Во многих магазинах сегодня можно приобрести паяльник за разумные деньги. Да и собрать такое устройство можно своими руками из деталей, имеющихся в доме практически у всех. Но всегда интереснее сделать что-то самому, чем покупать готовое. В данной статье рассмотрим, что же такое импульсный паяльник, отличия от обычного и как его проще всего сделать своими руками.
Импульсный паяльник: устройство прибора
Импульсный паяльник необходим для монтажа (демонтажа) элементов электротехнических и электронных изделий. Нагревательным элементом является жало, которое изготовлено из медной проволоки (диаметр 1−3 мм) с покрытием иными металлами. Разогрев жала происходит за счет пропускания через него тока низкого напряжения. Паяльник потребляет немного электроэнергии, т. к. ток через жало проходит исключительно во время пайки. Устройство имеет преобразователь сетевого напряжения с частотой 18−40 кГц. Вторичная (силовая) обмотка соединяется с токосъемниками жала.
Основное отличие импульсного от обычного паяльника - то, что его не нужно всегда держать включенным для поддержания температуры. Нагревание жала осуществляется в течение нескольких секунд. Вот именно из-за этого устройство большую часть времени не расходует электричество.
Разновидности паяльников:
- Индукционный;
- Керамический;
- Импульсный;
- Аккумуляторный.
Паяльник своими руками: простые схемы сборки
Перед изготовлением паяльника своими руками следует определить, для чего конкретно он будет применяться и какие материалы имеются дома.
«Момент» из лампы-экономки
Составные части устройства:
Характеристики преобразователя подходят для паяльника средней мощности. Безопасность устройства усиливается за счет штатного предохранителя и контроля перегрева на терморезисторе. Схема выходит очень компактной, и ее можно размещать в любом корпусе.
Трансформатор делается самостоятельно. Можно использовать ферритовое кольцо от сломанного электро-трансформатора. Первичную обмотку необходимо мотать из провода 0,5 мм, количество витков равно 100−120. А силовую делать из проволоки сечением от 3 до 3,5 кв. мм. Сделать нужно один виток. К ней крепим жало из нихромовой или медной проволки (1,5 - 2 мм). Толщина последней обмотки должна быть больше толщины жала. Далее, нужно придумать корпус устройству, сделать выключатель, и прибор готов.
Из китайского трансформатора
Для изготовления нужен либо исправный блок питания на двенадцать вольт, либо с перегоревшей вторичной обмоткой. Вполне подойдет любое китайское устройство.
Необходимо извлечь из корпуса схему, проверить исправность деталей. Преобразователь не трогаем, т. к. потребуется лишь изменить внешний вид трансформатора. Далее, удаляем вторичную обмотку, изготавливаем новую из медной проволоки (сечение должно быть 1,5−3 кв. мм). При маленьком сечении проволоку складываем вдвое. Важно общее сечение, которое будет не меньше трех квадратов. Обмотка равна одному неполному витку. Затем, осторожно продеваем ее в корпус трансформатора, первым делом согнув, как шпильку для волос. Трансформатор припаивается к плате управления, а силовую обмотку необходимо зафиксировать диэлектрическим клеем (к примеру, холодной сваркой). Далее, схему вставляем в корпус.
В качестве ручки может подойти деревянная, от обычного паяльника. Возможны другие варианты, учитывая компактность устройства в целом. В ручку вставляем не фиксируемый выключатель. Работа импульсного прибора основана на коротком замыкании вторичной обмотки , вследствие чего длительный нагрев способен привести к разрушению трансформатора и пожару. В связи с этим недопустим фиксированный пускатель. Далее, нужно собрать устройство полностью и установить зажимы для жала (например, вставки из контактной коробки для проводки). Такой прибор выходит очень компактным и удобным в использовании мелких работ при пайке. Благодаря сменному жалу можно изменять его внешний вид.
Эти варианты являются лишь небольшой долей среди разнообразия схем изготовления импульсных устройств.
Важно понимать принцип действия:
- Прибор, преобразующий электричество в высокочастотное напряжение;
- Трансформатор понижающий, рассчитанный только на высокую частоту;
- Вторичная обмотка, которая образует замкнутое кольцо с петлеобразным жалом.
