Вентилятор для паяльного фена своими руками: Вентилятор для паяльного фена

alexxlab

Маленькая паяльная станция своими руками v2 / Хабр

Привет.

Некоторое время назад я собрал маленькую паяльную станцию, о которой хотел рассказать. Это дополнительная упрощенная паяльная станция к основной, и конечно не может ее полноценно заменить.

Основные функции:

1. Паяльник. В коде заданы несколько температурных режимов (100, 250 и 350 градусов), между которыми осуществляется переключение кнопкой Solder. Плавная регулировка мне тут не нужна, паяю я в основном на 250 градусах. Мне лично это очень удобно. Для точного поддержания температуры используется PID регулятор.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 3_Solder:

struct {
  static const byte   termistor   =  A2;  // пин термистора
  static const byte   pwm         =  10;  // пин нагревателя
  static const byte   use         =  15;  // A1 пин датчика движения паяльника
  int                 mode[4]     =  {0, 150, 250, 300}; // режимы паяльника
  byte                set_solder  =  0; // режим паяльника (по сути главная функция)
  static const double PID_k[3]    =  {50, 5, 5};    // KP KI KD
  static const byte   PID_cycle   =  air.
 
 PID_cycle; // Цикл для ПИД. Участвует в расчетах, а также управляет частотой расчетов ПИД
  double PID_in;  // входящее значение
  double PID_set; // требуемое значение
  double PID_out; // выходное значения для управляемого элемента
  //unsigned long time;
  unsigned long srednee;
} sol;

2. Фен. Также заданы несколько температурных режимов (переключение кнопкой Heat), PID регулятор, выключение вентилятора только после остывания фена до заданной температуры 70 градусов.

Заданные режимы, пины, параметры PID можно поменять в файле 2_Air:

struct {
  static const byte   termistor     =  A3; // пин термистора
  static const byte   heat          =  A0; // пин нагревателя
  static const byte   fan           =  11; // пин вентилятора
  int                 mode_heat[5]  =  {0, 300, 450, 600, 700}; // быстрые режимы нагревателя
  byte                set_air       =  0; // режимы фена (нагреватель + вентилятор) по сути главная функция
  static const double PID_k[3]      =  {10, 2, 10}; // KP KI KD
  static const byte   PID_cycle     =  200; // Цикл для ПИД.  Участвует в расчетах, а также управляет частотой расчетов ПИД
  double PID_in;  // входящее значение
  double PID_set; // требуемое значение
  double PID_out; // выходное значения для управляемого элемента
  unsigned long time;
  unsigned long srednee;
  boolean OFF = 0;
} air;

Нюансы:

  1. Паяльник применил от своей старой станции Lukey 936A, но с замененным нагревательным элементом на китайскую копию Hakko A1321.
  2. Кнопка отключения отключает сразу все что было включено.
  3. Можно одновременно включать и паяльник и фен.
  4. На разъеме фена присутствует напряжение 220В, будьте осторожны.
  5. Нельзя отключать паяльную станцию от сети 220В пока не остынет фен.
  6. При отключенном кабеле паяльника или фена, на дисплее будут максимальные значения напряжения с ОУ, пересчитанные в градусы (не ноль). Поясню: если например просто подключить кабель холодного паяльника должен показывать комнатную температуру, при отключении покажет например 426. Какой в этом плюс: если случайно оборвется провод термопары или терморезистора, на выходе ОУ будет максимальное значение и контроллер просто перестанет подавать напряжение на нагреватель, так как будет думать что наш паяльник раскален и его нужно охладить.
  7. Защиты от КЗ нет, поэтому рекомендую установить предохранители.
  8. Стабилизатор на 5В для питания Arduino используйте любой доступный с учетом напряжения питания вашего БП и нагрева в случае линейного стабилизатор. Так как у меня напряжение 20В установил 7805.
  9. Паяльник прекрасно работает и при 30В питания, как в моей основной паяльной станции. Но при использовании повышенного напряжения учитывайте все элементы: стабилизатор 5В и то что напряжение вентилятора 24В.

