Крепление сетки к низу ик станции. Инфракрасные паяльные станции: преимущества технологии и знакомство с брендом ACHI. Дополнительные приборы и принадлежности для ИК Станции

Около двух лет назад я разместил статью . Данная статья вызвала интерес у многих радиолюбителей. Но к сожалению после повторения ИК паяльной станции не обошлось без замечаний в плане работы станции, которые я постарался устранить в данной версии станции:
- применены аналоговые усилители термопары AD8495 со встроенной компенсацией холодного спая, в следствие чего увеличена точность показания температуры
- проблема с выходом из строя транзисторов нижнего нагревателя решена при помощи симисторного регулятора мощности
- доработана прошивка (которая совместима с прошлой версией станции). После запуска термопрофиль начинает выполняться с той температуры, до которой преднагрета плата, что экономит много времени. Отдельная благодарность за корректировку и адаптацию прошивки под китайские дисплеи.
- добавлен вакуумный пинцет
- корпус паяльной станции полностью переработан. Конструкция станции получилась очень симпатичной, более устойчивой и надежной, на рабочем столе занимает меньше места. В одном корпусе совмещено все необходимое, - нижний нагреватель, верхний нагреватель, вакуумный пинцет и сам контроллер.

Описание конструкции

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор PT100. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже.

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о, 9 - 230C о, 10 - 235C о, 11 - 240C о, 12 - 245C о, 13 - 250C о, 14 - 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптации контроллера для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер начинает выполнять термопрофиль с той температура, до которой преднагрета плата. Это очень удобно, и позволяет оперативно перезапустить термопрофиль в случае, например, если была температура недостаточна для снятия чипа, то можно выбрать термопрофиль с температурой повыше, и тут же снять чип со второй попытки.

На схеме применен комбо силовой блок, состоящий из транзисторного ключа для верхнего нагревателя, и симисторного для нижнего нагревателя. Хотя, например можно использовать 2 транзисторных, или 2 симисторных ключа.

Я использовал 2 готовых модуля на AD8495 , купленных на Aliexpress. Правда модули нужно немного доработать. Смотрим фото ниже.

Не обращаем внимания на то, что модуль на втором фото повернут на 90 градусов. Пришлось развернуть, так как модули у меня упирались в силовой блок. Разъемы для термопар использованы заводские.

Тем, кто не планирует в дальнейшем использовать платиновый терморезистор, то часть схемы выделенную красной пунктирной линией можно не собирать.

Печатные платы силового блока и контроллера.

Для охлаждения силовых ключей я применил радиатор от видеокарты с активным охлаждением.

Далее на фото будет виден этап сборки паяльной станции, как конструктора. Все материалы куплены в крупном строймагазине. Передняя и задняя панель сделаны из стеклотекстолита, укрепленного алюминиевым уголком. Базальтовый картон служит в качестве теплоизоляционного материала. Нижний подогрев состоит из 9 галогенных ламп (1500вт 220-240в R7S 254мм) объединенных в 3 группы по 3 соединенных последовательно лампы.

Провод для 220В применен силиконовый, высокотемпературный.

Хороший вакуумный насос можно приобрести на Aliexpress за 400-500 рублей. Ориентир для поиска на фото ниже.

Изначально я планировал использовать паяльную станцию совместно и ИК стеклом над нижним нагревателем, что давало хорошие преимущества:
- красивый внешний вид
- плату (на стойках можно ложить прямо на стекло), как у станций Термопро
Но увы, недостатки оказались весомее:
- очень долгий нагрев (остывание) платы
- очень сильно разогревается корпус паяльной станции, к примеру без стекла корпус во время работы едва теплый. Так что от стекла пришлось отказаться.

С открученным штативом стекло легко вынимается, или вставляется в станцию. Так же вместо стекла можно вставить, например, сетку.

Внешний вид собранной станции.

Аксессуары, стойки, алюминиевый швеллер для стоек, ручка вакуумного пинцета, силиконовая трубка для пинцета, термопара.