Импульсный паяльник - надежное и экономичное устройство, а при выполнении своими руками еще и практически бесплатное. Да и в большинстве случаев самодельный инструмент сможет собрать даже электрик-новичок, не обладая профессиональными знаниями в работе с радиотехникой.
Самостоятельное изготовление такого устройства может быть продиктовано не столько соображениями экономии, сколько жаждой познания и тягой к самореализации домашних мастеров. В этой статье мы расскажем об устройстве и особенностях импульсного паяльника и опишем несколько способов его самостоятельного изготовления.
Устройство паяльника работающего по импульсному принципу
Импульсный паяльник устроен относительно просто. Он состоит из:
- Жало — рабочий орган, представляет собой V- образный отрезок медной проволоки толщиной от 1 до 3 миллиметров, закрепленный в держателе.
- Источник питания — подает на жало электрический ток низкого напряжения.
- Рукоятка пистолетного типа.
- Кнопка включения устройства.
- Сетевой кабель с вилкой.
- Лампочка или светодиод подсветки рабочей зоны (необязательно, но очень удобно)
Самый сложный узел — это источник питания. Он преобразует сетевое напряжение в 220 В 50 герц в низкое напряжение высокой частоты (20-40 килогерц). Входная цепь источника через кнопку включения соединена с сетевым кабелем, а к выходной цепи подключены контакты жала. Существуют различные схемы блоков питания импульсных паяльников.
Источник питания может быть встроенным в рукоятку. Закрепленный в корпусе трансформатор обладает большим весом и заметными размерами. При длительной работе это будет сильно утомлять оператора. В некоторых вариантах исполнения источник питания выполняют в виде отдельного блока. Это повышает безопасность и удобство пользования прибором. Кнопка включения устройства вмонтирована в рукоятку.
Основные конструктивные отличия от обычного паяльника:
- Наличие блока питания.
- Наличие кнопки включения.
- Отсутствие нагревательного элемента.
- Нет необходимости в подставке — температура паяльника повышается только на время пайки, после отпускания кнопки он очень быстро остывает до комнатной температуры.
Конкретные конструкции самодельных импульсных паяльников могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какие устройства легли в их основу.
Принцип действия
В основу работы устройства положен простой физический принцип нагревания проводника при пропускании через него сильного электрического тока.
При включении устройства нажатием кнопки кнопкой замыкается входящая цепь блока питания, высокое напряжение преобразуется трансформатором в низкое напряжение на вторичной обмотке, в выходной цепи возникает ток, который быстро нагревает жало. При отпускании кнопки цепь размыкается, ток перестает течь и нагрев прекращается.
Сила тока в рабочей цепи достигает 25-50 ампер при невысоком напряжении около 2 вольт. Вторичная обмотка трансформатора должна быть намотана проводом, должна иметь сечение в несколько раз больше, чем сечение проволоки жала. То же самое касается токопроводящих шин, соединяющих концы жала с вторичной обмоткой. Это предотвратит их перегрев и непроизводительные затраты энергии на их нагревание.
Вместо трансформатора в последнее время все шире стали применяться импульсные источники питания. Они позволяют в несколько раз снизить вес и габариты блока при той же производительности.
Источники тока для питания импульсных паяльников
Перед началом самостоятельного изготовления паяльника следует, исходя из доступных материалов, определиться с выбором типа источника.
Традиционно импульсный паяльник в качестве источника питания использовал мощный понижающий трансформатор и назывался так только из-за кратковременного режима работы.
Такое устройство просто по конструкции, но обладает большим весом и габаритами.
Ставшие доступными не так давно импульсные блоки питания устроены намного сложнее. Они сначала выпрямляют поступающее на их вход низкочастотное сетевое напряжение, далее преобразуют его в высокочастотное (20-40 килогерц) и уже его подают на первичную обмотку трансформатора. Высокочастотные трансформаторы в несколько раз меньше по массе и габаритам, чем низкочастотные, поэтому весь импульсный источник питания, несмотря на сложное устройство, занимает места в несколько раз меньше, чем один низкочастотный трансформатор.
Резюмируя, можно сказать, что трансформаторные источники просты и надежны, но тяжелы и громоздки.
Импульсные существенно сложнее по устройству, но позволяют сэкономить вес и габариты.
