Индукционные паяльные станции: принцип работы, обзор, как выбрать
Опубликовано: 03.09.2018
Контактный метод нагрева жала, используемый в классических схемах паяльных станций, несовершенен. Это проявляется в виде низкого КПД, большой потребляемой мощности, локального перегрева жала в зоне контакта и т.д. Паяльная индукционная станция лишена таких недостатков. Давайте рассмотрим принцип работы такого устройства, ознакомимся с несколькими популярными моделями и узнаем, как выбрать прибор, исходя из области его применения.
Принцип работы
Начнем с конструктивных особенностей индукционного нагревательного элемента (см. рисунок 1), это позволит лучше понять его принцип действия.
Нагревательный элемент индукционного прибора
Указанные обозначения:
Паяльная станция Saike 852D++ обзор делетанта
А – экранирующая оболочка; В – провода, подающие напряжение к индуктору; С – ручка паяльника; D – жало; Е – индукционная катушка; F – ферромагнитный слой.
Теперь поверхностно расскажем о принципе действия, не погружаясь в теоретические основы электромагнитной индукции. При поступлении в индукционную катушку высокочастотного напряжения происходит формирование переменного магнитного поля. Поскольку скин-слой жала выполнен из ферромагнитного материала, то начинается процесс его перемагничивания, который сопровождается образованием вихревых токов. Это приводит к значительному выделению тепловой энергии.
Преимущества индукционного метода очевидны: поскольку в качестве нагревательного элемента выступает жало паяльника, его нагрев происходит равномерно. Следовательно, отсутствуют потери от температурной инерции, и полностью исключен локальный перегрев, вызывающий окисление и выгорание жала. В результате, увеличивается его срок эксплуатации и повышается КПД устройства.
Принцип управления нагревом
Управлять процессом нагрева можно двумя способами:
Установив на жало термодатчик и подключив его к цифровому блоку управления. Такой способ стабилизации температуры применяется практически во всех недорогих индукционных паяльных станциях, например: Quick 203H или Yihua 900Н (показана на рисунке 2).
Цифровая станция Yihua 900Н
Меняя состав ферромагнитного сплава, покрывающего жало. Данный принцип основан на том, что при определенной температуре (точка Кюри), ферромагнетики утрачивают свои свойства, в результате чего паяльник перестает нагреваться. Такой метод стабилизации температуры был запатентован компанией Metcal под названием SmartHeat®, что дословно переводится как «умный нагрев». Применяется в моделях Metcal, OKI, ERSA, Weller и т.д.
Рисунок 3. Модель PS 900, может использоваться как для безсвинцовой пайки, так и обычной
У каждого из представленных выше методов есть свои достоинства и недостатки. Станции с термодатчиком существенно дешевле, что делает их доступными не только для профессионалов, но и любителей. Точность и надежность такого оборудования напрямую зависят от цифрового блока управления.
Второй способ стабилизации температуры осуществляется за счет установки картриджей-наконечников с определенной точкой Кюри – он более надежен. Но станции SmartHeat® имеют два существенных недостатка:
Высокая стоимость, не каждый профессионал может себе позволить купить такое оборудование. Но новое поколение бюджетных моделей более доступно. При изменении режима пайки необходимо устанавливать соответствующий картридж-наконечник, которые, как правило, не входят в комплект поставки и стоят недешево.
Картриджи-наконечники
Краткий обзор
Начнем со станции с цифровым блоком управления Quick 203H (ее фото представлено на рисунке ниже).
Внешний вид станции QUICK 203Н
Оригинальная модель данной станции стоит в пределах $220-$240, китайский аналог можно найти по цене вдвое дешевле (при выборе обращайте внимание на комплектацию, может поставляться без паяльника). Отлично справляется с smd радиодеталями и содержащим свинец припоем.
Видео: обзор и работа в реальных условиях станции QUICK 203Н
Отрицательные моменты: массивные элементы и бессвинцовый припой необходимо долго прогревать.
Характеристики:
Заявленная производителем мощность – 90Вт. Рабочая температура от 200С° до 420С°. На индукционную катушку подается напряжение 36В с частотой 400кГц. Стабилизация установленного теплового режима выполняется с погрешностью 2С°. Нагрев до рабочей температуры 350С° занимает не более 25 секунд.Цифровой блок управления позволяет задать 10 температурных профилей, установить блокировку по паролю на включение, выполнить калибровку, назначить время задержки включения спящего режима и отключения устройства.
Тем, кто приобрел китайский аналог прибора, рекомендуется сразу побеспокоиться о покупке оригинального жала, поскольку то, что входит в комплект, скорее, декоративное, чем рабочее.
Теперь рассмотрим станцию PS-900, работающую по технологии SmartHeat® (ее внешний вид показан на рисунке 3). Это самая доступная модель из линейки OKI, ее ориентировочная стоимость около $250.
Характеристики:
Минимальная мощность 5Вт, максимальная – 60Вт (регулируется автоматически). Индуктор работает на частоте 470кГц. Потребляемая мощность – 90Вт. Напряжение питания от 90 до 240В.Особенности:
Поскольку температурный режим задается картиджем-насадкой, панель блока управления упрощена до минимума, на ней имеется только кнопка включения питания. Имеется возможность заменить штатный индуктор с диаметром 7,5мм менее мощным пятимиллиметровым на 35Вт. Это дает возможность производить деликатную пайку при помощи микронаконечников. Паяльник автоматически включается при извлечении с подставки и выключается после установки обратно. Необходимо отдельно приобрести комплект наконечников-картриджей для различных режимов пайки.Приведем, в качестве сравнения, основные характеристики одной из моделей высшего уровня – MX-5241(см. рисунок 6). Необходимо сразу предупредить, что в руках любителя такой инструмент станет дорогой игрушкой, не более.
Рисунок 6. МХ-5241 – техника для профессионалов
Характеристики:
Диапазон выходной мощности от 5 до 80Вт (регулируется автоматически). Частота работы индуктора – 13,56МГц. Потребляемая мощность – 125Вт. Напряжение питания от 90 до 240В.Два независимых канала позволяют одновременно использовать термопинцет и паяльник.
Благодаря индикатору мгновенной мощности существенно упрощается подбор необходимого картриджа-наконечника.
Стоимость этого «чудо-инструмента» более $1200.
Выбор
Собственно, процесс выбора заключается в определении области применения станции. Бюджетная модель PS-900 отлично подходит для промышленной ручной пайки и тем, кто планирует заниматься радиоэлектроникой на профессиональном уровне.
Индукционные модели с цифровым блоком управления больше подходят для любителей, поскольку, установить необходимый тепловой режим значительно проще, чем подбирать картридж-наконечник с соответствующей точкой Кюри.
Следует учитывать, что недорогие индукционные устройства не производятся с термофеном. Если он станет необходимым для работы – термовоздушная станция может быть приобретена отдельно.
Можно ли сделать индукционную паяльную станцию своими руками?
Данный вопрос имеет, скорее, теоретическую подоплеку, чем практическое применение. Безусловно, можно сделать самодельный блок управления под готовый индукционный паяльник. Но стоимость такого проекта будет незначительно отличаться от серийного изделия, произведенного в Китае.
Значительно полезней модифицировать готовое устройство с целью его усовершенствования.