Необходимые "ингредиенты" для изготовления ручки вакуумного пинцета. Использован смеситель от эпоксидного клея Момент в сдвоенном шприце. Алюминиевая трубка(в которой необходимо просверлить отверстие) и соединитель соответствующего диаметра для силиконовой трубки. Все вклеено в алюминиевую трубку эпоксидным клеем момент.

Настройка контроллера
Резистором R32 необходимо установить напряжение 5,12В на выходе U4. Резистором R28 настраиваем контрастность дисплея. Если не планируете использовать платиновый терморезистор, то настройка станции закончена.
Описание калибровки канала с платиновым терморезистором описано в статье первой версии станции.

Рекомендации
Верхний нагреватель необходимо устанавливать на высоте5-6 см от поверхности платы. Если в момент выполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя(включаем станцию с нажатым энкодером и устанавливаем максимальную мощность верхнего нагревателя). Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA обязательно нужно накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN в статье первой версии станции).
В общем смотрим видео ниже.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
Е1	Энкодер		1			В блокнот
U1, U2	Операционный усилитель	AD8495	2			В блокнот
U3	Операционный усилитель	LM358	1			В блокнот
U4	Линейный регулятор	LM7805	1			В блокнот
U5	МК PIC 8-бит	PIC16F876A	1			В блокнот
U6	МК PIC 8-бит	PIC12F683	1	Допустима замена на PIC12F675, но не рекомендуется		В блокнот
U7, U8	Оптопара	PC817	2			В блокнот
U9	Оптопара	MOC3052M	1			В блокнот
LCD1	LCD дисплей	VC20x4C-GIY-C1	1	20x4 на основе KS0066 (HD44780)		В блокнот
Q1	MOSFET-транзистор	TK20A60U	1			В блокнот
Z1	Кварц	16 МГц	1			В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	LL4148	1			В блокнот
VD2	Диодный мост	KBU1010	1			В блокнот
VD3	Стабилитрон	24В	1			В блокнот
VD4	Диодный мост	DB107	1			В блокнот
T1	Симистор	BTA41-600B	1			В блокнот
R9	Платиновый терморезистор	PT100	1			В блокнот
R2, R3, R6, R7, R26, R27	Резистор	10 кОм	6			В блокнот
R1, R5	Резистор	1 МОм	2			В блокнот
R4, R8	Резистор	100 кОм	2			В блокнот
R10, R11	Резистор	4.7 кОм	2	Допуск 1% или лучше		В блокнот
R12	Резистор	51 Ом	1			В блокнот
R13, R32	Подстроечный резистор	100 Ом	2	Многооборотный		В блокнот
R14, R15, R16, R17	Резистор	220 кОм	5	Допуск 1% или лучше		В блокнот
R18	Резистор	1.5 кОм	1			В блокнот
R19	Подстроечный резистор	100 кОм	1	Многооборотный		В блокнот
R20	Резистор	100 Ом	1			В блокнот
R21	Резистор	20 кОм	1			В блокнот
R22	Резистор	510 Ом	1			В блокнот
R23, R24	Резистор	47 кОм	2	Мощность 1Вт		В блокнот
R25	Резистор	5.1 кОм	1			В блокнот
R28	Подстроечный резистор	10 кОм	1	Многооборотный		В блокнот
R29	Резистор	16 Ом	1	Мощность 2Вт		В блокнот
R30, R31	Резистор	2.7 кОм	2			В блокнот
R33	Резистор	2.2 кОм	1			В блокнот
R34	Резистор	100 кОм	1	Мощность 1Вт (возможно придется подобрать номинал при настройке детектора нуля)		В блокнот
R35	Резистор	47 кОм	1	возможно придется подобрать номинал при настройке детектора нуля		В блокнот
R36	Резистор	470 Ом	1			В блокнот
R37	Резистор	360 Ом	1	Мощность 1Вт		В блокнот
R38	Резистор	330 Ом	1	Мощность 1Вт		В блокнот
R39	Резистор

Несмотря на то что с каждым годом в мире появляется все новая и новая техника, более «продвинутая» по своим техническим характеристикам, это не говорит о том, что служить она будет вечно. Рано или поздно любой механизм приходит в неисправность. И уж какой бы надежной деталь ни была, это не застраховывает ее от возможного выхода из строя. А при ремонте подобной техники основным инструментом является паяльник. Сегодня мы рассмотрим, чем особенна инфракрасная паяльная станция, и что она может делать.

