Způsob ohřevu kontaktního hrotu používaný v klasických obvodech pájecích stanic je nedokonalý. To se projevuje v podobě nízké účinnosti, vysoké spotřeby energie, lokálního přehřívání hrotu v kontaktní zóně atd. Indukční pájecí stanice nemá takové nevýhody. Podívejme se na princip fungování takového zařízení, seznamte se s několika populárními modely a zjistěte, jak si vybrat zařízení na základě jeho rozsahu.
Princip činnosti
Začněme konstrukčními prvky indukčního topného tělesa (viz obrázek 1), což nám umožní lépe porozumět jeho principu fungování.
Topné těleso indukčního spotřebiče
Uvedená označení:
- A – stínící plášť;
- B – vodiče přivádějící napětí do induktoru;
- C – rukojeť páječky;
- D – bodnutí;
- E – indukční cívka;
- F – feromagnetická vrstva.
Nyní si povrchně povíme o principu fungování, aniž bychom se ponořili do teoretických základů elektromagnetické indukce. Při vstupu vysokofrekvenčního napětí do indukční cívky vzniká střídavé magnetické pole. Vzhledem k tomu, že povrchová vrstva hrotu je vyrobena z feromagnetického materiálu, začíná proces jeho převrácení magnetizace, který je doprovázen tvorbou vířivých proudů. To vede k výraznému uvolnění tepelné energie.
Výhody indukční metody jsou zřejmé: protože hrot páječky funguje jako topný článek, jeho ohřev probíhá rovnoměrně. Nedochází tak ke ztrátám tepelnou setrvačností a je zcela vyloučeno lokální přehřívání, které způsobuje oxidaci a vyhoření hrotu. Tím se zvyšuje jeho životnost a zvyšuje se účinnost zařízení.
Princip řízení vytápění
Proces ohřevu lze ovládat dvěma způsoby:
- Instalací teplotního čidla na hrot a jeho připojením k digitální řídící jednotce. Tento způsob stabilizace teploty se používá téměř ve všech levných indukčních pájecích stanicích, například: Quick 203H nebo Yihua 900H (zobrazeno na obrázku 2). Digitální stanice Yihua 900H
- Změnou složení feromagnetické slitiny, která pokrývá hrot. Tento princip je založen na tom, že při určité teplotě (Curieův bod) ztrácejí feromagnetika své vlastnosti, v důsledku čehož se páječka přestane zahřívat. Tento způsob stabilizace teploty byl patentován společností Metcal pod názvem SmartHeat®, což v doslovném překladu znamená „chytré vytápění“. Používá se v modelech Metcal, OKI, ERSA, Weller atd. Obrázek 3. Model PS 900, lze použít jak pro bezolovnaté pájení, tak pro pájení.
Každá z výše uvedených metod má své výhody a nevýhody. Stanice s teplotním čidlem jsou výrazně levnější, díky čemuž jsou dostupné nejen pro profesionály, ale i pro amatéry. Přesnost a spolehlivost takového zařízení je přímo závislá na digitální řídicí jednotce.
Druhý způsob stabilizace teploty se provádí instalací hrotových kazet s určitým bodem Curie – je spolehlivější. Stanice SmartHeat® však mají dvě významné nevýhody:
- Vysoká cena, ne každý profesionál si může dovolit koupit takové zařízení. Ale nová generace rozpočtových modelů je cenově dostupnější.
- Při změně režimu pájení je nutné nainstalovat příslušnou kazetu hrotu, která zpravidla není součástí dodávky a není levná.
Krátká recenze
Začněme stanicí s digitální řídící jednotkou Quick 203H (její fotografie je na obrázku níže).
Vzhled stanice QUICK 203Н
Původní model této stanice stojí mezi 220-240 dolary, čínský analog seženete za poloviční cenu (při výběru věnujte pozornost balíčku, lze jej dodat bez páječky). Funguje skvěle na smd rádiových součástkách a olověné pájce.
Video: recenze a provoz v reálných podmínkách stanice QUICK 203H
Negativní body: masivní prvky a bezolovnatá pájka se dlouho zahřívají.
Vlastnosti:
- Výrobcem deklarovaný výkon je 90W.
- Pracovní teplota od 200° do 420°.
- Na indukční cívku je přivedeno napětí 36 V o frekvenci 400 kHz.
- Stabilizace zavedeného tepelného režimu se provádí s chybou 2C°.
- Zahřátí na provozní teplotu 350C° netrvá déle než 25 sekund.