Процесс переделки понижающего трансформатора
Выбирая понижающий трансформатор, следует помнить, что его мощность должна быть от 50 до 150 ватт. Меньшая приведет к перегреву и выходу устройства из строя, большая — к неоправданному утяжелению и громоздкости.
Первичную обмотку переделывать не нужно, а вторичную следует удалить, разобрав пластины. Точный расчет вторичной обмотки не требуется, важнее обеспечить максимальное сечение ее провода или шины. Обычно наматывают от двух до шести витков. Сечение должно быть в пределах от 6 до 10 мм 2.
Важно! Витки вторичной обмотки не должны касаться друг друга и сердечника трансформатора.
Если вторичная обмотка выполняется медной шиной, ее концы можно оставить подлиннее и использовать в качестве токопроводов, закрепив жало непосредственно к ним. Отсутствие лишних соединений повысит надежность работы и улучшит температурный режим устройства.
После окончания намотки и монтажа обязательно проверьте обмотку тестером на отсутствие замыкания
Переделка электронного трансформатора
Импульсный источник питания для паяльника берется «как есть» и подвергается минимальным переделкам. Чаще всего применяют импульсный блок питания для галогенных ламп на напряжение 12 вольт и мощностью 60 ватт, но подойдет и любой с близкими параметрами.
Поскольку в современных блоках питания используются неразборные тороидальные трансформаторы, намотанные на ферритовом кольце и прочно закрепленные на плате, то старую вторичную обмотку не удаляют, а просто отключают.
Новую вторичную обмотку делают из всего одного витка медной шины большого сечения, аккуратно просовывая ее в центральное отверстие выходного трансформатора.
Если у нашедшегося под рукой провода или шины сечение недостаточное, то следует сделать две вторичные обмотки из одного витка, подключив их к токопроводам параллельно.
В целом процесс переделки своими руками электронного трансформатора в импульсный паяльник получается проще, чем в случае низкочастотного трансформатора.
Изготовление жала паяльника
Жало — самый простой, но, тем не менее, ответственный узел паяльника.
Медная проволока должна быть диаметром 1-2 миллиметра, крепить ее к токопроводным шинам следует болтовыми соединениями с шайбами. Если под рукой найдутся цанговые соединения на такой диаметр- то паяльник приобретет намного более эстетичный вид.
После нескольких пробных паек, возможно, придется изменить диаметр проволоки. Слишком тонкая будет перегреваться сама, и перегревать припаиваемые детали, слишком толстая, напротив, будет медленно прогреваться, задерживая основную работу.
Подбором толщины проволоки надо добиться разогрева жала до стабильной температуры за 5-7 секунд. Чрезмерное увеличение толщины приведет к росту потребляемой мощности и к перегреву вторичной обмотки выходного трансформатора. В ходе пробных паек нужно обязательно проверять степень ее нагрева, не допуская тления или даже воспламенения изоляции.
Преимущества и недостатки
Импульсный паяльник, собранный своими руками, будет выгодно отличаться от других типов паяльников следующим:
- Малый расход электроэнергии. Она не тратится на обогрев мастерской, а расходуется только в момент пайки.
- Безопасность. Жало в нерабочем состоянии мгновенно остывает, таким устройством нельзя обжечься, поджечь что-либо на рабочем столе или проплавить изоляцию.
- Удобство использования, ремонта и обслуживания. Жало можно изготовить заменить за считанные минуты. Кроме того, жалу можно придать любую форму для выпаивания деталей в труднодоступных местах или среди плотного монтажа.
Кроме достоинств, этому типу устройств присущ и недостаток: большой вес и размеры утомляют руку при длительном использовании. Чтобы избежать этого, применяют импульсный источник питания и даже выносят его в отдельный блок.
Изготовление импульсного микросхемного паяльника
Для изготовления паяльника, которым можно выпаивать и впаивать в печатные платы микросхемы и другие электронные компоненты, отличающиеся особой чувствительностью к перегреву, в конструкцию устройства добавляют специально переделанный резистор, играющий роль защитного устройства. Хорошо подойдет резистор типа МЛТ сопротивлением 8 ом и рассеиваемой мощностью 0,5-2 ватта
Кроме того, потребуется:
- Полоска двухстороннего фольгированного текстолита 10Х30 миллиметров.
