент предназначенный для расплавления припоя и разогрева до нужной температуры соединяемых деталей.
Для предотвращения аварийных ситуаций следует на рабочем месте установить автоматический выключатель с небольшим максимально допустимым током и одной или двумя розетками. Розетки нужно использовать для первичного подключения изготовленных устройств. Такая мера безопасности позволит избежать общего отключения и походов к щитку, а также язвительных комментариев от членов семейства.
Ступенчатый регулятор мощности
Для изготовления регулирующего устройства нужно подобрать:
- трансформатор на 220 В с мощностью, превышающей мощность паяльника на 20-25% (напряжение на вторичной обмотке должно быть не менее 200 В);
- переключатель на 3-4 положения, можно больше. Максимально допустимый ток контактов должен соответствовать потребляемому току паяльника;
- корпус необходимого размера;
- шнур с вилкой;
- розетку.
Также понадобятся крепежные элементы, шурупы, винты с гайками. Вторичную обмотку следует перемотать, установив выводы на напряжение от 150 до 220 В. Количество выводов будет зависеть от типа переключателя, напряжение на выводах желательно распределить равномерно. В цепь питания можно установить выключатель и индикатор напряжения для отображения состояния вкл/выкл.
Устройство работает следующим образом. При наличии питания на первичной обмотке на вторичной образуется напряжение соответствующей величины. В зависимости от положения переключателя S1 на паяльник будет поступать напряжение от 150 до 220 В. Меняя положение переключателя, можно изменять температуру нагрева. При наличии деталей изготовить такое устройство по силам даже новичку.
Регулятор с плавной регулировкой мощности
Эта схема позволяет собрать компактный регулятор небольших размеров с плавной регулировкой потребляемой мощности. Устройство можно смонтировать в розетке или корпусе зарядного устройства от мобильного телефона. Устройство может работать с нагрузкой до 500 Вт. Для изготовления понадобятся:
- тиристор КУ208Г или его аналоги;
- диод КР1125КП2, возможна замена на аналогичные диоды;
- конденсатор емкостью 0,1 мкФ с напряжением не менее 160 В;
- резистор 10 кОм;
- переменный резистор 470 кОм.
Устройство довольно простое, при отсутствии ошибок сборки начинает работать сразу, без дополнительной наладки. В цепь питания желательно включить индикатор наличия напряжения и плавкий предохранитель. Потребляемая мощность паяльника регулируется переменным резистором. В качестве регулятора температуры нагрева паяльника можно использовать трансформатор необходимой мощности. Оптимальным вариантом является использование устройства с названием «ЛАТР», но такие приборы давно сняты с производства. К тому же они имеют значительный вес и габариты, использовать их можно только стационарно.
Регулятор с контролем температуры
Устройство представляет собой терморегулятор, отключающий нагрузку при достижении заданного параметра. Измерительный элемент следует закрепить на жале паяльника. Для подключения нужно использовать провод в термостойкой изоляции, вывести их на общий разъем для подключения паяльника. Можно использовать отдельные соединения, но это неудобно.
Контроль температуры осуществляется терморезистором КМТ-4 или другим с аналогичными параметрами. Принцип работы довольно прост. Термосопротивление и регулирующий резистор представляют собой делитель напряжения. Переменное сопротивление устанавливает определенный потенциал в средней точке делителя. Терморезистор при нагревании изменяет свое сопротивление и, соответственно, изменяет установленное напряжение. В зависимости от уровня сигнала микросхема выдает управляющий сигнал на транзистор.
Питание низковольтной схемы реализовано через ограничивающий резистор и поддерживается на необходимом уровнем стабилитроном и сглаживающим электролитическим конденсатором. Транзистор током эмиттера открывает или закрывает тиристор. Паяльник подключается последовательно с тиристором.
Максимально допустимая мощность паяльника — не более 200 Вт. При необходимости использовать более мощный паяльник, нужно использовать диоды с большим максимально допустимым током для выпрямительного моста, вместо тиристора — тринистор. Все силовые элементы схемы нужно установить на отводящие тепло радиаторы из алюминия или меди. Необходимый размер при мощности в 2 кВт для диодов выпрямительного моста не менее 70 см 2 , для тринистора 300 см 2 .