Digitální řídicí jednotka umožňuje nastavit 10 teplotních profilů, nastavit zámek hesla při zapnutí, provést kalibraci, nastavit dobu prodlevy pro zapnutí režimu spánku a vypnutí zařízení.
Těm, kteří si zakoupili čínský analog zařízení, se doporučuje, aby se okamžitě starali o nákup originálního žihadla, protože to, co je součástí sady, je spíše dekorativní než funkční.
Nyní se podíváme na stanici PS-900 využívající technologii SmartHeat® (její vzhled je na obrázku 3). Jedná se o nejdostupnější model z řady OKI, jeho odhadovaná cena je asi 250 $.
Vlastnosti:
- Minimální výkon 5W, maximální – 60W (nastaveno automaticky).
- Induktor pracuje na frekvenci 470 kHz.
- Příkon – 90W.
- Napájecí napětí od 90 do 240V.
Vlastnosti:
- Vzhledem k tomu, že teplotní režim nastavuje trysková kartuše, je panel ovládací jednotky zjednodušen na minimum, má pouze zapínací tlačítko.
- Běžnou tlumivku o průměru 7,5 mm je možné vyměnit za méně výkonnou pětimilimetrovou o 35W. To umožňuje provádět jemné pájení pomocí mikrohrotů.
- Páječka se automaticky zapne po sejmutí ze stojanu a vypne se po jejím vrácení.
- Je nutné samostatně zakoupit sadu hrotů-kazet pro různé režimy pájení.
Uveďme pro srovnání hlavní charakteristiky jednoho z modelů nejvyšší úrovně – MX-5241 (viz obrázek 6). Je třeba okamžitě varovat, že v rukou amatéra se takový nástroj stane drahou hračkou, nic víc.
Obrázek 6. MX-5241 – vybavení pro profesionály
Vlastnosti:
- Rozsah výstupního výkonu od 5 do 80 W (nastaveno automaticky).
- Frekvence induktoru je 13,56 MHz.
- Příkon – 125W.
- Napájecí napětí od 90 do 240V.
Dva nezávislé kanály umožňují současné použití horké pinzety a páječky.
Díky indikátoru okamžitého výkonu je výběr potřebného hrotu kazety značně zjednodušen.
Cena tohoto „zázračného nástroje“ je více než 1200 dolarů.
Výběr
Výběrový proces má ve skutečnosti určit rozsah stanice. Cenově dostupný model PS-900 je skvělý pro průmyslové ruční pájení a pro ty, kteří se rádiové elektronice plánují věnovat na profesionální úrovni.
Indukční modely s digitální řídicí jednotkou jsou vhodnější pro amatéry, protože je mnohem snazší nastavit požadovaný tepelný režim, než vybrat hrot kazety s příslušným Curieovým bodem.
Vezměte prosím na vědomí, že levná indukční zařízení se nevyrábějí s horkovzdušnou pistolí. Pokud je to pro práci nutné, lze horkovzdušnou stanici zakoupit samostatně.
Je možné vyrobit indukční pájecí stanici vlastníma rukama?
Tato otázka má spíše teoretické pozadí než praktické využití. Samozřejmě si můžete vyrobit domácí řídicí jednotku pro hotovou indukční páječku. Ale náklady na takový projekt se budou mírně lišit od sériového produktu vyrobeného v Číně.
Mnohem užitečnější je upravit hotové zařízení za účelem jeho vylepšení.
Špička běžné odporové páječky je ohřívána elektrickým proudem, který protéká nichromovou spirálou navinutou kolem pouzdra tyče. Nevýhody tohoto procesu: nízká účinnost, lokální vytápění a v důsledku toho vysoká spotřeba energie.
Keramické páječky jsou pokročilejší, ale bojí se náhlých změn teplot. Indukční pájecí stanice funguje na zcela jiném principu. Hrot se rychle zahřívá a nastavení ohřevu je maximálně jednoduché.
Princip činnosti
Hlavním rozdílem mezi indukční páječkou a konvenční je topné těleso, nebo spíše jeho úplná absence. K zahřívání nástroje dochází v důsledku výskytu vířivých indukčních proudů pod vlivem střídavého magnetického pole.
Konstrukce indukční páječky poskytuje cívku, do které se vkládá hrot zařízení.
Když se do cívky přivede proud, vytvoří se v ní magnetické pole. Působí na hrot páječky, kde se tvoří indukční proudy, které ohřívají samotnou tyč.
Hrot páječky se v tomto případě zahřívá rovnoměrně, protože na něj po celé délce působí indukční proud. Životnost takového nástroje se zvyšuje a jeho účinnost se zvyšuje.
