Как сделать измерение температуры паяльника
Как измерить температуру жала паяльника
Если через несколько месяцев эксплуатации или лет, ваш электрический паяльник перестал греть должным образом, об этом можно судить как по субъективным признакам, так и путем применения измерительных приборов для отображения цифрового значения температуры или визуальной термограммы.
Способы проверки температуры жала паяльника
Припой не расплавляется.
Или плавится, но не не так как раньше
Здесь есть ряд нюансов.
Иначе потом при проверке работы электронной схемы проблем не оберешься. Небольшой изгиб, а может и без него приведет к тому что олово отойдет от печатной дорожки и электрический контакт нарушится. Но самое плохое, что невооруженным взглядом это не определишь, и придется или натягивать бинокуляры, а еще лучше просмотреть монтаж под микроскопом.
Но даже в этом случае не гарантировано обнаружение неисправности. И придется браться за щупы мультиметра и прозванивать цепь. И в этом случае если поломка «летучая», то есть то появляется, то исчезает, это однозначно нервирует.
Руки лучше держать подальше, чтобы не получить ожог. Конечно иногда по другим косвенным признакам, можно понять, что инструмент горячий. Например, если от жала вьется тонкий дымок от расплавленной сосновой канифоли или запах перегретых металлических элементов стоит в комнате.
Мультиметр с термопарой
Методика тоже не сложная. Касаемся датчиком термопары жала, ждем пока показания стабилизируются (следует учитывать инерционность) и записываем значение.
Кстати термопары пригодятся и в других случаях:
Способ дорогой и далеко не у каждого в наличии тепловизионная камера. Хотя на рынке измерительных приборов, есть интересные современные высокотехнологичные решения. Например серия Flir One Pro подсоединяется к смартфону, соответственно из-за отсутствия дисплея, цена их ниже.
В продвинутых разновидностях, возможно наблюдать не только видимое распределение температур, но и цифровое значение.
Явственно наблюдаются температурные градации от раскаленного жала, до постепенного снижения температуры ближе к рукоятке.
Контактная паяльная станция
Существуют паяльные станции как с цифровым дисплеем, так и с делениями, нанесенными по окружности потенциометрического регулятора температуры.
Все о температуре паяльников
При спаивании контактов основная задача паяльника заключается в расплавлении припоя и нанесении его на нужные места. Разумеется, что для этого паяльник должен быть разогрет до определённой температуры. При этом для обработки разных металлов этот показатель может существенно отличаться. Слишком высокая или, наоборот, низкая температура жала прибора отразится на качестве выполняемой работы.
До скольких градусов может нагреваться?
Существует так называемый оптимальный температурный диапазон, при котором спаивание нужных поверхностей будет максимально быстрым и качественным. Но есть одна важная особенность, которую должен знать каждый специалист в этом деле: температура на конце жала паяльника должна быть выше температуры плавления обрабатываемых металлов.
При этом припой вообще должен расплавляться за несколько секунд.
Чрезмерно высокая температура превратит припой в массу определённой консистенции, работать с которой будет весьма проблематично. Оптимальным считается диапазон от 245 до 300° C. Если паяльник перегреть, то этот показатель может существенно увеличиться. Для удобства работы в современных приборах необходимую температуру можно выставить самостоятельно.
Какая температура должна быть?
Как уже было сказано, наиболее комфортным для работы температурным диапазоном считаются показатели от 245 до 300° C. Но суть в том, что все паяльники рассчитаны для обработки различных металлов. Например, для пайки некоторых металлов паяльнику необходимо разогреваться до 600 градусов. При этом их мощность тоже может варьироваться. Оптимальным считается диапазон от 25 до 40-60 Вт. Гораздо реже встречаются паяльники с минимальной мощностью в 8 Вт и максимальной – 200 Вт. Как правило, высокой обладают паяльники, используемые на производствах в промышленных масштабах. Устройства для работы в домашних условиях значительной мощностью не обладают. Но рабочая мощность обычного бытового прибора может достигать и 100 Ватт.