Характеристика конструкции

В качестве основного нагревательного элемента в конструкции данного механизма может использоваться кварцевый либо керамической излучатель. При этом оба типа устройств обеспечивают быструю и эффективную пайку металла. Кстати, сам уровень нагрева данного инструмента на инфракрасных паяльниках можно варьировать в той или иной степени. Таким образом, благодаря наличию специального регулятора можно подобрать максимально подходящий температурный режим для конкретного типа металла, на котором будет производиться соединение (пайка).

Следует отметить, что наиболее популярным видом паяльного оборудования являются инфракрасные станции с таким типом нагрева, в котором задействуется сфокусированный пучок Зачастую конструкция таких устройств состоит из двух частей, которые в совокупности дают локальный нагрев платы либо других составляющих элементов. Вследствие этого можно получить весьма качественное соединение, при этом затратив на пайку минимальный отрезок времени.

Разновидности

Как мы уже отметили выше, инфракрасная паяльная станция может быть кварцевой либо же керамической. Для того чтобы разобраться в особенностях каждой из них, рассмотрим оба типа более подробно.

Керамические

Керамическая инфракрасная паяльная станция (Achi ir6000 в том числе) благодаря своей простой конструкции отличается высокой надежностью, прочностью и долговечностью. При этом на разогрев всего устройства до рабочей температуры пайки нужно потратить не более 10 минут. В таких станциях зачастую используется плоский либо полый излучатель. Последний тип имеет намного больший нагрев рабочей поверхности излучателя, вследствие чего быстро совершает пайку и накаляется до нужной температуры. Однако стоимость таких устройств позволяет применять их далеко не всем, кто занимается ремонтом электронной цифровой техники.

Кварцевые

Кварцевая инфракрасная паяльная станция, несмотря на свою повышенную хрупкость, владеет высокой скоростью нагрева. Уже за 30 секунд излучатель накаливается до своей рабочей температуры.

Промышленная либо самодельная инфракрасная паяльная станция используется зачастую при прерывающихся процессах, где есть частые включения и выключения устройства. Керамические же механизмы более уязвимы к частым включениям и могут моментально выйти из строя, если не соблюдать правила эксплуатации.

В мастерской любого радиолюбителя имеется один, а может и сразу несколько паяльников. Но вот паяльная станция, особенно инфракрасная – для многих лишь мечта.

Дело в том, что это профессиональное оборудование, применяемое для качественной пайки таких сложных элементов, как чипы BGA (от английской аббревиатуры Ball grid array, что в переводе может звучать как "Массив шариков", полный русский аналог – "поверхностно-монтируемые интегральные схемы").

Чтобы было понятнее – картинка.

Рис. 1. Пример чипа BGA

Припаять или даже отпаять такой чип обычным паяльником невозможно. С определенной долей вероятности может помочь паяльный фен, но только для отпайки и только если микросхему можно потом выбросить…

Дело в том, что в данном случае требуется:

1.Нагрев сразу с двух сторон;

2.Равномерное проникновение тепла сквозь тело микросхемы (такое делает возможным ИК-излучение);

3.Точный контроль температуры в процессе работ.

А все это напрямую связано со сложной логикой работы устройства и дорогостоящими нагревателями и датчиками.

Наверное, поэтому готовые ИК паяльные станции стоят от 30 тыс.р. (даже при заказе из Китая).

Даже если собрать все необходимые детали для ИК станции, их совокупная стоимость получится ненамного ниже готового варианта. А значит, если у вас ограниченный бюджет, материал ниже – для вас.

На форумах такое устройство ласково прозвали "прикуяльником", так как оно представляет из себя паяльник с прикуривателем вместо жала.

Выглядит он приблизительно так:

Рис. 2. Инфракрасная паяльная станция из прикуривателя

На самом деле, паяльник используется скорее просто как держатель (внутри уже нет нагревательного элемента, развязка меди и стали сделана специально).