Регулятор для паяльника на симисторе
Наиболее оптимальной схемой для регулировки мощности паяльника является симисторный регулятор. Паяльник включается последовательно с симистором. Все элементы управления работают на падении напряжения силового регулирующего элемента. Схема довольно проста и может быть выполнена радиолюбителями с небольшим опытом работы. Номинал регулирующего резистора можно менять в зависимости от требуемого диапазона на выходе регулятора. При значении в 100 кОм можно изменять напряжение от 160 до 220 В, при 220 кОм — от 90 до 220 В. При максимальном режиме работы регулятора напряжение на паяльнике отличается от сетевого на 2-3 В, что отличает его в лучшую сторону от устройств с тиристорами. Изменение напряжения плавное, можно установить любое значение. Светодиод в схеме предназначен для стабилизации работы, а не в качестве индикатора. Заменять или исключать его из схемы не рекомендуется. Устройство начинает работать нестабильно. При необходимости можно установить дополнительный светодиод в качестве индикатора наличия напряжения с соответствующими ограничительными элементами.
Для монтажа можно использовать обычную установочную коробку. Монтаж можно сделать навесным способом или изготовить плату. Для подключения паяльника желательно установить на выходе регулятора розетку.
При установке выключателя во входной цепи нужно использовать устройство с двумя парами контактов, которое будет отключать оба провода. Изготовление устройства не требует значительных материальных затрат, довольно просто может быть выполнено начинающими радиолюбителями. Наладка при работе заключается в подборе оптимального диапазона напряжения для работы паяльника. Выполняется подбором номинала переменного резистора.
Простейшая схема регулятора
Самый простой регулятор температуры для паяльника можно собрать из диода с максимальным прямым током соответственно мощности паяльника и выключателя. Схема собирается очень просто — диод подключается параллельно контактам выключателя. Принцип работы: при разомкнутых контактах на паяльник поступают только полупериоды одной полярности, напряжение будет равно 110 В. Паяльник будет иметь низкую температуру. При замыкании контактов на паяльник поступит полное напряжение сети номиналом 220 В. Паяльник за несколько секунд прогреется до максимальной температуры. Такая схема позволит предохранить жало инструмента от перегрева и окисления, поможет значительно снизить расход электроэнергии.
Конструктивное исполнение может быть любым. Можно использовать ручной выключатель или установить выключатель с системой рычагов на подставке. При опускании инструмента на подставку выключатель должен разомкнуть контакты, при поднятии замкнуть.
Типичной проблемой при работе с паяльником является обгорание жала. Связано это с его большим нагревом. Во время работы паяльные операции требуют неодинаковой мощности, поэтому приходится использовать паяльники с разной мощностью. Для защиты устройства от перегрева и скорости изменения мощности лучше всего применять паяльник с регулировкой температуры. Это позволит за считаные секунды изменить параметры работы и продлить срок эксплуатации устройства.
История происхождения
Паяльник - это инструмент, предназначенный для передачи тепла материалу при соприкосновении с ним. Прямое его назначение - создание неразъемного соединения посредством расплавления припоя.
До начала XX века существовали два типа паяльных приспособлений: газовый и медный. В 1921 году изобретатель из Германии Эрнст Сакс изобрёл и зарегистрировал патент на паяльник, нагрев которого происходил под действием электрического тока. В 1941 году Карл Уэллер запатентовал инструмент трансформаторного вида, напоминающего формой пистолет. Пропуская через свой наконечник ток, он быстро нагревался.
Через двадцать лет этот же изобретатель предложил использовать термоэлемент в паяльнике для контроля температуры нагрева. В конструкцию входили спрессованные друг с другом две металлические пластинки с разным тепловым расширением. С середины 60-х годов из-за развития полупроводниковых технологий паяльный инструмент стал выпускаться импульсного и индукционного типа работы.
Виды паяльников
Основное различие паяльных устройств заключается в их максимальной мощности, от которой зависит и температура нагрева. Кроме этого, электрические паяльники разделяются по значению питающего их напряжения. Они выпускаются как для сети переменного напряжения 220 вольт, так и постоянного его значения разной величины. Разделение паяльников происходит также по виду и принципу действия.
