Изготовление из резисторов МЛТ и ПЭВ
Популярный вариант самодельного мини-паяльника — с использованием резистора МЛТ (это аббревиатура расшифровывается как «металлический, лакированный, теплоустойчивый»). Это даже не мини, а микро-устройство, но нагревается до 190°, что позволяет плавить припой ПОС-60.
Для его создания, помимо самого резистора, понадобятся:
- две изолированные одножильные медные проволоки;
- деревянный брусок.
Резистор — главная часть будущего устройства, и поэтому к его выбору надо отнестись ответственно. Лучше не покупать дешёвые китайские изделия, а отдать предпочтение медным резисторам отечественного производства.
Ещё один важный момент. Мини-паяльник, сделанный из резистора на 51 Ом, необходимо использовать для напряжения в 24 Вольта. Если же нужен инструмент для работы с напряжением 12 Вольт, то потребуется резистор с сопротивлением от 24 до 27 Ом.
Чтобы сделать такой мини-паяльник, сначала резистор каким-нибудь острым предметом очищают от краски, и защищают медную проволоку. Затем из одного освобождённого от изоляции конца проволоки создают петлю и надевают на один из краёв резистора. А к другому краю прикрепляют (в идеале — припаивают) второй конец этой же проволоки.
Теперь из ещё одной медной проволоки необходимо сделать небольшую закрутку для прикрепления к деревянному бруску (он здесь будет играть роль ручки). Жало при этом должно выступать за пределы бруска не более чем на 1 сантиметр, а конец резистора — не более чем на 2,5 сантиметра.
Делают также мини-паяльники из резистора ПЭВ-20 (сопротивление 2 кОм), вставляя в него жало из медной проволоки, приделывая ручку и провода. Такой мини-паяльник может работать от домашней сети. Это очень популярная и простая конструкция. Основное в ней – правильно сделать медный стержень. Для жала берут либо стержень старого паяльника, либо кусок медной шины.
Последовательность расчета деталей электрической схемы
Выбор мощности паяльника
Основным показателем эффективности конструкции является количество теплоты, выделяемой на жале в момент прохождения через него электрического тока. Его сила, специально увеличенная режимом короткого замыкания, как раз и разогревает медь наконечника.
Ток, проходящий через жало моего паяльника, немного превышает 200 ампер. Специально проверял токоизмерительными клещами. А вот напряжение, даже в режиме холостого хода, меньше десятых долей вольта. Поэтому оно не представляет особой опасности при пайке.
Произведение тока, проходящего по силовой обмотке на величину напряжения на ней, характеризуется вторичной или выходной мощностью трансформатора S2. Вот эта величина нас и интересует. Однако, для упрощения расчета будем начинать оперировать с первичной мощностью S1, определяющей потребление электроэнергии.
Она отличается на коэффициент полезного действия — кпд. Ее значение в 65 ватт взято за основу промышленного образца, показанного на первой фотографии. Для своих целей я выбрал 80 ватт.
Влияние КПД
Конструктивное соотношение между вторичной мощностью трансформаторов для радиоэлектронных устройств и кпд приведено в таблице.
| КПД | Мощность в ваттах |
| 0,95÷0,98 | ≥1000 |
| 0,93÷0,95 | 300÷1000 |
| 0,90÷0,93 | 150÷300 |
| 0,80÷0,90 | 50÷150 |
| 0,50÷0,80 | 15÷50 |
Набор магнитопровода пластинами из трансформаторного железа
Магнитные характеристики магнитопровода и трансформатора в целом определяются:
- объемом железа;
- и его свойствами.
На второй параметр мы особо повлиять не можем, ибо используем то железо от старого трансформатора, которое попало под руку. Поэтому применяем самую простую усредненную методику, не особо вдаваясь в сложные коэффициенты, поправки, графики.
Для паяльника мы можем выбрать магнитопровод одной из форм:
- прямоугольника;
- Ш-образный.
