Как устроен паяльник

Как сделать паяльник своими руками?

В быту иногда возникает необходимость припаять контакты деталей, залудить провода или выполнить аналогичные операции. Но при отсутствии паяльника нужно приобрести дорогостоящее оборудование, что совершенно нецелесообразно для одноразовых работ, либо собрать паяльник своими руками из подручных материалов. Далее мы рассмотрим наиболее простые в реализации методы изготовления.

Способ №1: Из ПЭВ резистора

Для такого паяльника вам понадобится старый резистор в керамической изоляции, который будет использоваться в качестве нагревательного элемента. Можно использовать резистор из старого электрооборудования, требуемые параметры рассчитываются по формуле: P = U 2 /R,

Где P – мощность паяльника;

U – питающее напряжение;

R – омическое сопротивление резистора.

Такой самодельный паяльник рассчитан на работу от низкого напряжения в 12 или 24 В, что следует учитывать при расчете мощности устройства. Благодаря чему его можно запитать как от понижающего блока питания, так и от автомобильного аккумулятора. При необходимости, вы можете подобрать резистор и под напряжение питания сети 220 В, но в данном примере мы рассмотрим низковольтный вариант.

Помимо ПЭВ резистора для изготовления вам понадобятся кусочки текстолита, гетинакса или сухой древесины для изолирующей рукоятки, главное, чтобы они выдерживали высокие температуры. Два медных стержня различного диаметра для изготовления теплоприемника и паяльного жала. Соединительные провода или заводской блок питания на 12В. Также вам пригодятся элементы для фиксации, напильник, электролобзик, сверло, метчик, дрель.

Процесс изготовления паяльника состоит из таких этапов:

• Для токоприемника выбирается медный стержень, который должен плотно входить во внутреннее отверстие резистора. От плотности будет зависеть качество теплопередачи от нагревателя к жалу паяльника. Рис. 1: плотно входит в отверстие
• Для жала подбирается медный прут или проволока меньшего диаметра. Заточите край прута для получения нужной формы, наиболее удобным для новичков считается форма плоской отвертки.
• Просверлите с обеих сторон отверстия и нарежьте в них метчиком резьбу – одно под фиксирующий болт с шайбой, второе под медный наконечник.
• Вставьте теплоприемник в резистор и замерьте глубину залегания, поставьте отметку на поверхности. По отметке сделайте радиальный паз при помощи напильника – в него будет вставляться стопорное кольцо, которое можно сделать из пружинки или шайбы.
• На одном конце медной проволоки для жала паяльника нарежьте резьбу и вкрутите ее в теплоприемник. Рис. 2: вкрутите в теплоприемник
• Соберите всю конструкцию вместе, зафиксируйте оба медных прутка при помощи резьбовых соединений и стопорного кольца.
• Зачистьте концы блока питания от изоляции, если необходимо, удалите и штекер он больше не понадобиться.
• Закрепите концы медных проводов от блока питания на контактах резистора. Для этого используйте болтовое соединение, обязательно плотно зажимайте гайки, чтобы получить хороший контакт.
• При помощи лобзика выпилите из старой платы рукоятку, в данном примере она будет состоять из двух половинок, между которыми расположен электрический шнур. Также в ней можно пропилить борозду под провода Рис. 3: поместите шнур питания в рукоятку
• Соберите рукоятку – закрепите половинки при помощи болтов или заклепок.

Аккумуляторный паяльник готов, его можно использовать для пайки микросхем, электрических контактов автомобильной проводки и т.д. Если под рукой нет керамического резистора, можно изготовить паяльник из нихромовой проволоки.

Способ №2: Из нихромовой нити

В отличии от предыдущего метода изготовления электрического паяльника, здесь вы самостоятельно изготовите нагревательный элемент из отрезка нихромовой проволоки. Следует отметить, что подобрать нужный диаметр можно как с помощью табличных величин удельного сопротивления нихрома на метр длины, так и опытным путем.

Второй вариант наиболее простой, так как, имея проволоку диаметром, допустим, в 0,5мм, вы можете натянуть ее на кусок сухой древесины и, подключив питание крокодилами наблюдать скорость и величину нагрева по цветовым изменениям.

Рис. 4: определение нагрева опытным путем

При желании можно удлинить или укоротить нагреваемый участок путем перемещения крокодила – это позволит подобрать оптимальную температуру нагрева за счет длины, наиболее подходящую для вашего паяльника.

Помимо нихромовой нити вам понадобятся:

• Продолговатая заготовка из дерева округлой формы, чтобы удобно помещалась в вашей руке.
• Электрическая дрель и сверла различного диаметра для высверливания отверстий.
• Медная проволока для изготовления толстого или тонкого жала, диаметр подбирается индивидуально в каждой ситуации.
• Алебастр с водой для фиксации медной проволоки – объем довольно небольшой, поэтому вам хватит остатков с ремонта, приобретать новый пакет необязательно.
• Соединительные медные провода для подключения нагревательного элемента к питающему шнуру. Выбираются в соответствии с номиналом протекающего по ним тока.
• Изоляционные материалы – изолента, термоусадка, стеклотканевая изоляция.
• Блок питания на 12В, чтобы сделать мини паяльник.
• Слесарный инструмент, канцелярский нож и т.д.