По принципу работы бывают:
- нихромовые;
- керамические;
- импульсные;
- индукционные;
- термовоздушные;
- инфракрасные;
- газовые;
- открытого типа.
По виду они бывают стержневые и молотковые. Первые предназначены для точечного нагрева, а вторые для прогрева определённой площади.
Принцип работы
Большинство приборов в основе работы используют преобразование электрической энергии в тепловую. Для этого во внутренней части устройства располагается нагревательный элемент. Но некоторые типы устройства просто нагреваются на огне или используют подожжённый направленный поток газа.
В нихромовых устройствах используется проволочная спираль, через которую пропускается ток. Спираль располагается на диэлектрике. Нагреваясь, спираль передаёт тепло медному жалу. Температура нагрева регулируется термодатчиком, который при достижении определённого значения нагрева отсоединяет спираль от электрической линии, а при остывании опять подключает её к ней. Термодатчиком является не что иное, как термопара.
В керамических паяльниках в качестве нагревателей используются стержни. Регулировка в них чаще всего осуществляется методом понижения величины напряжения подающегося на керамические стержни.
Индукционное оборудование работает за счёт индуктора. Жало покрывается ферромагнетиком. С помощью катушки наводится магнитное поле и появляются в проводнике токи, приводящие к нагреву жала. При работе наступает такой момент, что жало теряет свои магнитные свойства, нагрев останавливается, а при остывании свойства возвращаются и нагрев восстанавливается.
Работа импульсных паяльников основана на использовании высокочастотного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора имеет несколько витков, выполненных из толстого провода, концы которого и являются нагревателями. Частотный преобразователь увеличивает частоту входного сигнала, который снижается на трансформаторе. Регулировка нагрева происходит при помощи регулировки мощности.
Термовоздушный паяльник, или, как его называют, термофен, при работе использует горячий воздух, который нагревается при прохождении через спираль, выполненную из нихрома. Температуру в нём можно регулировать как снижением величины напряжения подаваемого на проволоку, так и изменением потока воздуха.
Одним из видов паяльников стали устройства, использующие инфракрасное излучение. В основе их работы лежит процесс нагрева излучением с длиной волны до 10 мкм. Для регулирования применяется сложный узел управления, изменяющий как длину волны, так и её интенсивность.
Газовые представляют собой обычные горелки, вместо жала использующие сопла разного диаметра. Управление температурой практически невозможно, кроме изменения интенсивности выхода газа с помощью заслонки.
Понимая принцип работы паяльника, можно не только осуществить его ремонт своими руками, но и доработать его конструкцию, например, сделать его регулируемым.
Устройства для регулировки
Цена паяльников с регулировкой температуры превышает цену обыкновенных устройств в несколько раз. Поэтому в некоторых случаях есть смысл купить хороший обыкновенный паяльник, а регулятор выполнить самому. Таким образом, управление паяльным оборудованием выполняется двумя способами контроля:
- мощностью;
- температурой.
Контроль температуры позволяет достичь более точных показателей, но реализовать проще управление мощностью. При этом регулятор можно выполнить независимым и подключать к нему различные приборы.
Универсальный стабилизатор
Паяльник с терморегулятором можно изготовить, используя заводского исполнения диммер или сконструировать по его аналогии самостоятельно. Диммер — это регулятор, с помощью которого изменяется мощность, подводимая к паяльнику. В сети 220 вольт протекает ток переменной величины с синусоидальной формой. Если этот сигнал обрезать, то на паяльник будет подаваться уже искажённая синусоида, а значит, изменится и величина мощности. Для этого перед нагрузкой в разрыв включается устройство, которое пропускает ток только в момент достижения сигналом определённой величины.
Диммеры различают по принципу действия. Они могут быть:
- аналоговыми;
- импульсными;
- комбинированными.
Схема диммера реализуется с использованием различных радиокомпонентов
: тиристоров, симисторов, специализированных микросхем. Самая несложная модель диммера выпускается с механической ручкой регулятора. Принцип действия модели основан на изменении сопротивления в цепи. По сути, это тот же самый реостат. Диммеры на симисторах обрезают передний фронт входного напряжения. Контроллеры используют в своей работе сложную электронную схему понижения напряжения.