Площадь его сечения для каждого случая показана на картинке. Здесь же приведены формулы для расчета.
Выбрав первичную мощность паяльника в ваттах и зная форму магнитопровода вычисляем Qc — площадь сечения по эмпирической формуле.
Определив ее и измерив размер «А» на железе можно рассчитать глубину «В», которую потребуется набрать определенным количеством пластин.
Расчет провода для обмотки катушки
Определение диаметра
По первичной мощности, например, 80 ватт и напряжению 220 вольт не сложно рассчитать ток, который будет протекать по первичной катушке.
80/220=0,36 А.
Далее работает эмпирическая формула: d=0.8√I.
Где d — диаметр проволоки в мм, а I — ток в амперах.
Определение числа витков
Используем эмпирическую закономерность, называемую количеством витков на вольт — ω’. Ее вычисляют:
ω’=45/Qc.
Первичная катушка
Qc уже вычислена раньше. Определив ω’ следует эту величину умножить на 220, ибо у нас в первичной обмотке действует такое напряжение, а не один вольт.
Вторичная катушка
Для цепи подсветки напряжение 4,5 вольта. На него и умножаем полученное значение ω’.
Обе вычисленные величины: диаметр и количество витков усреднены. Ими придется варьировать в небольших пределах с учетом того, что пространство в окне магнитопровода ограничено. Диаметр провода лучше сразу занизить — паяльник работает в кратковременном режиме.
А вот с числом витков поступать следует осторожнее. Они сильно влияют на вольтамперную характеристику паяльника и общую картину нагрева жала.
Силовая катушка делается двумя витками.
Из шариковой ручки
Сделать мини-паяльник дома своими руками можно, используя и обыкновенную шариковую ручку. Но это, конечно, не единственный материал, который понадобится.
Процесс изготовления такого мини-паяльника тоже предполагает применение резистора МЛТ. От него отрезают ножку, и в появившейся в результате этого чашечке высверливают отверстие диаметром 1 мм.
В резисторе советского производства (точнее говоря, в его керамическом корпусе) уже есть готовое сквозное отверстие приблизительно такого же диаметра, и именно в него нужно вставить медное жало паяльника.
На следующем этапе нужно взять приготовленную заранее проволоку и загнуть в кольцо. Ещё один важный элемент в этой конструкции — маленькая прямоугольная плата из текстолита. К ней нужно припаять провода, а кольцо из проволоки следует припаять к резистору. После этого жало нужно установить в подготовленное отверстие.
Затем мастер должен положить изоляционную прокладку вокруг нагревающихся частей будущего инструмента. Для стабильной работы их изоляция должна быть надежной. А провода в свою очередь должны обладать температурным запасом, чтобы не перегреваться. И только после обеспечения качественной термоизоляции инструмент можно поместить в пластиковый корпус шариковой ручки.
С помощью такого устройства вполне реально паять различные микросхемы с шагом 0,5 мм или меньше. При этом для работы, как и в случае с обыкновенным паяльником, понадобится припой и флюс. Кроме того, периодически жало самодельного мини-паяльника необходимо зачищать или менять.
Основание нагревателя
Основание нагревателя изготовлено из жести от консервной банки. Оно представляет собой стальную трубку, в которую с некоторым трением входит заготовка для жала. Трубка получается путём сворачивания жестяного прямоугольника на оправке подходящего диаметра. Для сворачивании жести можно использовать тиски и пассатижи. Размеры прямоугольника выбираются так, чтобы края металлического листа смыкались без нахлёста и не образовывали щель. Один конец трубки (со стороны, куда входит жало) расширяется в форме раструба. Для этого на краю жестяной заготовки ещё до сворачивания в трубку делается несколько надрезов. Противоположный конец трубки наоборот заминается, чтобы вставленное жало
имело упор в
нагревателе
. Заминая конец трубки, не забудьте сначала вставить заготовку жала, иначе трубка будет деформирована больше необходимого, и жало в дальнейшем может не вставиться полностью.