- Кусок стальной проволоки толщиной 0,8 мм.
- Медная проволока для жала.
- Корпус шариковой ручки.
- Импульсный блок питания 12-15 вольт 1 ампер.
Последовательность изготовления следующая:
- Снять лакокрасочное покрытие с резистора, нагрев его в муфельной печи или газовой горелкой.
- надфилем или лобзиком отпилить один из выводов.
- просверлить в этом месте отверстие диаметром 1,1 мм, достигнув внутренней полости. Второй вывод следует подключить к источнику питания, он же будет крепить устройство к ручке.
- Расширить отверстие в корпусе сопротивления на конус так, чтобы исключить контакт жала и внутренних стенок резистора, к этому месту надо будет припаять второй провод к блоку питания.
- Стальную проволоку надо согнуть пополам, выгнуть в месте сгиба кольцо по диаметру резистора (должно садиться очень плотно) и загнуть его под прямым углом.
- Кольцо залудить, надеть на резистор и припаять так, чтобы концы стальной проволоки были направлены в одну сторону с оставшимся выводом.
- Из полоски текстолита вырезать плату таким образом, чтобы на широкой части с разных сторон было две контактные площадки для припаивания концов проволоки и второго вывода резистора соответственно, средняя должна плотно входить в корпус ручки, а узкая — иметь контактные площадки для подпайки проводов от блока питания.
- Припаять концы проволоки и вывод сопротивления к плате, с дугой стороны припаять провода от блока питания
- В отверстие резистора плотно вставить кусочек термостойкого изолятора (той же керамики, например), чтобы исключит контакт жала со вторым выводом.
- Вставить медное жало в отверстие. Жалу можно придать любую удобную для пайки форму, изогнуть, сплющить, заточить и т.д.
- Пропустить провода через корпус ручки, вставить в него плату и подсоединить провода к блоку питания.
Работа таким импульсным микросхемным паяльником, сделанным своими руками, безопасна для микросхем и не утомляет руку.
Отличия от обычного паяльника
Основные отличия импульсного паяльника от обычного заключаются в следующем:
- Нагревательный элемент как таковой отсутствует. Нагревается само жало за счет проходящего по нему сильного тока. Жало включают в цепь вторичной обмотки трансформатора.
- Быстрый прогрев жала (несколько секунд).
- Экономичность (электроэнергия расходуется только в момент пайки).
- Безопасность. Паяльник нагревается на несколько секунд и так же быстро остывает.
- Возможность регулировать мощность (в некоторых схемах)
Из негативных отличий следует отметить неприменимость такого устройства для пайки микросхем и других элементов, чувствительных к перегреву и к поражению статическими зарядами.
Делаем самодельный электропаяльник импульсного типа
Рассмотрим пошаговую инструкцию по самостоятельному изготовлению паяльника трансформаторного типа.
- Подобрать подходящий трансформатор. Подойдет любой силовой от блока питания старой электронной техники мощностью 50-150 ватт.
- Аккуратно разобрать его и снять обмотки. С вторичной можно не церемониться, а с первичной надо обойтись осторожно — она войдет в состав изделия.
- Изготовить и поместить поверх первичной вторичную обмотку из медной шины сечением не менее 20 мм Достаточно одного витка, надо оставить концы шины длиной не менее 15 см.
- Для изоляции следует использовать стеклоткань или термоусадочные трубки.
- К концам шин на болтовых креплениях присоединить V- образный кусок медной проволоки толщиной 1,5-2 мм (подбирается опытным путем)
- Из дерева или текстолита вырезать рукоятку, в ней закрепить кнопку включения. И трансформатор.
- Подсоединить к первичной обмотке сетевой кабель через кнопку.
Такой импульсный паяльник, сделанный своими руками, по сравнению с заводскими образцами будет хоть и выглядеть невзрачно, зато работать — ничуть не хуже.
Паяльник на базе энергосберегающей лампы
Домашние умельцы разработали еще одну схему создания импульсного паяльника — из энергосберегающей лампы. Сама лампа в конструкцию не входит, потребуются ее комплектующие.
Перечень необходимых узлов и материалов:
- Преобразователь (или балласт) от люминесцентного светильника.