Относительно припоя
Рабочая температура паяльника для каждого процесса определяется в индивидуальном порядке. В процессе пайки однотипных контактов допустимо устанавливать одинаковую температуру. Но при этом и состав припоя должен быть идентичным.
В случаях, когда необходимо использовать разный тип припоя, иногда даже приходится менять паяльник.
В зависимости от типа припоя температура жала прибора должна быть следующей:
Все представленные температурные показатели имеют единицу измерения°C.
В зависимости от материала
Температура жала – это очень важный показатель, который необходимо изменять не только из-за состава припоя, но также и в зависимости от типа обрабатываемой поверхности. Здесь важно знать не только температуру паяльника, но и температуру, при которой происходит плавление обрабатываемого металла.
Температура плавления наиболее распространённых металлов разная и выглядит следующим образом:
Температурные показатели, как и в предыдущем случае, измеряются в градусах Цельсия. При работе важно сравнивать технические характеристики прибора с возможностями обрабатываемого металла.
Как получить нужную?
Температура жала паяльника, имеющего мощность 100 Ватт, имеет некоторые ограничения. Так, при максимальном разогреве нельзя превысить наибольший порог, но недопустимо и понизить, чтобы она постоянно находилась на одном и том же уровне. Для подбора нужной температуры необходимо ориентироваться именно на мощность прибора. На протяжении достаточно длительного времени эта методика была наиболее популярной. Ведь в советских паяльниках по-другому узнать температуру было невозможно. Но и у этого метода был существенный недостаток, поскольку для обработки разных поверхностей приходилось покупать несколько видов паяльников.
Более современные модели оснащены встроенным температурным регулятором. Точно так же регуляторы продаются отдельно. Этот прибор можно установить практически на любую модель. Он с лёгкостью решает проблему понижения температуры. Суть заключается в следующем – если паяльник имеет мощность 60 Ватт, то при повороте ручки регулятора наполовину, температура жала уменьшится до показателей паяльника мощностью в 30 Ватт. Паять при наличии такого прибора намного легче.
Если есть возможность, то покупать лучше не сам регулятор, а те модели паяльников, в которые этот прибор уже вмонтирован.
При обработке микросхем таким паяльником можно регулировать температуру вплоть до 1° C. По стоимости такие приборы существенно отличаются от обычных. Но они в несколько раз облегчают работу мастера.
Как узнать?
В моделях со встроенным датчиком температурные показатели отображаются на специальном дисплее. Для того чтобы узнать температуру нагрева жала на обычном паяльнике, необходимо использовать специальные измерительные приборы. Существуют так называемые термометры для паяльника. Основу этого устройства составляет термопара, определяющая показатели нагрева. Погрешность при этом может варьироваться на несколько градусов в большую или меньшую сторону.
Ещё один способ измерения температуры нагрева заключается в использовании мультиметра. Это весьма распространённая методика, позволяющая точно и быстро узнать температурный режим приборов разных моделей.
Для работы в домашних условиях очень часто подбираются примерные температурные показатели, поскольку этого достаточно. Но при профессиональной пайке, например, когда ведётся работа с микросхемами, нужно подбирать температуру максимально точно. Упущение этого момента может испортить всю работу.
О температуре при пайке смотрите далее.
Простой регулятор температуры паяльника
Для приличного качества проведения паяльных работ, домашнему мастеру, и тем более радиолюбителю, пригодится простой и удобный регулятор температуры жала паяльника. Впервые схему устройства, я увидел в журнале «Юный техник» начала 80-х, и собрав несколько экземпляров, использую до сих пор.
Для сборки устройства потребуются:
-диод 1N4007 или любой другой, с допустимым током 1А и напряжением 400 – 600В.
-тиристор КУ101Г.
-электролитический конденсатор 4,7 микрофарад с рабочим напряжением 50 – 100В.