Схема управления нагревателем строится на базе простых и недорогих элементов. Выглядит она так.

Рис. 3. Схема управления нагревателем

Если под рукой нет таймера 555, можно взять серию UC384x. Тогда схема будет иметь следующий вид.

Блок питания +12В можно сделать из трансформатора и диодного моста (самый элементарный, диоды лучше всего смонтировать на радиаторе).

Как видно из схемы – контроля температуры нет.

При таком количестве элементов можно обойтись и без печатной платы. Отлично справится макетная, а при определенной сноровке и наличии свободного пространства в корпусе – подойдет монтаж на весу.

Рис. 5. Монтаж платы

Нижний подогрев должен обеспечивать правильный термопрофиль для припоя. Графики для свинецсодержащих и безсвинцовых припоев приведены ниже.

Рис. 6. Графики для свинецсодержащих и безсвинцовых припоев

Конечно, регулирование температуры и поддержание ее на заданном уровне – сложная задача (в норме требуется термопара, логика обработки данных с нее и т.д.).

Но сделаем простой ход – нагрев будем регулировать обычным димером (от осветительных приборов), а в качестве источника тепла используем готовую галогеновую лампу на 150 Вт.

Температуру можно выставить по внешнему термометру, или "на глаз" (экспериментальным путем).

Рис. 7. Вариант нижнего нагревателя

Здесь в качестве платформы используется старая печатная плата с медной фольгой (чистым текстолитом повернута вверх).

Таким образом, в качестве конечного результата:

1.Подогрев снизу осуществляется галогеновой лампой, включенной в сеть 220В. Ее мощность регулируется димером.

2.Пайка осуществляется с помощью прикуривателя. Его мощность нагрева регулируется переменным резистором (смотри схему).

Процесс выглядит так.

Рис. 8. Процесс пайки

Конечно, для обычных микросхем пайка может осуществляться и без нижнего подогрева.

Можно работать и только с нижней платформой (например, если нужно демонтировать большое количество радиоэлементов сразу), но следует проявлять особую осторожность, так как при излишнем перегреве дорожки могут отслоиться от текстолита.

Такая паяльная станция подойдет только для кратковременной работы в быту.

Другие способы реализации

В сети можно найти много других вариаций на тему создания ИК-станции своими руками, но все они имеют бюджет 10 тыс. р.+, что сводит на нет все усилия.

То есть, если учесть возможность ошибки в процессе монтажа (по неосторожности или по неопытности) или поставки некачественной детали (что случается часто при взаимодействии с зарубежными продавцами), а также другие нюансы, то проще и надежнее приобрести готовое решение.

Дата публикации: 23.02.2018

Мнения читателей

• Юрий / 31.10.2018 - 11:26
  Попробуйте на эту станцию поставить контроллер типа IR101 http://tehnostation.ru/kontroller/ или IR102 от и получится полноценная паяльная станция с регулируемыми профилями.

Ремонт ноутбуков и видеокарт, реболлинг (демонтаж и монтаж чипа с восстановлением шариков припоя) без инфракрасной паяльной станции, как правило, не обходится. Сервисные центры за такую работу либо не берутся, либо взимают довольно большие деньги за такой ремонт. Между тем подобные поломки – явление довольно частое.

ИК станция заводского исполнения – устройство довольно дорогое, поэтому экономичнее сделать ее своими руками. Инфракрасную паяльную станцию можно сделать за один, максимум два дня, предварительно заказав через интернет и получив по почте комплектующие детали к ней.

Немного теории

При нормальной температуре пик электромагнитного излучения происходит в инфракрасной области. Вещи, которые горят, излучают как более интенсивное, так и более энергичное (более короткое) инфракрасное излучение. Когда становится очень жарко, они начинают светиться красным. Чем они горячее становятся, тем приобретают больше оранжевого и желтого цветов, затем синего.

Многие органические молекулы интенсивно поглощают инфракрасное излучение, это заставляет объект нагреваться. Тепло – это кинетическая энергия поступательного движения атомов и молекул. Излучаемый атомом свет имеет длину волны. В итоге нагретое тело тоже излучает свет, и чем сильнее нагрето тело, тем короче волна излучаемого света.