Zpočátku se vyráběly indukční pájecí stanice s frekvencí 470 kHz, ale dnes existují modely, ve kterých je aplikováno napětí 13 MHz a vyšší. K zahřátí dochází doslova během vteřiny.
Ovládání topení
Jádro indukční páječky je vyrobeno z mědi (ne magnetický materiál) a zadní strana je potažena feromagnetickým materiálem (slitina železa a niklu). Přední část slouží jako žihadlo, samotné jádro se nazývá cartridge.
Zahřívání měděného hrotu se nastavuje následovně:
- při působení střídavého napětí, a tedy pole, vznikají v povlaku Foucaultovy proudy, které ohřívají materiál;
- teplo se přenáší na měď;
- jakmile teplota povlaku dosáhne Curieho bodu, magnetické vlastnosti zmizí a ohřev se zastaví;
- v procesu práce s indukční páječkou měděný hrot odevzdává teplo součásti a ochlazuje, feromagnetický povlak se také ochladí;
- jakmile povlak vychladne, magnetické vlastnosti se vrátí a ohřev se okamžitě obnoví.
Můžeme říci, že existuje automatická regulace teploty as vysokou přesností.
Maximální ohřev indukční páječky závisí na vlastnostech magnetické slitiny a jádra. Tato regulace se nazývá inteligentní vytápění.
Teplotu pro konkrétní podmínky pájení můžete změnit instalací teplotního čidla, které je připojeno k řídicí jednotce stanice, nebo výměnou kartuší (jádro s hrotem), které se vkládají do rukojeti indukční páječky.
První možnost je levnější než druhá, takže ji dnes využívají nejen profesionálové. Ale druhá metoda je přesnější a spolehlivější.
DIY montáž
Otázka, zda je možné vyrobit indukční páječku vlastníma rukama, je hlavně teoretická. Z praktického hlediska je to neopodstatněné i z čistě cenové pozice.
Prostě jakákoli čínská pájecí stanice bude stát stejně jako kutilská. A povídání o podomácku vyrobeném designu se bude týkat hlavně řídící jednotky. Proč si pořídit indukční páječku?
Pokud jde o přímou výrobu samotného nástroje, může být vyroben z improvizovaných materiálů. Je pravda, že taková indukční páječka bude mít nízkou spotřebu.
K výrobě cívky budete potřebovat rezistor 5-10 ohmů, měděný drát a feritový korálek a také dráty pro přívod elektrického proudu.
Nejprve se pomocí multimetru zkontroluje odpor rezistoru. Poté na jedné straně sejměte kryt. Nyní potřebujete ocelový drát.
Můžete k tomu použít například kancelářskou sponku. Je rozložený a jeden konec je pocínován. Rezistor je omotán kolem druhého konce v místě sejmutého krytu.
Dále potřebujete kousek textolitu, který je také z obou stran pocínován. Jeho velikost je zvolena tak, aby volně vstupovala do budoucího těla cívky. Nyní je textolitová deska připájena k drátu z kancelářské sponky a drátu z rezistoru.
Dále je cívka sestavena – na korálek je navinut měděný drát, na jehož koncích jsou připevněny dráty se zástrčkou. Do připraveného svitku se vloží pocínovaná textolitová deska. Všechny spoje jsou pájené.
Zbývá pouze omotat elektrickou pásku kolem cívky, vložit silný měděný drát do otevřeného odporu a samotnou cívku do připraveného pouzdra. Může to být například hliníková trubka.
Vezměte prosím na vědomí, že měděný drát musí vstupovat do rezistoru s přesahem, aby se hrot indukční páječky nepohyboval v jejím těle.
A poslední – navíjení celého těla zařízení izolační páskou. Zde je takové jednoduché schéma montáže pro domácí indukční páječku. Samozřejmě nemohou pájet velké obrobky, ale pro malý mikroobvod je to tak akorát.
Vlastnosti přístroje
Mezi vlastnosti indukčních páječek je třeba poznamenat tenkou vyměnitelnou kazetu, na které do značné míry závisí teplota ohřevu hrotu.
Jedná se o tenkou trubici, která v kombinaci s lehkým tělem zařízení umožňuje dlouhé sezení při procesu pájení.
Ruka se neunaví, což znamená, že se nemění přesnost přívodu hrotu a pájky, nedochází k šmouhám přebytečného materiálu a zvyšuje se rychlost operací. Neexistuje žádný složitý elektronický obvod, stupeň ohřevu je automaticky regulován.
Podle všech měřítek je indukční páječka pokročilejší než tradiční pájecí nástroje. I když zatím není dostatečně rozšířený, lze takový design připsat nové generaci technologie.