-сопротивление 27 – 33 килоом с допустимой мощностью 0,25 – 0,5 ватт.
-переменный резистор 30 или 47 килоом СП-1, с линейной характеристикой.
Для простоты и наглядности я нарисовал размещение и взаимное соединение деталей.
Перед сборкой необходимо изолировать и отформовать выводы деталей. На выводы тиристора надеваем изоляционные трубочки длинной 20мм., на выводы диода и резистора 5мм. Для наглядности можно использовать цветную ПВХ изоляцию, снятую с подходящих проводов, или присаживаем термоусадку. Стараясь не повредить изоляцию загибаем проводники, руководствуясь рисунком и фотографиями.
Все детали монтируются на выводах переменного резистора, соединяясь в схему четырьмя точками пайки. Заводим проводники компонентов в отверстия на выводах переменного резистора всё подравниваем и припаиваем. Укорачиваем выводы радиоэлементов. Плюсовой вывод конденсатора, управляющий электрод тиристора, вывод сопротивления, соединяем вместе и фиксируем пайкой. Корпус тиристора является анодом, для безопасности, изолируем его.
Для придания конструкции законченного вида, удобно воспользоваться корпусом от блока питания с сетевой вилкой.
На верхней грани корпуса сверлим отверстие диаметром 10 мм. В отверстие вставляем резьбовую часть переменного резистора и фиксируем его гайкой.
Для подключения нагрузки я использовал два разъёма с отверстиями под штыри диаметром 4 мм. На корпусе размечаем центры отверстий, с расстоянием между ними 19 мм. В просверленные отверстия диаметром 10 мм. вставляем разъёмы, фиксируем гайками. Соединяем вилку на корпусе, выходные разъёмы и собранную схему, места пайки можно защитить термоусадкой. Для переменного резистора необходимо подобрать ручку из изоляционного материала такой формы и размера, чтобы закрыть ось и гайку. Собираем корпус, надёжно фиксируем ручку регулятора.
При работе с мягкими припоями (например ПОС-61), паяльником ЭПСН 25, достаточно 75% мощности (положение ручки регулятора примерно посередине хода). Важно: на всех элементах схемы присутствует напряжение питающей сети 220 вольт! Необходимо соблюдать меры электробезопасности.
СТАБИЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ПАЯЛЬНИКА
Многим знаком недорогой паяльник с Алиэкспресс с встроенным регулятором напряжения. Димер это лучше, чем ничего, но нормальной работы с паяльником он не обеспечивает. В свое время Л. Елизаров из г. Макеевка Донецкой области опубликовал схему стабилизатора температуры для паяльника без датчика. За счет измерения изменения сопротивления нагревательного элемента. Схема много где публиковалась. Была еще одна статья в журнале Радио.
Некоторое время назад я уже применял первую схему для паяльника с керамическим нагревателем и пистолетной рукояткой. На снимке он верхний в уже переделанном виде.
Работа стабилизатора понравилась. Тот паяльник является основным для меня уже пожалуй с год. Но рукоять толстовата. Он тяжелее нового. Да и любопытно.
Дальше ориентируемся на измененную схему (Доработка стабилизатора жала паяльника).
Измерение сопротивления нагревателя с Али (нижний на снимке) дало результат около 450 Ом в холодном состоянии и около 1,5 килоом в хорошо прогретом. Т.е. сопротивление изменяется раза в три. Решил адаптировать схему и для него. По факту получилось по второй доработанной схеме. R1 – 820 Ом, R2 – подстроечник 200-500 Ом. R3 выведен наружу и сопротивление его 470-500 Ом. С такими номиналами мой паяльник регулирует температуру где то от 220 до 350 градусов.
В качестве корпуса использовал обычный разветвитель-двойник из магазина. Фото платы и корпуса далее.
Двойник разбирается с помощью болгарки, ножа, пассатижей, бокорезов убирается лишнее с верхней крышки. На снимке видно до какого состояния примерно.