Основные узлы и состав:

1. Основная плата:

— Arduino Pro mini,
— сенсорные кнопки,
— дисплей от телефона Nokia 1202.

2. Плата усилителей:

— усилитель терморезистора паяльника,

— полевой транзистор нагрева паяльника,
— усилитель термопары фена,
— полевой транзистор включения вентилятора фена.

3. Плата симисторного модуля

— оптосимистор MOC3063,
— симистор со снабберной цепочкой.

4. Блок питания:

— блок питания от ноутбука 19В 3.5А,
— выключатель,
— стабилизатор для питания Arduino.

5. Корпус.

А теперь подробнее по узлам.

1. Основная плата

Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться. Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

Фото платы без деталей


На верхней стороне находятся площадки сенсорных кнопок, наклеена лицевая панель, припаивается дисплей. Площадки сенсорных кнопок и дисплей подключены к нижней стороне через перемычки тонким проводом. Типоразмер резисторов и конденсатора 0603.

Изготовление лицевой панели

Лицевую панель, по размерам из 3Д модели, я сначала нарисовал в программе FrontDesigner-3.0_rus, в файлах проекта лежит исходник.

Распечатал, вырезал по контуру, а также окно для дисплея.

Далее заламинировал самоклеящейся пленкой для ламинирования и приклеил к плате. Дисплей за также приклеен к этой пленке. За счет выреза в плате дисплей получился вровень с основной платой.

На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

2. Плата усилителей


Небольшое исправление

Как правильно заметил easyJet в схеме дифференциального усилителя была ошибка, отсутствовал резистор R11 (выделил цветом). Но ошибка не критичная, влияет при равенстве сопротивления R3 и терморезистора в паяльнике, то есть при комнатной температуре. В случае исправления потребуется калибровка температуры паяльника. В своей паяльной станции решил оставить как есть.

Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

  1. Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
  2. Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.

Схема фена состоит из неинвертирующего усилителя и полевого транзистора.

  1. Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
  2. Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

Типоразмер резисторов и конденсаторов 0603, за исключением резистора 56 Ом — 1206.
Настройка не требуется.

Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов. Рекомендую использовать например MCP6001. Но нужно обратить внимание что в зависимости от букв в конце отличается распиновка:

3.
Плата симисторного модуля

Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

4. Блок питания

Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

5. Корпус

Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

Разъемы:

1. Фен — «авиационный» GX16-8.

2. Паяльник — «авиационный» GX12-6.

Немного фото

Исходники лежат тут.
На этом все.

P.S. Первую версию я сохранил в черновиках на память.

как можно сделать своими руками и изготовить мощный нагреватель и вентилятор

Разнообразные работы, связанные с пайкой или нагреванием различных материалов, требуют применения специальных инструментов. Отменно с такими делами справляется термофен — приспособление, использующее в качестве разогрева накалённый воздух под давлением. В продаже имеется множество схожих приспособлений по разной стоимости. Но реально изготовить фен для пайки микросхем своими руками. На это не уйдёт много времени и средств.

Выбор фена для пайки пластика и микросхем

Такие приборы в повседневной жизни применяются нечасто. Некоторые люди о них не слышали и не представляют, как термофен может помочь справиться со множеством бытовых и специфических проблем.

И всё же главная задача подобных аппаратов — оказание содействия мастерам при выпаивании радиодеталей и ремонте изделий из ПВХ и других материалов, поддающихся плавлению.

Внешний вид такого оборудования подобен строительным, отличия есть в габаритах и специальной сменной оснастке.

Специфика паяльных фенов

Такие приборы способны растопить пластиковые изделия и даже легкоплавкие металлы. Процесс спайки обеспечивается потоком горячего воздуха, который подаётся через сопло фена.

Дома такой аппарат, кроме прямого назначения, применяется для мелкого ремонта изделий из пластмасс, удаления окрашенного слоя на различных неплавких поверхностях, нагревания небольших предметов.

Для такого оборудования существует ряд обязательных требований:

  • Аппаратуру, предназначенную для пайки электронных схем и пластмасс, надобно оборудовать термоэлементами и электровентилятором, обеспечивающими подачу воздушного потока, нагретого до восьмисот градусов.
  • Необходимо присутствие наконечников различной формы и размера. Они могут быть монолитными или составными.
  • Из-за повышенной температуры материалы для изготовления корпуса фена должны быть термостойкими.
  • Требуется присутствие специального термореле, контролирующего температуру нагрева спиралей.