В данном примере мы рассмотрим порядок изготовления низковольтного паяльника на 12В. Для этого выполните следующий алгоритм действий:

• Просверлите в торце деревянной заготовки два несквозных отверстия – в одном из них будет размещаться жало, а другом разъем питания. Рис. 5: просверлите отверстия в торцах
• На уровне конца торцевого отверстия под разъем питания просверлите с двух боков отверстия меньшего диаметра. Лучше расположить их под наклоном, так как затем в них нужно будет протянуть питающие провода. Рис. 6: высверлите отверстия по бокам
• От просверленных отверстий для вывода проводников электрического тока до отверстия установки нагревательного стержня вырежьте углубления и поместите в них провода от разъема. Рис. 7: поместите провода от разъема
• Отрежьте из толстой медной проволоки, около 2,5мм в диаметре, заготовку под жало.
• При помощи алебастровой смеси установите нагревательный стержень для паяльника в отверстие и дождитесь засыхания раствора до плотного состояния. Как правило, это занимает всего пару минут. Рис. 8: зафиксируйте жало
• Наденьте на стержень кусок стеклотканевой изоляции и зафиксируйте при помощи скрутки медных проводов.
• Намотайте на стеклотканевую трубку нагревательную спираль и прикрепите ее к выводам. Рис. 9: намотайте нихромовую проволоку

Оголенные проводники и места соединения заизолируйте с помощью термоусадки.

• Соедините провода питания паяльника и заизолируйте изолентой.

Миниатюрный паяльник готов и может использоваться для пайки проводов, smd элементов и т.д.

Рис. 10: готовый миниатюрный паяльник

Способ №3 Мощный импульсный паяльник

Такой паяльник не подойдет новичку, так как для его создания требуются базовые знания в электротехнике и навыки чтения электрических схем. За основу для изготовления этого агрегата берется импульсный блок питания от галогенных светильников. Хорошо будет получить и схему этого устройства, в рассматриваемом примере она имеет такой вид, хотя может быть и любая другая, в зависимости от модели блока для паяльника:

Рис. 11: схема блока питания для импульсного паяльника

Принцип действия импульсного паяльника заключается в закорачивании вторичной обмотки трансформатора Т2 для получения максимального нагрева жала. Для этого применяется самодельная обмотка с одним витком и закороткой из более тонкой проволоки под наконечник.

Для изготовления паяльника вам понадобится блок от галогенного светильника, корпус (в данном случае используется пистолет из детской игрушки), медная проволока диаметром 6мм и проволока диаметром 1мм, керамические предохранители, болты для фиксации деталей паяльника, кнопка и шнур питания с вилкой. Из инструмента вам понадобятся пассатижи, отвертка, метчик и ножовка.

Процесс изготовления импульсного паяльника состоит из следующих этапов:

• Снимите крышку с блока питания от галогенного светильника, будьте аккуратны, чтобы не повредить внутренние элементы, места пайки и детали. Рис. 12: снимите крышку с блока питания
• С трансформатора удалите низковольтную обмотку, представленную несколькими витками медной проволоки. Рис. 13: удалите низковольтную обмотку
• Примерьте плату в заготовленный корпус и определите наиболее выгодный способ расположения. Заметьте, что нагревательный элемент будет сильно греться, поэтому под ним никакие элементы лучше не оставлять, куда безопаснее перенести их подальше, разделив плату.
• Аккуратно разделите плату и на две части, для безопасности деталей их можно удалить на время распила, если под рукой имеется хоть какой-то паяльник. В противном случае придется соблюдать предельную осторожность. Рис. 14: обрежьте плату
• Подключите к плате кнопку и шнур питания.
• В катушку с высоковольтной обмоткой трансформатора проденьте медную проволоку толщиной 6мм и согните при помощи пассатижей вокруг катушки, как показано на рисунке. Рис. 15: проденьте медную проволоку в катушку
• На выводы нагревательного элемента наденьте части керамической рубашки предохранителя, они должны предохранять пластиковый корпус паяльника от высокой температуры. Рис. 16: наденьте куски керамической рубашки
• Концы нагревателя расплющите, и сделайте отверстия при помощи метчика под фиксаторные болты. Рис. 17: нарежьте резьбу
• Закоротите теплоприемник медной проволокой диаметром в 1 мм. Если при первом включении этот проводник перегреется и перегорит из-за слишком большой температуры жала, его нужно будет заменить более толстым в 1,5 или 2 мм. Если нагрев будет слабым, установите более тонкую проволоку в 0,5 мм.

У вас получился один из самых мощных паяльников, работающих от сети 220В – он запросто может выпаять детали с мощными ножками, соединять контакты силовой цепи и т.д.

Рис. 18: готовый импульсный паяльник

Но назвать этот паяльник одноразовым нельзя, поскольку собирается он целенаправленно и требует серьезных усилий для создания. Также желательно иметь хоть какой-то рабочий паяльник при его изготовлении, это значительно упростит работу по разделению платы.

Устройство паяльника

Довольно распространенным инструментом, который применяется в быту и промышленности, можно назвать электрический паяльник. Он требуется для проведения самой различной работы, что используется при ремонте электрооборудования и пайке проводов. Для того чтобы выбрать наиболее подходящий вариант исполнения рассматриваемого устройства нужно разобраться с особенности его конструкции и основными параметрами.