Для информации. Согласно закону смещения Вина, бывает так, что тепловое излучение объектов вблизи комнатной температуры находится в инфракрасной области. Сюда относятся лампочки и даже люди.

Итак, инфракрасное излучение – это не тепло, и оно (непосредственно) не вызывает тепло. Оно испускается теплом объекта при определенном диапазоне температур.

Зрительные оттенки света обуславливаются длиной волны и ее направленностью, начиная с инфракрасного, потом красного, оранжевого, желтого…. фиолетового и кончая длиной волны ультрафиолетового излучения. И обратно тоже. Облучение тела светом вызывает усиление движения его молекул, любым светом, но инфракрасным, как самым длинноволновым, эффективнее всего.

ИК паяльная станция своими руками – это инфракрасный обогреватель, отдающий тепло в окружающую среду посредством инфракрасного излучения.

Инфракрасная паяльная станция своими руками

Нижний подогрев

Корпус подогрева можно изготовить из старого советского чемодана, сделанного из алюминия, или из системного блока компьютера. Но чемоданчик подойдет лучше, потому что его рабочее положение – горизонтальное. В крайнем случае, можно присмотреть подобный корпус на ближайшей барахолке.

В корпусе необходимо прорезать болгаркой отверстие для керамических нагревателей. Из алюминиевой вырезки сделать подложку для нагревателей с ножками из обычных болтов с гайками. На подложке вся конструкция и будет держаться.

Нижний подогрев состоит из четырех керамических нагревателей, купленных на AliExpress. Цена на них приемлемая, продавец обеспечивает быструю доставку.

Каждый нагреватель (размерами: длина – 24 см, ширина – 6 см) имеет мощность по 600 Вт. Четыре нагревателя составляют нагревательную панель 24х24 см2. Этого достаточно для того, чтобы нагреть материнскую плату компьютера, не говоря уже о материнской плате ноутбука, размеры которой еще меньше. Помещаются на такой подогрев даже большие топовые видеокарты. Для сравнения, у стандартной заводской китайской станции такой подогрев площадью 150х150 см2, при этом стоит она недешево.

Снизу нижнего подогрева каждый нагреватель подключается к клеммной колодке желательно еще советского производства. Колодка сделана из специального материала, который не плавится при высоких температурах. Подключение нагревателей последовательно-параллельное:

• первый и третий соединены последовательно;
• второй и четвертый – тоже последовательно;
• первый и третий со вторым и четвертым – параллельно.

Такая схема применяется для того, чтобы немножко разгрузить проводку. Если подключить все нагреватели параллельно, то итоговая нагрузка будет составлять 2850 Вт:

• нижний подогрев – 600х4=2400 Вт;
• верхний нагреватель при максимальной нагрузке – 450 Вт.

Если в комнате работает еще электротехника (несколько лампочек, компьютер, паяльник, чайник), то защитный автомат на 16 ампер выбьет.

Высчитывается последовательное сопротивление нагрузки по специальной формуле. В итоге нижний подогрев представляет собой нагрузку 1210 Вт. Несложно посчитать, что вся ИК станция будет потреблять 1660 Вт. Для такого оборудования это немного. По времени плата греется нижним подогревом до 100 0 примерно 10 минут.

Сверху, когда выполняется работа, на корпус с нагревателем можно поставить металлическую решетку от холодильника. Но лучше использовать стеклокерамику по размеру корпуса, и сделать удобный термостол для ремонта платы.

Верхний подогрев

Верхний подогрев можно сделать из советского фотоувеличителя УПА-60. Модель подходит для самодельной паяльной станции. Керамический нагреватель размерами 80х8 см идеально крепится к фотоувеличителю. При этом можно регулировать высоту нагревателя и двигатель в любую сторону. Штатив удобно прикрепить к самому столу, а нижний подогрев двигать при необходимости. Размеров нагревателей достаточно, чтобы прогревать большие чипы и сокеты для процессорных разъемов.

Все б/у детали можно купить в интернете через доску объявлений, керамический нагреватель – на AliExpress.