Принцип действия работы любого фена, строительного или бытового, одинаков, и заключается в нагнетании разогретого воздуха на обрабатываемую деталь или поверхность. Самодельный фен для пайки горячим воздухом должен соответствовать таким требованиям.

Критерии выбора

При наличии денежных средств прибор для паяния можно приобрести в специальной торговой точке, благо предлагаемый ассортимент поразит наличием разнообразных моделей с различным набором возможностей. Такое оборудование производится многими известными фирмами, которым и следует отдать предпочтение.

Прежде чем купить фен, необходимо определить требования к нему, надобные для использования, и ориентироваться на них при оценке модификаций, имеющихся в продаже:

  1. В первую очередь — это рабочий температурный диапазон, который сможет выдать аппарат. Это основная характеристика нагревательного элемента, определяющая круг материалов, с которым фен сможет работать.
  2. Если термостойкость оболочки фена не соответствует заявленной температуре, это приведёт к его разрушению и выходу прибора из строя. Значит, материалы, из которых изготовлен аппарат, необходимо выбирать особенно тщательно.
  3. Качественно изготовленное устройство для пайки должно гарантировать равномерный обдув, который поступает на обрабатываемую поверхность. Поэтому качество устройства подачи воздуха и количество оборотов, им выдаваемое, также важно.
  4. Термофен должен иметь надёжную изоляцию, отвечающую требованиям безопасности.
  5. Необходимо наличие теплового электрического реле, которое позволит варьировать температуру выдуваемого воздуха. Это даст возможность осуществлять пайку широкого спектра материалов.
  6. В комплектации готового изделия должна быть насадка, или несколько штук, для обработки поверхностей различной толщины и рельефа.
  7. Ну и о мощности прибора тоже забывать не следует.

Все эти требования обязаны быть нацеленными на долгую, безопасную, качественную эксплуатацию фена.

Особенности изготовления термофена своими руками

Ключевые критерии для самодельного фена для пайки микросхем должны удовлетворять следующим условиям:

  • Струя обдува обязана прогреваться приблизительно до 850 градусов Цельсия.
  • Два с половиной киловатта — минимальная мощность спирали прибора.
  • Составляющие прибора должны стоить недорого или изготавливаться из подходящих деталей другой техники.

Фены, изготовленные своими усилиями, бывают ручными либо стационарными.

Аппарат не перемещаемой конструкции проще в производстве из-за того, что его габариты не ограничены. Однако при постоянной фиксации местоположения придётся перемещать склеиваемые элементы, что не очень удобно.

Альтернативный способ изготовления — мобильный, но он должен обеспечивать хорошую термоизоляцию прибора во избежание ожогов.

Основы изготовления радиомонтажного фена

Главное условие при сборке паяльного агрегата — это его безопасная эксплуатация и соответствие задачам как всего аппарата, так и составляющих компонентов. Смонтировать такой прибор можно из всевозможных устаревших или неисправных паяльников, фенов, компьютерных комплектующих.

Подбор нагревающей составляющей

Эту важнейшую компоненту придётся изготовить самостоятельно, потому что нагреватели из домашних нагреваемых приспособлений слабоваты по мощности. Единственный прибор -электроплитка с открытой спиралью, но такую найти сложно.

Для того чтобы сделать спираль требуемой мощности, понадобится проволока из нихрома сечением до 0,8 квадратного миллиметра. Размер её колец должен составлять не более 7−8 миллиметров, чего требует компактное устройство прибора.

Электроспираль наматывается на трубчатый или конусообразный сердечник. Его необходимо изготовить термостойким и обеспечивающим электрическую изоляцию. Этим требованиям соответствуют фарфоровые или текстолитовые трубки из сломанных фенов. Но идеально будет отыскать галогенный светильник для ламп трубчатой конструкции и позаимствовать изолятор оттуда.