Электрическая схема паяльника

Надежность в работе и длительный срок эксплуатации обуславливается простотой рассматриваемой конструкции. Электрическая схема представлена сочетанием следующих элементов:

1. Источника питания, которым зачастую выступает бытовая сеть энергоснабжения. Также в продаже можно встретить портативные варианты исполнения со встроенным блоком питания.
2. Вилка с проводом требуется в том случае, если конструкция питается от бытовой сети.
3. Нагревательной рабочей частью паяльника является проволочная спираль. Она преобразует электричество в тепловую энергию, за счет чего и происходит нагрев обрабатываемых элементов при пайке.

Электрическая схема паяльника

Принцип действия электрической схемы довольно прост. Нагревательной частью паяльника является спираль нихромовой проволоки, при прохождении по которой тока происходит нагрев обмотки. По специальному проводящему элементу проходит передача тепла жалу паяльника.

Устройство паяльника

Современные варианты реализации паяльника могут несколько отличаться. Однако, их основные элементы практически идентичны. Устройство паяльника можно охарактеризовать следующим образом:

1. Основным элементом конструкции считается нагревательный стержень, на которой есть обмотка трансформатора.
2. Для сохранения тепла и повышения значение КПД стержень вставляется в специальную изоляционную трубку. При ее изготовлении используется теплостойкая стеклоткань.
3. В зависимости от значения мощности может использоваться несколько слоев изоляционного материала.

Стержень вставляется в специальную изолирующую оболочку, а для безопасного использования устройства есть диэлектрическая рукоятка. Как правило, рукоятка изготавливается из теплостойкого пластика или древесины, применение металла не допускается.

При изготовлении наконечника часто применяется красная медь, так как она обеспечивает быстрый перенос тепла от источника к исполнительному элементу конструкции. Кроме этого, рабочий элемент должен выдерживать воздействие высокой температуры, которой достаточно для разогрева обрабатываемого металла.

Устройство паяльника в разрезе, чертеж

Распределения припоя по поверхности совершается наконечником инструмента. Именно поэтому он изготавливается в клиновидной форме. Его длина может существенно отличаться, все зависит от области применения устройства и его предназначения.

Напряжение питания паяльников

Рассматривая виды паяльников также следует уделить внимание тому, какое рекомендуемое напряжение для питания. Как правило, большинство бытовых моделей, которые можно использовать для пайки микросхем, могут работать от стандартной сети 220 Вольт. Это связано с применение трансформатора. Напряжение 220 В для некоторых устройство может быть слишком высоким. Примером можно назвать случаи, когда должны применяться импульсные источники питания.

Отличительными особенностями, которыми обладают источники питания импульсных паяльников, можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Нагревательным элементом выступает вторичная обмотка.
2. Конструктивные особенности обеспечивают быстрый нагрев жала.
3. Низкий показатель потребительской мощности.
4. Некоторые модели позволяют регулировать показатель мощности в узком диапазоне.

Схемы импульсных паяльников могут существенно отличаться, что во многом связано с тем, какая фирма занимается выпуском продукта. Примером можно назвать многочисленные китайские модели, характеризующиеся низкой надежностью.

Мощность нагрева паяльников

Мощность паяльника также может варьировать в достаточно большом диапазоне. Этот показатель считается одним из наиболее важных, учитывается при подборе более подходящей модели. От подобного показателя зависит также температуры нагрева и некоторые другие характеристики. К основным рекомендациям по выбору можно отнести следующие моменты:

1. Для работы с небольшими микросхемами подходит устройство, показатель мощности которого не более 25 ватт. Этого вполне достаточно для припаивания небольших элементов. Стоит учитывать, что слишком высокий показатель мощности может привести к тому, что при работе микросхема может оплавится.
2. Для спаивания толстых проводов используются устройства, показатель мощности которых составляет 40 ватт. Температуры, которую можно получить при подобном показателе, вполне достаточно для решения основных задач.

Схема регулятора мощности паяльника

Как правило, с повышение рассматриваемого показателя существенно увеличивается и стоимость изделия. Это связано с конструктивными проблемами, которые возникают на момент производства устройства.

Перемотка паяльника

При ремонте купленного инструмента или создании его своими руками приходится проводить намотку проволоки. Перед непосредственным выполнением работы довольно важно правильно провести соответствующие расчеты, так как наиболее подходящая проволока выбирается в зависимости от сопротивления, мощности и напряжения источника питания. Рассчитать требующиеся показатели можно при применении различных специальных таблиц.

После вычисления требуемых параметров подбирается наиболее подходящая под них проволока. Для этого также может использоваться специальная таблица, в которой определено соотношение основных параметров. Нихромовый состав представлен сочетанием хрома и никеля, за счет чего изготавливаемый элемент способен выдерживать воздействие температуры до 1000 градусов Цельсия.

Процесс намотки предусматривает плотную укладку витков. Стоит учитывать, что при нагреве до высоких температур рассматриваемый материал покрывается окисью.

В качестве изоляционного материала может использоваться асбест, стекловолокно или слюда. Среди эксплуатационных качеств асбеста можно отметить тот, что он может размачиваться водой, принимая пластичную форму его достаточно просто распределить по поверхности. При его использовании стоит учитывать, что мокрый асбест способен проводить электричество. Поэтому паяльник следует включать исключительно после полного высыхания изоляционного материала.

В заключение отметим, что достаточно простое устройство паяльника позволяет изготавливать его своими руками.

Самодельный вариант исполнения не во многом будет уступать покупному, если сделать устройство согласно распространенным рекомендациям.

Устройство и ремонт электрического паяльника

Электрический паяльник – это ручной инструмент, предназначенный для скрепления между собой деталей посредством мягких припоев, путем разогрева припоя до жидкого состояния и заполнения ним зазора между спаиваемыми деталями.