Блок управления

Готовый пластиковый бокс можно приобрести в специальном магазине для самостоятельного изготовления электроники, или сделать корпус из обычного компьютерного блока питания. На панели управления размещают:

• выключатели для нижнего и верхнего подогрева;
• диммер 2 кВт.

Надо отметить, что внутренних проводов в корпусе довольно много, поэтому бокс нужно выбирать немаленьких размеров.

Отверстия для вывода элементов управления на лицевую панель вырезаются электролобзиком со специальной пилочкой по металлу. Обычно это трудностей не вызывает при наличии практики с подобным инструментом.

PID контроллер REX-C100 можно также заказать на AliExpress. В комплекте с ним продавец поставляет твердотельное реле и термопару. То есть контроллер считывает, какой температуры достигает керамический нагреватель. Пока температура не достигнет нужной величины, твердотельное реле находится в открытом состоянии и пропускает электрический ток на керамический нагреватель.

При достижении устройством необходимой температуры срабатывает твердотельное реле и отключает подачу тока на керамический нагреватель. Диммер управляется вручную. Обычно его устанавливают на максимуме, чтобы быстрее подогревался верх.

Тестер

Данный прибор нужен для работы, чтобы считывать информацию о температуре, которая возле чипа. К нему подключена обычная термопара, конец которой ставят возле чипа. На дисплее тестера будет отображена температура непосредственно возле чипа.

Важно! Провод от термопары заматывают термостойким скотчем, потому что оплетка проводов горит при высокой температуре.

В итоге собранная на скорую руку самодельная ИК паяльная станция порядка десяти раз будет дешевле стоить, нежели готовое изделие. Устройство можно дорабатывать и постепенно улучшать.

Работа на практике

Работа устройства будет описана на примере починки платы от ноутбука. Одной из неисправностей платы является поломка видеочипа. Бывает достаточно прогреть его термофеном, и изображение на экране появляется. Скорее всего, в этом случае происходит отвал кристалла от текстолита. Менять чип довольно дорого. Но если прогреть его, то срок службы ноутбука этим можно продлить. На примере такого банального прогрева и может применяться самодельная инфракрасная паяльная станция.

Для начала плату подготавливают к прогреву, снимают детали:

• пленки, потому что они при высокой температуре начинают плавиться;
• процессор;
• память.

Компаунд лучше снимать пинцетом после предварительного подогрева термофеном. Фен ставят при этом на температуру 1800, средний поток воздуха.

Важно! Всю окружающую область вокруг чипа необходимо обклеить фольгой, чтобы не греть элементы платы. На всякий случай следует закрыть и пластиковые разъемы для памяти.

Для информации. Использование флюсов облегчает процесс пайки и предотвращает окисление металла спаиваемых элементов.

Плату в таком виде устанавливают на решетку нижнего подогрева паяльной станции. Возле чипа располагают термопару. Другая термопара находится вблизи с нагревателями, её задача считывать температуру их нагрева. Включают нижний подогрев на блоке управления. На тестере и PID контроллере появляются рабочие параметры.

Когда низ прогреется, нужно дождаться, чтобы температура вокруг чипа была не менее 1000, в зависимости от материала припоя. Если припой бессвинцовый, то желательно прогреть до 1100.

Расстояние между чипом и верхним нагревателем должно быть около 5 см. Центр чипа должен быть строго под центром верхнего нагревателя, потому что максимальная температура идет от центра в стороны. Верхний нагреватель включают, когда температура возле чипа поднимется до 1100. Низ обычно прогревается 10 минут, затем включается верх, который должен нагреться до 2300. На PID контроллере верхнее значение показывает текущую температуру, нижнее – температуру, которую необходимо достичь.

При достижении нужной температуры включают верхний нагреватель, который управляется диммером. Когда температура подойдёт ближе к 2300, мощность диммером нужно уменьшить. Это делается для того, чтобы нагрев слишком быстрый не был. Рекомендуется выдержать минуту при температуре 2300 и затем выключить устройство. Температура пойдет на спад.