Если хотите, чтобы у паяльника
был дополнительный провод, соединённый с жалом, например, в антистатических целях, то имеет смысл на данном этапе в заминаемый конец основания нагревателя вставить отрезок стальной проволоки на глубину, равную длине заминаемой части трубки. В дальнейшем вы сможете к этой стальной проволоке припаять антистатический провод и соединить его с браслетом на своей руке (желательно через резистор 1 МОм). Тогда электронные компоненты, чувствительные к статическому электричеству, будут в безопасности. Заземление для этой цели использовать не обязательно. Но учтите, что если антистатический провод вы подключите к заземлению и не соедините со своим телом, то эффекта
антистатической защиты
не будет — потенциалы между вами и землёй не будут выравниваться. И помните, что себя к заземлению можно подключать ТОЛЬКО ЧЕРЕЗ РЕЗИСТОР не менее 1 МОм. Это без вариантов. Оборудование заземляется, конечно, напрямую, безо всяких резисторов.
Готовое основание нагревателя
необходимо покрыть прочной
термостойкой изоляцией
. Я для этого использовал
асбестовый шнур
и
силикатный клей
. От шнура отделял небольшие пучки волокон, убирал дефекты в виде твёрдых частиц, и наматывал на жестяную трубку по возможности тонким слоем, но и без пропусков. Одновременно волокна пропитывал клеем. Заготовка жала была вставлена во избежание затекания клея в полость трубки. Периодически я вытаскивал из трубки заготовку жала, чтобы не дать ей приклеиться к основанию нагревателя.
Перед намоткой высокоомной проволоки слой изоляции должен хорошо просохнуть.
Использование зажигалки
Этот мини-паяльник можно собрать в кратчайшие сроки. Его основой будет газовая зажигалка с пьезоэлементом, также понадобится малярный скотч и толстая медная проволока (её толщина должна быть от 1 до 3 мм).
Создание мини-паяльника в данном случае начинается с обматывания проволоки вокруг карандаша или другого подобного предмета. Необходимо сделать 5 витков подряд, после чего можно вытащить карандаш.
Далее, с удобной стороны, примерно в двух сантиметрах от витков проволока загибается таким образом, чтобы получился прямой угол. А с другой стороны на том же расстоянии от витков проволока просто отрезается.
Прямой конец получившегося медного элемента нужно обработать, допустим, при помощи наждачной бумаги, чтобы он был острым, как иголка. Именно этот конец будет жалом самодельного мини-паяльника.
Потом надо примерить, как этот провод будет сочетаться с зажигалкой. Конец проволоки в виде прямого угла должен располагаться ниже, а витковая часть вместе с жалом должна находиться непосредственно над отверстием, из которого выходит пламя.
Теперь надо изолировать зажигалку при помощи скотча, то есть обмотать её в месте крепления к проволоке от 5 до 7 раз.
Затем проволоку устанавливают на своё место и снова обматывают всю конструкцию скотчем. Готово! Мини-паяльник из обычной зажигалки хорош тем, что не требует подсоединения к батарейкам или к электросети.
Для пайки подобным мини-паяльником лучше выбирать трубчатый припой с флюсом в сердцевине. И в процессе работы не стоит держать зажигалку в режиме горения больше пяти секунд, иначе внутренний нажимной механизм может расплавиться.
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.
Импульсный мини-паяльник
Импульсный мини-паяльник обычно изготавливают из трансформатора. Для этого необходимо разобрать его корпус и снять с него «родную» вторичную обмотку. Вместо неё надо установить свою, изготовленную самостоятельно медную обмотку.
На практике зачастую хватает двух-трёх витков медной проволоки миллиметровой толщины. К новой обмотке следует подсоединить жало мини-паяльника, в качестве которого тоже может выступать медный провод.