Варианты вентилятора

Для применения в роли нагнетателя подойдёт любой маленький, но мощный вентилятор. Он станет, пожалуй, наиболее дорогим компонентом в импровизированном фене. Первоочередные требования для его изготовления:

  • Рабочее напряжение 220 вольт.
  • Сила выдуваемого потока от 20 литров в минуту.
  • Мощность от 400 ватт.

Подойдёт аквариумный компрессор или небольшой бытовой вентилятор. Но также можно применить компьютерный кулер.

Подбор корпусной части

Изготовить корпус для фена можно несколькими способами:

  • Употребить керамическую или фарфоровую основу. Это обеспечит надёжную изолировку от тепловой и электрической энергии. Правда, найти такой корпус сложно, приобрести дорого. Ещё один минус — хрупкость.
  • Можно использовать для защиты корпуса изнутри теплостойкий материал. Тогда удастся избежать его нагрева.

В качестве основной части прибора употребляются корпусные детали от сломанных фенов для укладки волос. Их размер и конструкция идеально подходят для указанных целей. Нужна только дополнительная изолированность носовой части, где будет расположено сопло прибора, и температура достигнет максимума.

Изоляцию корпуса можно сделать из асбестовых пластин, кварцевой слюды или стеклоткани. Носовая часть сопла изготавливается из металла.

Дополнительные детали

Конструкцию паяльного прибора должны обеспечить такие системы:

  • Устройство включения. Оно даст возможность выключить паяльник в экстренной ситуации и при долговременном перерыве в работе. Для управления подойдёт кнопочный или клавишный переключатель.
  • Способность настройки оптимального температурного режима и производительности обдува. Это решается установкой переменных сопротивлений. Они демонтируются с тех же бытовых фенов.

Особенности сборки

Первым делом навивается спираль. Так как длина её и толщина нихрома невелика, эту операцию можно провести вручную. На металлический пруток или проволоку нужного диаметра равномерно наматывается нихром или фехраль. Длина спирали рассчитывается по её сопротивлению, которое составляет приблизительно 100 Ом.

Готовое изделие аккуратно, чтобы не замыкались витки, укладывается на подобранный негорючий сердечник. Поверх располагается термоизолирующий слой из подготовленного материала. Закрепить его можно специальным термоклеем или кусочками проволоки, которую использовали при изготовлении спирали. Желательно получившийся нагреватель поместить в некое подобие колбы из теплозащищенных материалов. Кончики спирали оставляют снаружи. Торцевые поверхности также надо покрыть термоклеем.

Перед размещением в корпусе нагревательного элемента его необходимо отделить теми же изолировочными материалами. К выводам спирали с помощью винтов подключается питающий шнур. Концы его необходимо тщательно зачистить от окисла и пролудить с помощью специального флюса. Это обеспечит надёжный контакт между проводниками.

Провод используется специальный термостойкий. Одна его жила разрывается переключателем и реостатом.

Задняя сторона корпуса комплектуется вентилятором. Пристальное внимание уделяется его точной соосности с выходным отверстием. Подобное расположение позволит получить оптимальную силу «выдоха» инструмента. При невозможности вписать вентилятор внутри, он размещается снаружи корпуса с соблюдением вышеизложенных требований. При таком варианте потребуется переходной элемент доставки воздушного потока к нагревателю.

Параллельно подключается питание вентилятора. Таким образом, одной кнопкой управляются и нагревательная, и выдувная системы. В цепь нагнетателя включается реостат для управления воздушным потоком.

Далее вся собранная система помещается в корпус, надёжно закрепляется с помощью винтов, скоб, нихромовой проволоки. Корпус закрывается и крепится. К нему присоединяется подготовленное сопло в виде металлического конуса. Перед включением в сеть фен нужно прозвонить на работоспособность выключателя, реостатов, проверить целостность спирали.

Изготовление такого устройства потребует элементарных знаний электротехники, и умения пользоваться простейшими инструментами вроде электрических дрели и паяльника. А это под силу почти каждому мужчине. Зато такой прибор станет помощником в решении многих бытовых проблем, не требуя больших денежных затрат.

  • Автор: admin