- Трансформатор с 220 вольт на любое низкое напряжение.
- Медная проволока толщиной 2-3 миллиметра.
- Крепеж.
- Провода.
- Сетевой шнур с вилкой.
В схему балласта от люминесцентного светильника вмешиваться не следует, она будет работать «как есть». Стабильность работы устройства и его безопасность обеспечивается средствами электронной схемы — терморезистор защитит от перегрева, а предохранитель — от короткого замыкания.
Первичная обмотка рабочего трансформатора подключается к выходным контактам балласта
Рабочий трасформатор следует намотать на любом доступном ферритовом кольце. Первичная обмотка содержит 10-120 витков прбода толщиной 0,5 мм.
Вторичная- это один виток толстой медной проволоки сечением 3-3,5 мм 2 К ней на болтовых или цанговых зажимах крепится жало из V- образного куска медной проволоки диаметром 1,5-2 мм.
Важно: проволока вторичной обмотки должна быть толще, чем проволока жала. Иначе будет греться не жало, а обмотка.
Рукоятка и корпус выполняется из любого доступного материала.
Все больше приспособлений для работы радиолюбитель изготавливают самостоятельно. Импульсный паяльник не стал исключением. Его можно изготовить своими руками.
Радиолюбители со стажем хорошо помнят отечественный импульсный паяльник мгновенного нагрева «Момент» с лампочкой у нагревательного элемента.
Эта технология не забыта и сегодня. В магазинах радиотоваров можно купить паяльный пистолет за разумные деньги. А что если бесплатно? Запросто! Собрать такое устройство можно из элементарных деталей, которые есть в мастерской любого домашнего самоделкина.
Для начала рассмотрим устройство паяльника, работающего по импульсному принципу
Рабочее жало представляет собой кусочек медной проволоки диаметром 1-3 мм (в зависимости от деталей, которые надо паять). Разогрев рабочего наконечника производится за счет пропускания через него тока большой величины при минимальном рабочем напряжении.
Принцип короткого замыкания, или точечной сварки. Еще один элемент конструкции – преобразователь сетевого напряжения 50 Гц в высокочастотное, с частотой в десятки килогерц. Вторичная обмотка соединена с токосъемниками рабочего жала.
Прибор довольно экономичен. Главным образом по причине кратковременного использования. Главное отличие от обычного паяльника – его не нужно постоянно держать включенным, для поддержания рабочей температуры. Нагрев жала происходит в течение нескольких секунд. Поэтому большую часть времени прибор не расходует электроэнергию.
Как самостоятельно изготовить паяльник «Момент» из лампы-экономки
Необходимо найти составные части б/у, от старых домашних электроприборов:
- Преобразователь (балласт) от лампы дневного света. Достаточно мощности 40 Вт;
- Рабочий трансформатор;
- Медная проволока 2-3 мм диаметром;
Корпус, точнее технология изготовления не принципиальна.
Схема устройства:
Фактически все, что мы видим на принципиальной схеме левее трансформатора Tr1 – входит в состав балласта от энергосберегающей лампы. Устройство комплектное, переделывать его или менять компоненты не требуется.
Характеристики преобразователя вполне подходят для импульсного паяльника средней мощности. Безопасность конструкции усиливает штатный предохранитель и контроль перегрева не терморезисторе.
Схема получается компактной, ее можно разместить в любом корпусе.
Рабочий трансформатор изготавливается самостоятельно. Для этого подойдет ферритовое кольцо от сломанного электронного трансформатора. Размер должен быть достаточным для размещения обмоток. Первичку мотаем из провода 0,5 мм. Количество витков 100-120.
Популярное: Как припаять без паяльника, или чем его заменить
Вторичная (силовая) обмотка делается из проволоки сечением 3-3,5 квадрата. Делаем один виток. Непосредственно к ней крепится жало паяльника из медной или нихромовой проволоки 1,5 – 2 мм.
ВАЖНО! Толщина вторичной обмотки должна быть больше, чем толщина жала.
Импульсный паяльник из энергосберегающей лампы готов. Остается придумать для него удобный корпус, установить выключатель, и можно оперативно заниматься ремонтом электроприборов.