Электрическая схема паяльника

Как видите на чертеже электрическая схема паяльника очень простая, и состоит всего из трех элементов: вилки, гибкого электропровода и нихромовой спирали.

Как видно из схемы, в паяльнике отсутствует возможность регулировки температуры нагрева жала. И даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет требуемой для пайки, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Поэтому для поддержания оптимальной температуры жала паяльника приходится подключать его через тиристорные регуляторы мощности с ручной регулировкой и автоматическим поддержанием заданной температуры жала паяльника.

Устройство паяльника

Паяльник представляет собой стержень из красной меди, который нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Стержень паяльника делается из меди благодаря высокой ее теплопроводности. Ведь при пайке нужно быстро передать жалу паяльника от нагревательного элемента тепло. Конец стержня имеет клиновидную форму, является рабочей частью паяльника и называется жалом. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.

Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для снижения потерь тепла и электрической изоляции спирали из нихрома от металлического корпуса паяльника.

Концы нихромовой спирали соединены с медными проводниками электрического шнура с вилкой на конце. Для обеспечения надежности этого соединения концы нихромовой спирали согнуты и сложены вдвое, что снижает нагрев в месте соединения с медным проводом. В дополнение соединение обжато металлической пластинкой, лучше всего обжим делать из алюминиевой пластины, которая имеет высокую теплопроводность и будет эффективнее отводить тепло от места соединения. Для электрической изоляции на место соединения надевают трубки из термостойкого изоляционного материала, стеклоткани или слюды.

Медный стержень и нихромовая спираль закрывается металлическим корпусом, состоящим из двух половинок или сплошной трубки, как на фотографии. Корпус паяльника на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку, для защиты руки человека от ожога, насаживается ручка из плохо провидящего тепло материала, дерева или термостойкой пластмассы.

При вставлении вилки паяльника в розетку электрический ток поступает на нихромовый нагревательный элемент, который нагревается и передает тепло медному стержню. Паяльник готов к пайке.

Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником мощностью 12 Вт. Паяльники 40 и 60 Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт.

Напряжение питания паяльников

Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В.

Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12 Вт сложно сделать на питающее напряжение 220 В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы. Так как обмотка паяльника намотана из нихромовой проволоки, то питать его можно как переменным, так и постоянным напряжением. Главное чтобы напряжение питания соответствовало напряжению, на которое рассчитан паяльник.

Мощность нагрева паяльников

Мощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100 Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, чтобы припой при пайке хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает. Если диаметр жала паяльника не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреться до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получится рыхлая и не прочная пайка.

Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки. Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25 мм жалом паяльника размером в 5 мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение. При большой мощности, паяльник быстро прогреет элемент, а многие радиодетали не допускают нагрева выше 70˚С и по этому, допустимое время их пайки составляет не более 3 секунд. Это диоды, транзисторы, микросхемы.

Ремонт паяльника своими руками

Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.

Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника

При пайке сетевой шнур паяльника постоянно изгибается, особенно сильно в месте выхода из него и вилки. Обычно в этих местах, особенно если сетевой шнур жесткий, он и перетирается. Сначала проявляться такая неисправность недостаточным нагревом паяльника или периодическим его охлаждением. В конечном итоге, паяльник перестает нагреваться.

Поэтому перед ремонтом паяльника нужно проверить наличие питающего напряжения в розетке. Если напряжение в розетке есть, то проверить сетевой шнур. Иногда неисправность шнура можно определить, плавно перегибая его в месте выхода из вилки и паяльника. Если паяльник при этом стал чуть теплее, значит точно неисправен шнур.

Проверить исправность шнура можно подключив к штырям вилки щупы мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. Если при изгибании шнура показания будут изменяться, то шнур перетерся.

Если обнаружилось что, обрыв шнура находится в месте выхода из вилки, то для ремонта паяльника достаточно будет отрезать часть шнура вместе с вилкой и установить на шнур разборную.

В случае, если шнур перетерся в месте выхода из ручки паяльника или мультиметр, подключенный к штырям вилки, при изгибании шнура не показывает сопротивление, то придётся разбирать паяльник. Для получения доступа к месту присоединения спирали к проводам шнура достаточно будет снять только ручку. Далее последовательно прикоснуться щупами мультиметра к контактам и штырям вилки. Если сопротивление равно нулю, то в обрыве спираль или плохой контакт ее с проводами шнура.

Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльника

При ремонте или при самостоятельном изготовлении электрического паяльника или любого другого нагревательного прибора приходится мотать нагревательную обмотку из нихромовой проволоки. Исходными данными для расчета и выбора проволоки является сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора, которое определяется исходя из его мощности и напряжения питания. Рассчитать, какое должно быть сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора можно с помощью таблицы.

Зная напряжение питания и измеряв сопротивление любого нагревательного электроприбора, например паяльника, электрочайника, электрического обогревателя или электрического утюга, можно узнать потребляемую этим бытовым электроприбором мощность. Например, сопротивление электрочайника мощностью 1,5 кВт будет равно 32,2 Ом.