Самостоятельно выполнить диммер проще, используя для этого тиристор. Для схемы не понадобятся дефицитные детали , и собирается она простым навесным монтажом.
Работа устройства основана на способности открывания тиристора в моменты времени при подаче сигнала на его управляющий вывод. Входной ток, поступая на конденсатор через цепочку резисторов, заряжает его. При этом динистор открывается и пропускает через себя кратковременно ток, поступающий на управление тиристора. Конденсатор разряжается и тиристор закрывается. При следующем цикле всё повторяется. Изменяя сопротивление цепи, регулируется длительность заряда конденсатора, а значит и время открытого состояния тиристора. Таким образом, устанавливается время, в течение которого паяльник подключается к сети 220 вольт.
Простой терморегулятор
Используя в качестве основы стабилитрон TL431, можно собрать простой терморегулятор своими руками. Такая схема состоит из недорогих радиокомпонентов и практически не нуждается в настройке.
Стабилитрон VD2 TL431 включён по схеме компаратора с одним входом. Величина требуемого напряжения определяется делителем, собранным на резисторах R1-R3. В качестве R3 используется термистор, свойство которого заключается в уменьшении сопротивления при нагреве. С помощью R1 устанавливается значение температуры, при котором устройство отключает паяльник от питания.
При достижении на стабилитроне значения сигнала, превышающего 2,5 вольта, он пробивается, и через него поступает питание на коммутационное реле K1. Реле подаёт сигнал на управляющий вывод симистора и паяльник включается. При нагреве сопротивление термодатчика R3 уменьшается. Напряжение на TL431 опускается ниже сравниваемого и цепь питания симистора разрывается.
Для паяльного инструмента мощностью до 200 Вт симистор можно использовать без радиатора. В качестве реле подойдёт РЭС55А с рабочим напряжением 12 вольт.
Повышение мощности
Случается так, что возникает потребность не только уменьшить мощность паяльного оборудования, но и наоборот, увеличить. Смысл идеи заключается в том, что можно использовать напряжение, возникающее на сетевом конденсаторе, значение которого составляет 310 вольт. Обусловлено это тем, что сетевое напряжение имеет амплитудное значение больше чем его эффективное в 1,41 раза. Из этого напряжения формируются импульсы прямоугольной амплитуды.
Меняя коэффициент заполнения, можно управлять эффективным значением импульсного сигнала от нуля до 1,41 от эффективного значения входного напряжения. Таким образом, мощность нагрева паяльника будет изменяться от нуля до удвоенной номинальной мощности.
Входная часть представляет собой стандартно собранный выпрямитель. Выходной блок выполнен на полевом транзисторе VT1 IRF840 и способен коммутировать паяльник с мощностью 65 Вт. Управление работой транзистора происходит микросхемой с широтно-импульсной модуляцией DD1. Конденсатор С2 стоит в корректирующей цепочке и задаёт частоту генерации. Питание микросхемы осуществляется на радиодеталях R5, VD4, C3. Диод VD5 используется для защиты транзистора.
Паяльная станция
Паяльная станция, это в принципе, тот же самый регулируемый паяльник. Её отличие от него в наличии удобной индикации и дополнительных приспособлениях, помогающих облегчить процесс пайки. Обычно к такому оборудованию подключается электрический паяльник и фен. Если есть опыт радиолюбителя, можно попробовать собрать схему паяльной станции своими руками. В её основе лежит микроконтроллер (МК) ATMEGA328.
Программируется такой МК на программаторе, для этого подойдёт Adruino или самодельное устройство. К микроконтроллеру подключается индикатор, в качестве которого используется жидкокристаллический дисплей LCD1602. Управление станцией простое, для этого используется переменное сопротивление на 10 кОм. Поворотом первого выставляется температура паяльника, второго - фена, а третьим можно уменьшить или увеличить поток воздуха фена.
Полевой транзистор, работающий в ключевом режиме, вместе с симистором устанавливается на радиатор через диэлектрическую прокладку. Светодиоды используются с малым потреблением тока, не более 20 мА. Паяльник и фен, подключаемые к станции, должны иметь встроенную термопару, сигнал с которой обрабатывается МК. Рекомендуемая мощность паяльника 40 Вт, а фена - не более 600 Вт.