Внимание! Данная статья предназначена только для ознакомительных целей, и к сборке не рекомендуется! Там же скачиваем обновленные версии прошивок для станции первой версии.

При ремонте материнских плат связанных с заменой BGA компонентов не обойтись без инфракрасной паяльной станции! Китайские станции качеством не блещут, а качественные ИК паяльные станции стоят не дешево. Выход - собрать самому паяльную станцию. Стоимость компонентов для сборки станции не превышает 10 тысяч рублей. Не смотря на дешевизну - самодельная ИК станция надежно себя зарекомендовала в ремонте материнских плат. Контроллер обеспечивает точное соблюдение термопрофиля, что является важным фактором во время замены BGA компонентов.

Описание конструкции

Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже. При желании их можно изменить (исходник в архиве).

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о, 9 - 230C о, 10 - 235C о, 11 - 240C о, 12 - 245C о, 13 - 250C о, 14 - 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптировать контроллер для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер так же можно использовать в качестве регулятора температуры, например, во время сушки или запекания паяльной маски (в духовке, в которую помещена термопара), или прочих случаях, где требуется точное поддержание температуры.

Принципиальная схема контроллера

Далее приведены фото контроллера. Блок питания использовал от ноутбука, которое переделал на напряжение 12 Вольт. В качестве гнезда для термопар использовал usb гнездо с кусочками текстолита, которое припаяно к передней панели, смотрим фото. Охлаждение активное, я использовал термотрубку от охлаждения ноутбука. К термотрубке феном припаял медную пластину, на которую будут установлены элементы для охлаждения. Можно использовать охлаждение процессора от системного блока, но тогда габариты устройства увеличатся.

Нижний подогрев изготовлен из галогенового обогревателя на 3 лампы общей мощностью 1,2 кВт. Из обогревателя демонтируется основание со светоотражателем и защитной сеткой. Корпус для нижнего подогрева я изготовил из изогнутой листовой жести(конька оцинкованного), который вырезал ножницами по металлу. Так же в конструкцию добавлен порог алюминиевый(стык), для удобства установки на него швеллера алюминиевого. На швеллер через стойки устанавливается материнская плата. Нижний подогрев можно подключить к контроллеру. Я поступил другим способом чтобы не заморачиваться с второй термопарой, - в нижний подогрев встроил диммер на 600 Вт, только на симистор установил радиатор побольше. С регулировкой 1,2 кВт он прекрасно справляется. Примерное положение диммера я запомнил, при котором стабильно держится требуемая температура на материнской плате. Для небольших плат (например видеокарт) можно использовать канцелярские прищепки, прикрученные к DIN рейке. Пример на фото.

Качественный верхний нагреватель из подручных средств, к сожалению невозможно изготовить. Я проводил эксперименты с галогеновыми лампами, кварцевыми трубками со спиралями, так же экспериментировал с ИК лампой. Но лучше всего себя зарекомендовал керамический нагреватель фирмы ELSTEIN серии SHTS (с позолотой). Подобные нагреватели используются в дорогих ИК станциях. Я использовал ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагреватели греют очень хорошо, и практически не светят. Спектр ИК излучения очень подходит для замены BGA компонентов. Нагреватели из Китая не рекомендую, хоть внешне они и похожи на ELSTEIN.

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/100 800W. Размер нагревателя 96х96 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).

Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер нагревателя 60х60 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 2,5 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности). Подходит для большинства чипов.

Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Как видим оба нагревателя подходят для замены BGA компонентов. Но ELSTEIN SHTS/100 800W имеет преимущество перед вторым нагревателем. Это гораздо большее равномерное тепловое пятно. Круг диаметром 4 см у которого перепад температуры не более 5C о. Практически показатель как у Термопро с 3D отражателем (у которого однородное квадратное тепловое пятно 4х4см с перепадом температуры не более 5C о)

Ниже приведены фото конструкции верхнего нагревателя и станины, которую изготовил из того что было в строительном магазине. Конструкция получилась удачной, регулируется по высоте и длине, нагреватель крутится вокруг своей оси, его легко установить над любым участком платы.