Таблица для определения сопротивления нихромовой спирали в зависимости от мощности и питающего напряжения электрических приборов, Ом
Потребляемая мощность паяльником, Вт	Напряжение питания паяльника, В
	12	24	36	127	220
12	12	48,0	108	1344	4033
24	6,0	24,0	54	672	2016
36	4,0	16,0	36	448	1344
42	3,4	13,7	31	384	1152
60	2,4	9,6	22	269	806
75	1.9	7.7	17	215	645
100	1,4	5,7	13	161	484
150	0,96	3,84	8,6	107	332
200	0,72	2,88	6,5	80,6	242
300	0,48	1,92	4,3	53,8	161
400	0,36	1,44	3,2	40,3	121
500	0,29	1,15	2,6	32,3	96,8
700	0,21	0,83	1,85	23,0	69,1
900	0,16	0,64	1,44	17,9	53,8
1000	0,14	0,57	1,30	16,1	48,4
1500	0,10	0,38	0,86	10,8	32,3
2000	0,07	0,29	0,65	8,06	24,2
2500	0,06	0,23	0,52	6,45	19,4
3000	0,05	0,19	0,43	5,38	16,1

Рассмотрим на примере как пользоваться таблицей. Допустим, требуется перемотать паяльник мощностью 60 Вт рассчитанный на напряжение питания 220 В. По самой левой колонке таблицы выбираете 60 Вт. По верхней горизонтальной строке выбираете 220 В. В результате расчета получается, что сопротивление обмотки паяльника, не зависимо от материала обмотки, должно быть равно 806 Ом.

Если Вам понадобилось сделать из паяльника мощностью 60 Вт, рассчитанного на напряжение 220 В, паяльник, для питания от сети 36 В, то сопротивление новой обмотки должно будет уже равно 22 Ом. Вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление обмотки любого электронагревательного прибора с помощью онлайн калькулятора.

Онлайн калькулятор для расчета величины сопротивления по потребляемой мощности
Напряжение питания, В:
Мощность, Вт:

После определения требуемой величины сопротивления обмотки паяльника из ниже приведенной таблицы выбирается подходящий, исходя из геометрических размеров обмотки, диаметр нихромовой проволоки. Нихромовая проволока представляет собой хромоникелевый сплав, который выдерживает температуру нагрева до 1000˚С и маркируется Х20Н80. Это означает, что в сплаве содержится 20% хрома и 80% никеля.

Таблица зависимости погонного сопротивления (одного метра) проволоки из нихрома от величины его диаметра
Диаметр нихромового провода, мм	0,05	0,07	0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,60	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,5	2,0	2,2	2,5	3,0
Погонное сопротивление, Ом/м при 20°С	550	280	208	137	34,6	15,7	8,75	5,60	3,93	2,89	2,20	1,70	1,40	1,16	0,97	0,83	0,62	0,35	0,31	0,22	0,16

Для намотки спирали паяльника имеющей сопротивление 806 Ом из примера выше, понадобится 5,75 метров нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм (нужно поделить 806 на 140), или 25,4 м проволоки диаметром 0,2 мм, и так далее.

Замечу, что при нагреве на каждых на 100° сопротивление нихрома увеличивается на 2%. Поэтому сопротивление спирали 806 Ом из выше приведенного примера при нагреве до 320˚С увеличится до 854 Ом, что практически не повлияет на работу паяльника.

При намотке спирали паяльника витки укладываются вплотную друг к другу. При нагревании докрасна поверхность нихромовой проволоки окисляется и образует изолирующую поверхность. Если вся длина проволоки не вмещается на гильзе в один слой, то намотанный слой покрывается слюдой и мотается второй.

Для электрической и тепловой изоляции обмотки нагревательного элемента лучшими материалами является слюда, стекловолоконная ткань и асбест. Асбест обладает интересным свойством, его можно размочить водой и он делается мягким, позволяет придавать ему любую форму, а после высыхания обладает достаточной механической прочностью. При изолировании обмотки паяльника мокрым асбестом надо учесть, что мокрый асбест хорошо проводит эклектический ток и включать паяльник в электросеть можно будет только после полного высыхания асбеста.

Как все начиналось: история паяльника и появление современных инструментов

_{Паяльник второй половины XIX века, который нагревался на огне}

Пайка известна человеку около 4 тысяч лет — это исторически доказано. Разные народы в разное время паяли золотые, серебряные изделия и предметы из других металлов. Все паяльники до момента изобретения электрического были рассчитаны на нагревание открытым огнем. Пока мастер работал с одним паяльником, второй нагревался при помощи пламени — так решалась проблема непрерывности работы. Все изменилось после того, как электричество стало привычным, а изобретатели стали создавать устройства, работающие на электрическом токе.

Первый электрический паяльник

В 1896 году Ричард Шнайдер и Август Тиннерхольм получили патент на «аппарат электрического нагревания», сейчас известный как паяльник. Этот инструмент стал известен под брендом American Beauty, причем компания, выпускавшая эти паяльники, работает и сейчас. Но это были штучные устройства.

Штучными были и паяльники General Electric — компания получила патент на такое устройство в 1910 году.

Чуть позже General Electric представила улучшенную версию паяльника, снабженную фиксатором, который удерживал паяльник, когда мастер его не держал.

Стойка была снабжена радиатором, так что она поглощала выделяемое паяльником тепло и рассеивала его в окружающее пространство.

_{Паяльник American Beauty от 1947 года — здесь у него вполне узнаваемая форма}

Как паяльники стали популярными

Человеком, который сделал паяльник популярным и распространенным, стал Эрнст Сакс — немецкий инженер, создавший паяльник для промышленности (изначально для производителей металлической посуды и прочих изделий, и только потом — для электротехники). Его можно назвать родоначальником электроники, поскольку без пайки создание портативных электронных устройств невозможно.