Этот трансформатор с изменённой обмоткой размещается в заранее приготовленном корпусе, например, в форме строительного пистолета. На месте «курка» стоит установить кнопку для включения инструмента. А на месте «ствола» пистолета устанавливается стойка из материала-диэлектрика. К этой стойке аккуратно прикрепляется уже находящееся здесь жало.
Для наглядности в цепь мини-паяльника можно вставить светодиод, который будет зажигаться при нажиме на кнопку.
Физические показатели
Такой паяльный инструмент должен обладать некоторыми физическими характеристиками, которые стоит учесть при его создании. Ниже представлен перечень таких показателей:
- напряжение, подающееся на припой;
- мощность элемента нагрева;
- регулировка мощности;
- конструкция жала;
- метод нагрева припоя;
- конструкция ручки;
- цена.
Напряжение, подающееся на паяльник, определяет мощность такого изделия. Оно может быть переменным (220 В) или постоянным (низковольтным) 12 или 24 В. Мощность агрегата определяется значениями с шагом 20 Вт, например, 40, 60, 80 Вт. Стоит отметить, что оборудование с регулятором мощности становится просто незаменимым в руках инженера.
Такое оборудование содержит минимальное число элементов, его относительно легко сделать самостоятельно.
USB паяльник
USB паяльник, сделанный своими руками, можно подключать к любым устройствам Power Bank — это очень удобно.
Для изготовления паяльника с USB-штекером необходимо в первую очередь взять медную проволоку с миллиметровым диаметром и при помощи плоскогубцев сделать кольцо на одном из концов. Кольцо должно быть такого размера, чтобы в него пролез болт.
Затем нужно взять проволоку из нихрома длиной от 7 см и намотать несколько спиралей на медный прут с той стороны, где нет кольца (ближе к концу, но не в самом конце — это важно!).
Стоит обратить особое внимание, что медный прут и нихромовая проволока должны быть изолированы друг от друга, например, стекловолокном.
Далее проволоку из меди следует прикрепить к подходящему по размеру бруску болтом. На следующем этапе два медных проводка прикручиваются к проволоке из нихрома, выключатель приклеивается к бруску, а проводки припаиваются к выключателю. Затем нужно обмотать изолентой нижнюю часть бруска — так фиксируются провода мини-паяльника.
Наконец берётся USB-штекер с проводом определённой длины и соединяется с медными проводками. Полярность в данном случае не важна. Перед термоусадкой те зоны, где провода соединяются друг с другом, тоже необходимо изолировать.
Вдобавок ко всему изолентой следует примотать и провод от USB к бруску. После этого работоспособность паяльника уже можно проверить на какой-нибудь заготовке.
Вариант №3 – Задаём импульс
Этот способ для более продвинутых мастеров. Здесь вам понадобится умение читать чертежи среднего уровня. Схему и устройство паяльников данного типа рассмотрим на примере.
Главный плюс этого прибора – более высокая мощность, благодаря которой жало будет нагреваться гораздо быстрее, буквально за несколько секунд после подачи питания. Стержень, достигший оптимальной температуры, без проблем сможет растопить оловянный слой.
Итак, перечень материалов в нашем случае будет следующим:
Кольцо от импульсного преобразователя (материал – феррит)
Важно: первичная совокупность витков на трансформаторном устройстве должна насчитывать 100 единиц, в идеале – не больше 120. Диаметр – 0,5 мм
Дополнительная обмотка – в виде единого витка медной шины, с максимально допустимым диаметром – 3,5 мм.
Провод из меди (диаметр: 1,5-2 мм). Используется для создания стержня.
Как сделать паяльник своими руками из всего этого? Да очень просто! Понадобится буквально пару действий – соединить между собой стержень и вторичную обмотку, которая, в принципе, изначально и входит в его состав. Далее произвольный вывод грузила нужно будет подключить к сетевой обмотке. И всё, устройство готово!
Три вышеописанных варианта наиболее часто используются любителями для создания самодельных паяльных приборов. Дополнительно рекомендуем изучить видео о том, как сделать регулятор мощности и температуры для паяльника своими руками, стенд для закрепления устройства и т.п. периферийные устройства.