Обратите внимание на полупрозрачную пленочку. Плата стала расслаиваться и я снял верхний слой. И он прекрасно подходит в качестве страховочной прокладки между шинами двойника (которые соединяю с платой проводами методом пайки) и платой. Внутрь это все вставляется примерно так:
Верхняя крышка, сборка. Устройство в сборе.
Доработка самого паяльника несложная вовсе
Суть ее проста – изъять симистор и соединить провод паяльника с нагревателем напрямую. Лично я провод заменил (провод с вилкой пригодится), а симистор повесил за одну ногу на плате паяльника. Родной регулятор уже не используется. Крутилку использую в качестве заглушки и фиксатора платы.
Практика с этим паяльником пока не велика, но не вижу причин для отрицательного результата. Первый переделанный работает прекрасно и является моим основным. Что нужно сделать, если вы решили переделать и свой? Измерьте сопротивление нагревателя в холодном виде и после прогрева. Естественно в отключенном от сети состоянии.
С паяльниками имеющими нихромовые нагреватели не экспериментировал, рекомендаций дать не могу.
О деталях
Печатная плата
Теперь главное. А зачем это все нужно, что это дает? Простой регулятор тока никак не обеспечивает стабилизацию. Если совсем мало, чтобы естественного охлаждения хватало, чтобы паяльник не перегревался, то при пайке будет явно не хватать мощности.
Если нормально при пайке, то при простое будет перегрев. Неизбежно.
Это сказывается очень сильно. Например мои китайские жала, которые шли вместе с паяльником (медные, кстати) таяли просто на глазах. Особенно жалко плоское. Топориком.
Кроме того, при перегреве и длительном простое обгорает кончик и порой его становится крайне сложно облудить. Естественно окисляется припой и превращается в серо-черную кашу. И прежде чем паять вам придется чистить кончик каждый раз. Словом сильно сокращается жизнь жала и комфортность пайки.
Доработанный таким образом паяльник приобретает черты паяльников совсем другой ценовой категории и качества. Фактически это паяльная станция.
Еще один аспект который проверил для себя. Иногда выпаиваю детали двумя паяльниками. Поскольку таких паяльников у меня теперь два, то имело смысл проверить, а не возникает ли между ними разности потенциалов, губительной для извлекаемой детали.
Измерение вольтметром показали нули на диапазоне 20 вольт постоянки и 200 вольт переменки. Одну из сетевых вилок переворачивал. Возможно просто качественная керамика в нагревателях. Правда стоит иметь в виду, в первом переделанном паяльнике вместо ИП на стабилитронах стоит китайский маленький ИБП на 12 вольт (не нашел тогда мощных стабилитронов). Возможно причина еще в этом.
Ну и почему именно такие паяльники особенно интересны для этой переделки.
В обычном режиме он быстро перегревается. А это говорит об избыточной температуре нагревателя. И избыточной мощности. Он имеет керамический нагреватель с достаточно большим сопротивлением и сильным изменением сопротивления при нагреве, что позволяет точнее отслеживать температуру.
Следовательно, после переделки он будет очень быстро нагреваться, так как напряжение подается не после диммера, в урезанном виде, а полное напряжение сети.
По этой же причине он будет быстрее восстанавливать температуру после интенсивного отбора тепла при пайке массивных деталей.
Немного о настройке схемы
Выбирать ее слишком большой не советую. При каком-то сопротивлении регулятор практически перестает отключать нагреватель (светодиод горит, лишь изредка помаргивая). Так легко вообще загробить жала.
При нормальной работе светодиод практически непрерывно светит после включения несколько секунд. Потом появляются паузы, которые по мере прогрева они становятся все длиннее. Мой паяльник на рабочий режим выходит секунд за 20-30.
Тришин А.О.
Г. Комсомольск-на-Амуре.
Ноябрь 2018 г.