Источник питания потребуется на 24 вольта с током не меньше двух ампер. Для питания можно задействовать готовый адаптер от моноблока или ноутбука. Кроме стабилизированного напряжения он содержит различного вида защиту. А можно выполнить и самостоятельно аналоговый типа. Для этого потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, рассчитанной на 18–20 вольт, и выпрямительный мост с конденсатором.
После сборки схемы проводится её наладка. Все операции заключаются в подстройке температуры. В первую очередь выставляется температура на паяльнике. Например, на индикаторе выставляем 300 градусов. Затем, прижав термометр к жалу, с помощью регулируемого резистора, устанавливается температура, соответствующая реальным показаниям. Таким же образом калибруется и температура фена.
Все радиоэлементы удобно приобрести в китайских интернет-магазинах. Такое устройство без учёта самодельного корпуса обойдётся порядка ста долларов США со всеми принадлежностями. Прошивку для устройства можно скачать тут: http://x-shoker.ru/lay/pajalnaja_stancija.rar.
Конечно, собрать начинающему радиолюбителю цифровой регулятор температуры своими руками будет сложно. Поэтому можно приобрести готовые модули стабилизации температуры. Они представляют собой платы с распаянными разъёмами и радиодеталями. Понадобится только купить корпус или изготовить его самостоятельно.
Таким образом, используя стабилизатор нагрева паяльника, легко добиться его универсальности. При этом диапазон изменения температуры достигается в пределах от 0 до 140 процентов.
Температура жала паяльника зависит от многих факторов.
- Входного напряжения сети, которое не всегда стабильно;
- Рассеивания тепла в массивных проводах или контактах, на которых производится пайка;
- Температуры окружающего воздуха.
Для качественной работы требуется поддерживать тепловую мощность паяльника на определенном уровне. В продаже есть большой выбор электроприборов с регулятором температуры, однако стоимость таких устройств достаточно высокая.
Еще более продвинутыми являются паяльные станции. В таких комплексах расположен мощный блок питания, при помощи которого можно контролировать температуру и мощность в широких пределах.
Цена соответствует функциональности.
А что делать, если паяльник уже имеется, и покупать новый с регулятором не хочется? Ответ простой – если вы умеете пользоваться паяльником, сможете изготовить и дополнение к нему.
Регулятор для паяльника своими руками
Эта тема давно освоена радиолюбителями, которые как никто другой заинтересованы в качественном инструменте для паяния. Предлагаем вам несколько популярных решений с электросхемами и порядком сборки.
Двухступенчатый регулятор мощности
Такая схема работает на устройствах с питанием от сети переменного напряжения 220 вольт. В разрыв цепи одного из питающих проводников, параллельно друг другу подключается диод и выключатель. Когда контакты выключателя замкнуты – паяльник запитан в стандартном режиме.
При размыкании – ток проходит через диод. Ели вы знакомы с принципом протекания переменного тока – работа устройства будет понятно. Диод, пропуская ток лишь в одном направлении – отсекает каждый второй полупериод, понижая напряжение вдвое. Соответственно, в два раза снижается мощность паяльника.
В основном, такой режим питания используется при длительных паузах во время работы. Паяльник находится в дежурном режиме, и наконечник не сильно охлаждается. Для приведения температуры к 100% значению, включаем тумблер – и через несколько секунд можно продолжать пайку. При снижении нагрева меньше окисляется медное жало, продлевая срок службы прибора.
ВАЖНО! Проверка выполняется под нагрузкой, то есть с подключенным паяльником.
При вращении резистора R2 напряжение на входе в паяльник должно плавно изменяться. Схема помещается в корпусе накладной розетки, что делает конструкцию очень удобной.
ВАЖНО! Необходимо надежно изолировать компоненты термоусадочной трубкой, для предотвращения замыкания в корпусе – розетке.
Дно розетки закрывается подходящей крышкой. Идеальный вариант – не просто накладная, а герметичная уличная розетка. В данном случае выбран первый вариант.
Получается своеобразный удлинитель с регулятором мощности. Пользоваться им очень удобно, на паяльнике нет никаких лишних приспособлений, и ручка регулятора всегда под рукой.
