Индукционные паяльные станции
Индукционные паяльные станции представляют собой станции контактного типа. Принцип действия индукционного паяльника был описан в статье «Электрические паяльники: виды и конструкции». Если коротко, то принцип работы индукционного паяльника сводится к следующему.
Паяльный стержень имеет ферромагнитное покрытие, вокруг стержня намотана индукционная катушка. В катушку подаются высокочастотные прямоугольные колебания (470КГц), которые создают в ферромагнитном покрытии вихревые токи, токи Фуко. За счет потерь в ферромагнетике происходит его разогрев, который продолжается до тех пор, пока температура не достигнет точки Кюри, при которой исчезают магнитные свойств ферромагнетика, и нагрев прекращается.
На этом принципе работают все индукционные паяльные станции, разве, что за исключением китайских, о чем будет сказано несколько позже. Сам метод получил название Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Изобретателем этого метода является американская компания Metcal, она же до сих пор является одним из основных производителей индукционных паяльных станций.
Индукционные паяльники улучшаются
Паяльная станция MX-5000
Частота 470КГц в настоящее время считается пониженной, поскольку лучшие, наиболее продвинутые, индукционные паяльные станции имеют частоту генератора аж 13 с лишним МГц! Ярким примером такой станции может служить паяльная система высшего уровня METCAL MX-5000. Ее внешний вид показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Индукционная паяльная станция MX-5000
Такая высокая частота позволяет не только уменьшить размеры паяльного инструмента, что можно оценить по рисунку 1, но и улучшить его эксплуатационные свойства. Станция MX-5000 имеет второй канал, который используется для подключения термопинцета, что значительно расширяет возможности станции.
Размеры паяльного жала настолько незначительны, что может возникнуть вопрос, а как же в нем запасается тепло? Ведь достаточно таким миниатюрным жалом коснуться места пайки, как оно сразу остынет. Оказывается все несколько не так, как у обычных паяльников.
Жало индукционного паяльника тепло почти не запасает, слишком мала масса, и остывает при касании места пайки. Но срабатывает стабилизация по точке Кюри, и быстро нагревается и само жало, и место пайки. Мощность паяльника саморегулируется, для индикации мощности служит информационное табло, показанное на рисунке 2. Следует также обратить внимание на то, что на передней панели нет никаких ручек и кнопок для установки температуры, все происходит автоматически по точке Кюри.
Рисунок 2. Дисплей паяльной станции MX-5000
При остывании паяльного стержня ниже точки Кюри магнитные свойства восстанавливаются, причем пропорционально разнице температур. Чем больше эта разница, тем сильнее скорость нагрева, и наоборот, чем разница меньше, тем нагрев происходит медленнее, мощность регулируется автоматически.
Такой алгоритм очень напоминает работу ПИД-регулятора, температура жала поддерживается очень точно. Ведь точка Кюри это физический закон, а против закона не пойдешь. Если потребуется другая температура пайки, то приходится использовать жало с другой точкой Кюри. В подтверждение этих слов можно привести рисунок с техническими характеристиками станции MX-5000.
Рисунок 3. Технические характеристики станции MX-5000
До рабочей температуры индукционный паяльник разогревается всего за 1…2 секунды, что позволяет отключать его, когда он просто лежит на подставке: не успели донести паяльник до места пайки, а он уже горячий! Этим обеспечивается не только экономия электроэнергии, но и значительное увеличение срока службы паяльного стержня.
Если в первых моделях индукционных паяльников использовался паяльный стержень, помещенный в картридж, то сейчас применяются отдельные сменные жала, количество которых просто огромно. Набор сменных жал показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Набор сменных жал станции MX-5000
Естественно, жала эти не простые, а с точкой Кюри. Всего имеется несколько наборов жал с различными температурами: 500, 600, 700 и 800 по шкале Фаренгейта (или соответственно 260, 315, 352 и 370 ˚C). Эти температуры зависят от химического состава паяльного стержня, от сплава из которого он сделан.
Точка Кюри у железа 700 ˚C, у никеля 358 ˚C. Ни одна из этих температур для пайки не подходит, поэтому в сплав добавляются редкоземельные элементы, способные понизить точку Кюри полученного сплава на сколько угодно. Например, у редкоземельного элемента гадолиния точка Кюри имеет температуру всего 16 ˚C.
Рассказ об этой паяльной станции будет совсем неполным, если его не дополнить еще одним рисунком.
Рисунок 5. Паяльная станция мечты…
Комментарии, как говорится, излишни. Такие паяльные станции мог позволить себе только Пентагон, ведь для американских военных надежность электроники превыше всего.
Китайские индукционные станции
Китайцы поспели и тут. Хорошие и относительно недорогие индукционные паяльные станции выпускает китайская фирма Quick. Но, в отличии от фирмы METCAL, китайские инженеры пошли своим путем. Они не стали варить сплавы с точкой Кюри, просто сделали индукционный нагреватель, а стабилизацию температуры поручили электронному блоку с термопарой, как в обычных паяльных станциях. Одна из китайских индукционных станций показана на рисунке 6.
Рисунок 6. Паяльная станция Quick-203
В результате такой разработки удалось получить сверхбыстрый нагрев со стабилизацией температуры, при этом цена устройства стала значительно ниже, чем у станций фирмы METCAL, может быть, при незначительном снижении качества. Но в настоящее время именно китайские индукционные паяльные станции широко применяются различными фирмами на своих производственных линиях, например в компании RIGOL.
Индукционные паяльные станции фирмы Quick постепенно завоевывают популярность у любителей – электронщиков, ведь неспроста станции модельного ряда Quick-203 уже предлагаются в интернет магазинах по цене менее восьми тысяч рублей. Думается, что те, кто постоянно занимается ремонтом современной электроники, сделанной по технологии Lead Free, по достоинству оценят все возможности этих паяльных станций.
Борис Аладышкин