Сакс запатентовал свое изобретение в 1921 году. Первый его паяльник H-1 относился к «молотковому» типу и был предназначен, в первую очередь, для лудильных работ. Устройство стало популярным, и Сакс основал компанию ERSA, постепенно распространив паяльник по всей Европе. Благодаря его предпринимательским способностям паяльник стал продаваться ранее невиданными объемами.

Изобретение Сакса стало основой для дальнейших модификаций «электрического нагревательного устройства», как компанией ERSA, так и сторонними производителями.

В 1926 году Уильям Альферинк получил патент США на паяльную станцию — это была первая в истории паяльников система такого типа.

В 1946 году Карл Веллер получил патент на паяльный пистолет. Он открыл в Пенсильвании компанию Weller Manufacturing Company, которая стала поставлять свою продукцию компаниям и частным лицам.

В 1949 году компания American Beauty выпустила систему, которая позволяла регулировать температуру паяльника при его подключении к этой системе.

В 1951 году была основана компания WEN Products, которая стала производить собственные паяльники. Она стала популярной, и в 1954 году состоялся первый судебный процесс между Weller Manufacturing Company и WEN Products. Руководитель первой компании обвинил вторую в нарушении патентного законодательства. Суд он выиграл.

В 1960 году компания Weller Manufacturing получила патент на паяльник с терморегуляцией, после чего уже началась золотая эра паяльников.

Современные паяльники

Разновидностей паяльников множество. Их классифицируют по способу нагревания, мощности и другим параметрам.

По типу нагревания паяльники делятся на паяльники с периодическим и постоянным нагревом.

Паяльники с периодическим нагревом:

• молотковый и торцевой. Как раз эти паяльники, представляющие собой массивный рабочий наконечник, который закреплен на длинной рукоятке, появились тысячи лет назад. Они существуют и сейчас, их нагревают от газовых или бензиновых горелок;
• дуговой паяльник. Такие паяльники нагреваются электрической дугой, которая периодически генерируется между угольным электродом внутри паяльника и его наконечником. Обычно такой паяльник весит не меньше килограмма, и нагревается система до температуры 500 C°. Потребляемая мощность — 1,5–2 кВт.

Паяльники с постоянным нагревом:

• электрический — нагреваются при помощи электронагревательного элемента, работающего от электросети, от понижающего трансформатора или аккумуляторов;
• газовый — в них встроен газовая горелка, которая нагревает жало. Газ поступает из баллончика со сжиженным газом или большого баллона по шлангу;
• топливный — принцип работы похож на газовые, только вместо газа жидкое топливо;
• термовоздушный — создает постоянный поток раскаленного воздуха, который и плавит припой;
• инфракрасный — нагрев происходит с помощью инфракрасного излучения.

В электронике и электротехнике чаще всего используются электропаяльники. Они отличаются по мощности.

Самые мощные паяльники

Как правило, это молотковые системы мощностью около 550 Вт. Вес таких паяльников — 1,5–2 кг, нагреваются они до 600 C°. Используют их для лудильных работ, а также для выжигания на дереве, коже и пластике.

Ersa 550 — типичный представитель семейства мощных паяльников. Это молотковый паяльник с мощностью в 550 Вт и весом в 2,3 кг. Стоит он, кстати, около 26 тысяч рублей. Предназначен для обработки листового металла, монтажных работ и пайки коллекторов и медных шин.

Паяльники повышенной и средней мощности

Такие паяльники, на 40–150 Вт обычно используют электрики. Типичный представитель этого «семейства» — паяльник ERSA-150, который весит 245 г, и нагревается до 450 C°. Жало у мощных паяльников может быть как изогнутым, так и клиновидным или конусообразным.

Используются паяльники повышенной и средней мощности как для работы проводами, так и для обработки стекла или других материалов.

Маломощные и микропаяльники

Мощность таких паяльников составляет 5–25 Вт. Их используют для работы с электронной аппаратурой: от микропайки до работы с проводами или элементами хорошо видимыми без микроскопа или лупы. У таких паяльников обычно есть разнообразные сменные жала. У некоторых моделей есть ЖК-дисплей, куда выводится температура нагрева жала и режим работы устройства. Также большинство моделей оснащены терморегулятором.

Яркий представитель семейства микропаяльников — модель TS-100.

Его вес — всего 35 граммов, длина — 17 см. Есть ЖК дисплей для отображения важной информации вроде температуры и режима работы.

Не только электроника. Что еще можно делать паяльником?

Кроме пайки электронных компонентов и проводов, паяльник можно использовать для пайки металлических изделий, пластика, работы со стеклом, в том числе, и органическим.

Пайка листов жести

Это частый процесс при ручном изготовлении металлической тары. Кроме того, пайка помогает скреплять между собой листы железа, причем конструкцию можно сделать герметичной. Для пайки железа оловом нужен молотковый паяльник, припой с небольшой концентрацией олова, флюс и шило.

Флюс при такой пайке выполняет функции как растворителя, так и окислителя. При нагревании металла происходит его смачивание и защита от окислительных процессов. Ну а в качестве флюса можно использовать канифоль и соляную кислоту, либо хлористый цинк и борную кислоту.

Для пайки железа или жести нужен электрический паяльник с мощностью более 40 Вт. Что касается паяльников, которые нагреваются от огня, их уже не используют.