Если же выбирать, какой из трёх способов предпочтительнее, отметим, что первые два легче всего реализовать. Импульсное устройство получится создать не у каждого, да и в плане эксплуатации оно требует некоторых навыков. Но при этом и позволяет реализовать более серьёзные задачи. Поэтому выбор за вами!
Подставка
Ещё одним немаловажным аксессуаром является подставка. Подставку для паяльника можно без особых усилий найти в продаже по всей сети, но гораздо выгоднее сделать её своими руками.
Самый распространённый вид – проволочная подставка, которая изготавливается из толстой пружины конусообразной формы, прикрепленной к деревянной платформе. Кроме того, подставку можно смастерить из предохранителей, закрепленных на деревянном или текстолитовом основании.
Если нужна переносная подставка, то для её изготовления подойдёт любая металлическая пластина, например, от ненужного блока питания настольного ПК.
Рассмотренные нами методы позволят вам существенно сэкономить на многих деталях и аксессуарах, а так же сделать процесс изготовления максимально простым и безопасным.
Разновидности жал
Все современные наборы жал для паяльников существенно отличаются между собой, все зависит от материала, защитного покрытия, формы и толщины
Кроме того, каждый сменный инструмент может рассеивать разную по величине мощность, что очень важно при выборе наиболее подходящего изделия. Специалисты утверждают, что больше всего нужно учитывать то, из какого материала изготовлено жало и какую форму оно имеет
Что касается материала, то в зависимости от поставленных задач можно использовать жала с медным, керамическим, медно-стальным, латунным, хромовым либо никелевым покрытием. Форма изделия тоже может существенно отличаться: изогнутые, заострённые, конусообразные и даже со срезом. Как показывает практика, изогнутым приспособлением легче всего удалять лишний припой, а также проводить демонтаж деталей с платы. Именно материал и форма наконечников играют важную роль в работе паяльника, так как от них зависят следующие характеристики:
- Итоговая способность к накалыванию энергии на месте пайки. Именно эта характеристика определяет возможность качественного и равномерного прогрева рабочей зоны.
- Уровень теплопроводности, который определяет итоговое количество тепла, поступающего от паяльного инструмента к рабочей зоне.
- Степень устойчивости используемого наконечника к окислению.
Но, несмотря на все имеющиеся преимущества, даже медные жала имеют свои недостатки. Основная часть из них связана с низким уровнем износоустойчивости материала и тем, что они подвержены негативному воздействию коррозии. Для устранения этих нюансов производители наносят на жало никелевое или же стальное покрытие, при этом теплопроводность наконечника меняется.
Из-за того, что газовые паяльники широко востребованы как в частной, так и промышленной сфере, производители выпускают широкий ассортимент наконечников с различными эксплуатационными характеристиками. Благодаря этому можно приобрести наиболее подходящий стержень для паяльника по доступной цене.
Основные преимущества
Универсальные жала для паяльника отличаются своей многофункциональностью и высоким качеством, что очень важно для проведения ремонтных работ. Большой спрос на рабочие наконечники связан с их многочисленными преимуществами:
- Способность накапливать вырабатываемую тепловую энергию. Стоит учесть, что этот фактор во многом зависит от размера детали. Специалисты утверждают, что паяльник с тонким жалом при первом соприкосновении с металлом отдаёт все тепло.
- Высокая степень теплопроводности. Это одна из самых важных характеристик. От этого критерия зависит, сколько тепла от нагревания будет передано в главную рабочую зону.
- Устойчивость к окислению. Наличие даже самой тонкой плёнки окислов в несколько раз снижает способность жала передавать тепло к месту пайки.
- Хорошая износоустойчивость. Конечно, никто не будет использовать паяльник для реализации несвойственных для него задач, но со временем любое жало изнашивается. В основном это связано с негативным механическим воздействием.