Термопара крепится к штативу. Ее легко навести на любой участок платы. Конструкция на фото. Гибкий металлический рукав я использовал от USB фонарика из магазина, где все по одной цене. В металлический рукав я вставил термопару без внешней изоляции при помощи проволоки.

Настройка контроллера

Для настройки канала верхней термопары R3 устанавливаем в среднее положение. Помещаем термопару контроллера и термопару образцового термометра на нагретую поверхность (например галогеновую лампу, где обе термопары соединены вместе и на них нанесена термопаста), и калибруем резистором R6 показания максимального значения температуры 250 градусов. Потом даем лампе остыть до комнатной температуры и калибруем резистором R3 нижнее показание температуры. Данную процедуру нужно повторить несколько раз, пока не будет совпадать нижнее и максимальное значение температур с реальными показателями. Такую же процедуру повторяем с каналом нижней термопары при помощи резисторов R11 и R14 соответственно. Аналогично калибруется первый канал при использовании платинового терморезистора резисторами R21 и R27 соответственно. Если не планируется использовать платиновый терморезистор, то ОУ U2 можно из схемы исключить со всей обвязкой, а 11 вывод микроконтроллера подключить на +5В.

Управление контроллером и изменение параметров, а так же процесс съема и установки чипа показан на видео. Верхний нагреватель я устанавливаю на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент исполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя. Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. На данном нижнем подогреве температура немного отличается над зоной нагревателя, и в теневой зоне (разница около 10-15 градусов). Поэтому плату на нижний нагреватель желательно установить так, чтобы чип находился над зоной нагревателя (но это не критично). Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA рекомендуется накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим выше фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN).

Внешний вентилятор программно не задействован, хотя на схеме он и указан. В дальнейшем планируется в исходник внести изменения и задействовать внешний вентилятор.

Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
E1	Энкодер	EC11	1	С кнопкой		В блокнот
U1, U2	Операционный усилитель	LM358	2			В блокнот
U3	Линейный регулятор	LM7805	1	Устанавливается на радиатор		В блокнот
U4	МК PIC 8-бит	PIC16F876	1	PIC16F876A		В блокнот
U5, U6	Оптопара	PC817	2			В блокнот
LCD1	LCD-дисплей	WH2004A-YYH-CT	1	20x4 на основе KS0066 (HD44780) с англо-русским словарем		В блокнот
Q1, Q2	MOSFET-транзистор	TK20A60U	2	2SK3568		В блокнот
Q3, Q4, Q5	MOSFET-транзистор	IRLML0030	3	Или любой N-Channel MOSFET		В блокнот
Z1	Кварц	16 МГц	1			В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	LL4148	1			В блокнот
VD2, VD3	Диодный мост	KBU1010	2			В блокнот
VD4, VD5	Стабилитрон	24 В	2			В блокнот
R1	Платиновый терморезистор	PT100	1			В блокнот
R2, R10	Резистор	470 Ом	2			В блокнот
R3, R11	Подстроечный резистор	1 МОм	2			В блокнот
R4, R12	Резистор	1 МОм	2			В блокнот
R5, R13, R26	Резистор	1.5 кОм	3			В блокнот
R6, R14, R27	Подстроечный резистор	100 кОм	3	Многооборотный		В блокнот
R7, R15	Резистор	130 кОм	2			В блокнот
R8, R16, R29	Резистор	20 кОм	3			В блокнот
R9, R28	Резистор	100 Ом	2			В блокнот
R17, R30	Резистор	10 кОм	2			В блокнот
R18, R19	Резистор	4.7 кОм	2	Допуск 1% или лучше		В блокнот
R20	Резистор	51 Ом	1			В блокнот
R21	Подстроечный резистор	100 Ом	1	Многооборотный		В блокнот
R22, R23, R24, R24	Резистор	220 кОм	4	Допуск 1% или лучше		В блокнот
R31	Подстроечный резистор	10 кОм	1	Многооборотный		В блокнот
R32	Резистор	16 Ом	1	Мощность 2Вт		В блокнот
R33, R34, R36, R37	Резистор	47 кОм	4	Мощность 1Вт		В блокнот
R35, R38	Резистор	5.1 кОм	2