Паять также можно оцинкованное железо и проволоку.

Паяльник может пригодиться автомобилисту для ликвидации трещин или вмятин на бампере или элементах пластикового объекта. В обычной ситуации снять бампер не так просто, а заменить — дорого. Ремонтировать пластиковые детали автомобиля можно и без их демонтажа.

Паять пластик можно с использованием паяльника с прямым или загнутым наконечником, такой способ позволяет соединять в единое целое даже осколки. Второй вариант — термопистолет, который не только спаивает детали, но и дает возможность выправлять деформированные участки. И третий вариант — паяльная станция, которая включает достоинства первых двух вариантов.

Паяльником можно отремонтировать практически любые поврежденные детали из пластика, не только для автомобилей. Велосипеды, мотоциклы, снегоходы, бытовые приборы — все можно починить при помощи паяльника.

Пайка и резка стекла

Специализированные паяльники можно использовать для пайки художественного витражного стекла. Для этого, кроме паяльников, требуется паяльный флюс и мазь для пайки. Отличием «стеклянных» паяльников от обычных является невозможность замены жала.

Кроме пайки стекла, паяльник можно использовать и для резки стеклянных изделий. Для этого нужно понемногу перемещать паяльник по линии планируемого отреза, так что стекло будет трескаться (всего несколько миллиметров в зоне жала). После прохождения паяльником по всей линии одна часть стекла отделится от другой.

Флюсы и припои

Пайка металлов невозможна без флюса и припоя. Флюс противодействует окислению поверхности контакта и одновременно очищает эту поверхность от существующей пленки окислов, так что раскаленный припой активно контактирует с металлом. Разделяют припои на мягкие (температура плавления ниже 300 °С) и твердые (300 °С).

Есть чистые припои — например, олово или свинец, а есть многокомпонентные, которые чаще всего и используют в современной электронике. Все они служат для пайки материалов с разным назначением (пайки деталей, чувствительных к перегреву, пайка обмоток электродвигателей, пайка печатных схем и т.п.).

Ну а флюсов еще больше. Они могут быть органического и неорганического происхождения, но их предназначение чаще всего — удаление оксидов паяемых поверхностей, снижение поверхностного натяжения и улучшение прилипания жидкого припоя. Раньше флюсов было немного, в основном — канифоль. Сейчас же владельцу паяльника доступен широкий спектр флюсов. Популярнейший флюс — Amtech RMA-223, представляющий собой смесь канифоли и растворителя, EFD NC-D500 6-412-A Flux-Plus (канифоль, растворитель, активатор), Interflux 2005 (тоже канифоль, растворитель, активатор).

Флюсы разных видов нужны для того, чтобы обеспечивать оптимальные условия для пайки разных металлов с использованием разных припоев. Здесь одной канифолью уже не обойтись, все же на дворе XXI век.

Паяльник. Виды и работа. Применение и как выбрать. Особенности

Паяльник – это достаточно простое, удобное и эффективное устройство. Оно применяется для соединения деталей из пластика и металла. Его часто используют при пайке проводов, монтаже труб, лужении или выжигании. Оно незаменимо при соединении мелких деталей. Изделие широко применяется не только в быту, но и во многих промышленных отраслях. Это производства, которые работают с электронными и электрическими схемами, пластиковыми трубами и рядом других изделий. Для каждого вида деятельности используют устройства с определенными характеристиками. Они выбираются с учетом вида пайки, применяемого припоя и соединяемых материалов.

Паяльник можно классифицировать по способу нагревания.

Нихромовые

Эти устройства выполнены с использованием нихромовой проволоки. Именно на нее подается напряжение для последующего выделения необходимого количество тепла. Ток может подаваться переменный либо постоянный. В наиболее простых типах нихромовых изделий спираль из проволоки наматывается на диэлектрический корпус. В нем установлен наконечник. Нихромовая спираль часто покрывается изолирующим материалом, чтобы снизить тепловые потери.

К плюсам подобного устройства относится низкая цена, неприхотливость и устойчивость к механическим воздействиям. Однако у этого устройства имеются минусы: долгое нагревание, возможность перегорания спирали, что существенно снижает срок службы изделия. Тем не менее, подобные модели находят применение для небольших работ.

Керамические

Эти устройства выполнены с использованием керамических стержней. При подаче тока к контактам стержня происходит его нагревание.

К плюсам подобного устройства можно отнести долгий срок службы, отсутствие риска перегорания в случае интенсивного применения, довольно быстрое нагревание. Тем не менее, подобные модели требуют использования только родных жал, а сами стрежни, выполненные из керамики, не терпят воздействия ударов.

Индукционные

Индукционная катушка является нагревателем жала. К плюсам подобного устройства можно отнести автоматическое поддержание требуемой температуры пайки, отсутствие термодатчиков, сложных контролирующих микросхем. В то же время подобные устройства могут поддерживать лишь заданную температуру, вследствие чего для разных случаев будут нужны совершенно разные жала.

Импульсные

Эти устройства выполнены с применением высокочастотного трансформатора, а также частотного преобразователя.

К плюсам подобных устройств можно отнести весьма быстрое нагревание, удобство применения. Вместе с тем есть и минусы: подобные устройства не подойдут для длительных работ.

Конструктивно подобные устройства могут быть:

• Стержневыми. Они являются традиционными видами устройств. Изделия выполняются в форме стержня. Рукоятка имеет рабочую часть с жалом. Такие изделия хороши для выполнения работ с мелкими деталями.
• Пистолетные. Такие изделия широко используются при работах с электрическими проводами.

• Паяльные станции. Это наиболее сложные изделия, которые состоят из рабочего элемента и блока управления. По своим характеристикам они могут быть;

— инфракрасными – работает посредством инфракрасного нагревания;

— термовоздушными – нагревание выполняется посредством нагревания воздушных масс;

— цифровыми — нагревание выполняется посредством понижения трансформаторного напряжения. Указанные устройства идеальны для выполнения точных работ, к примеру, при ремонте электрических плат.

Также эти устройства делятся на следующие группы:

• С непрерывным нагревом.
• С периодическим нагревом.
• Абразивные.
• Ультразвуковые.

Устройство паяльника

Медный стержень нагревается посредством нагревателя, выполненного из спирали из нихрома. Это может быть и специальная керамика, которая проводит ток. При использовании нихромового нагревателя в изделии мощность определяется сечением проволоки. Стержень является важной частью изделия, ведь именно этот конец соприкасается с расплавляемым материалом. Поэтому его часто именуют жалом.

Стержень устанавливается в металлической трубке. Для изолирования нагревающего элемента применяется обмотка из изоляционного материала. В качестве него может быть использована слюда либо стеклоткань. Нить из нихрома обматывается сверху. В держателе устройства просверливается канал, через который проводится электрический шнур. Именно через него подается ток для питания изделия. Держатель производится из термостойкого пластика или деревянного материала.

Принцип действия

Паяльник имеет довольно простой принцип работы. При включении устройства в электрическую сеть ток направляется на спираль, выполненную из нихрома. Благодаря значительному сопротивлению нихромового элемента выделяется большое количество тепла. Оно передается на стержень из меди. Стержень обычно нагревается до температуры в пределах 300-350 градусов по Цельсию. Жало устройства (стержень из меди) плавит припой, а также нагревает спаиваемые детали.

Другие виды устройств имеют схожий принцип действия:

• В импульсных паяльниках первоначально преобразователь повышает частоту напряжения (18-40 кГц). После высокочастотный трансформатор понижает напряжение до рабочего для паяльника. Наконечник подключен к вторичной трансформаторной обмотке, что позволяет пропустить через него наибольшие токи и обеспечить мгновенное нагревание. Указанное нагревание осуществляется лишь в момент нажима на клавишу запуска, в остальное время происходит остывание;
• Индукционные устройства выполнены с применением катушки индуктора. Изделие снабжено наконечником, на него нанесено покрытие из ферромагнитов. Именно при помощи него образуется магнитное поле, обеспечивающее разогревание сердечника. При достижении требуемой температуры, нагревание прекращается. В случае же понижения температуры нагревание начинается вновь. Это вызвано ферромагнитными свойствами данного устройства.

Применение

Паяльник находит весьма широкое применение:

• Устройства небольшой мощности (до 40 Вт) применяются для пайки компонентов электроники с использованием припоев на оловянно-свинцовой основе.
• Паяльные устройства являются незаменимым устройством для электромехаников и электромонтажников.
• Электропаяльники большей мощности (от 100 Вт) применяются для пайки и лужения деталей большой массы.
• Для работы с мелкими деталями в производствах, связанных с выпуском и ремонтом микросхем, чаще всего применяют станции и импульсные устройства.
• Паяльные устройства также применяются в различных производствах, мастерских и быту при проведении операций пайки. Чаще всего их используют для соединения электропроводов, трубопроводов и так далее.

Как выбрать

• Паяльник необходимо подбирать с учетом того, какие детали необходимо запаять. В большинстве случаев эти изделия используются для удлинения проводов, пайки разъемов антенн или несложных схем и так далее. Для указанных работ подойдет изделие мощностью в пределах 25-40 Вт. Подобные устройства выделяются невысокой ценой. Однако они имеют ограниченное применение.Для профессиональных задач следует выбирать специализированные паяльники с высокой мощностью и функцией регулирования температуры пайки.
• Для выполнения работ с массивными деталями, к примеру, пайки радиаторов, следует выбирать устройства мощностью в пределах 100-200 Вт. Для распайки резисторов рекомендуется использовать керамические устройства с мощностью 3-10 Вт с никелевым наконечником.
• При подборе также необходимо обратить внимание на форму и материал жала. Немалое значение будут иметь и габариты устройства. Устройство с прямым термостойким наконечником считается наиболее простым и универсальным. Жало рекомендуется выбирать из медного материала, ведь его легче чистить.
• Устройство для дома лучше подбирать со спиральным нагревателем. Варианты с нагревателем из керамики более капризны. К тому же они стоят на порядок больше.
• Для частой работы с микросхемами следует использовать устройства мощностью до 20 Вт. В комплекте к ним должны идти тонкие жала. Рекомендуется присмотреться к изделиям с функцией регулирования температуры.

Как не стоит использовать паяльник

• Если Вы кому-то дали в долг и этот человек не отдает его, то паяльник, конечно, может помочь. Однако лучше все-таки обойтись без него. В противном случае могут возникнуть проблемы с законом.
• Не стоит макать устройство в воду. Это чревато не только поражением электрическим током, но и выходом изделия из строя. У него может треснуть наконечник или сгореть обмотка. В итоге будет нужно отправиться в магазин за новой покупкой.
• Не стоит оставлять без внимания включенный паяльник. Имеется большой риск возникновения пожара.