Импульсный паяльник из китайского трансформатора
Необходимо найти исправный, или с перегоревшей вторичной обмоткой импульсный блок питания на 12 вольт. Подойдет любое китайское устройство, с более-менее адекватными комплектующими.
Извлекаем схему из корпуса, проверяем исправность деталей и монтажа. Преобразователь оставляем нетронутым, для переделки потребуется изменить лишь конфигурацию трансформатора.
Аккуратно удаляем вторичную обмотку трансформатора. Для изготовления новой, нам понадобится медная проволока сечением 1,5 – 3 квадратных мм. Если сечение маленькое – складываем проволоку вдвое. Ничего страшного в таком решении нет, нам важно общее сечение, оно должно быть не менее 3 квадратов.
Обмотка состоит из одного неполного витка. Аккуратно продеваем полученную обмотку в корпус трансформатора, предварительно согнув ее по принципу шпильки для волос.
Трансформатор припаиваем обратно к плате управления, новую вторичную обмотку фиксируем любым диэлектрическим клеем, например – холодной сваркой.
Самое главное техника безопасности при работе с паяльником, поэтому схему возвращаем обратно в корпус.
В качестве ручки прекрасно подойдет деревянная, от обычного паяльника. Возможны варианты, учитывая общую компактность устройства. В ручку устанавливаем не фиксируемый выключатель.
ВАЖНО! Работа импульсного паяльника основана на коротком замыкании вторичной обмотки, продолжительный нагрев может привести к пожару и разрушению трансформатора.
Поэтому фиксируемый пускатель недопустим.
Собираем прибор полностью, остается установить фиксаторы для жала.
Иногда даже несколько разных мощностей и конструкций. Промышленность выпускает много различных моделей, их не сложно приобрести. На фото показан работающий образец выпуска 80-х годов.
Однако, многих умельцев интересуют самодельные конструкции. Одна из них на 80 ватт показана фотографиями ниже.
Этим паяльником удавалось спаивать медные провода 2,5 квадрата на улице при морозе и менять транзисторы и другие компоненты электронных схем на печатных платах в лабораторных условиях.
Принцип работы
Паяльник «Момент» работает от электрической сети ~220 вольт, представляя собой обыкновенный трансформатор, у которого вторичная обмотка закорочена медной перемычкой. При включении под напряжение на несколько секунд через нее протекает ток короткого замыкания, разогревающий медный наконечник паяльника до температур, расплавляющих припой.
Первичная обмотка подключается шнуром с вилкой в розетку, а для подачи напряжения используется выключатель с механическим пружинным самовозвратом. Когда кнопка нажата и удерживается, то через наконечник паяльника идет ток нагрева. Стоит только отпустить кнопку, как нагрев сразу прекращается.
В некоторых моделях, для удобства работы при недостаточном освещении, от первичной обмотки по принципу автотрансформатора делают отвод на 4 вольта, которые подводят к патрону с лампочкой от карманного фонарика. Направленный свет собранного источника освещает место пайки.
Конструкция трансформатора
Перед началом сборки паяльника следует определиться с его мощностью. Обычно 60 ватт хватает для выполнения простых электромонтажных и радиолюбительских работ. Чтобы постоянно паять транзисторы и микросхемы желательно мощность снизить, а для обработки массивных деталей ее увеличивают.
Для изготовления потребуется использовать силовой трансформатор соответствующей мощности, желательно от старых устройств выпуска времен СССР, когда вся электротехническую сталь магнитопроводов производилась по требованиям ГОСТ. К сожалению, у современных конструкций встречаются факты изготовления трансформаторного железа из низкокачественной и даже обычной стали, особенно в дешевых китайских устройствах.
Виды магнитопровода
Железо необходимо подбирать по мощности передаваемой энергии. Для этого допустимо использовать не один, а несколько одинаковых трансформаторов. Форма магнитопровода может быть прямоугольной, круглой или Ш-образной.
Использовать можно железо любой формы, но удобнее выбрать броневой пластинчатый потому, что у нее более высокий кпд передачи мощности и она позволяет делать составные конструкции путем простого добавления пластин.
При выборе железа следует обращать внимание на отсутствие воздушного зазора, который используется только в дросселях для создания магнитного сопротивления.
Методика упрощенного расчета
Как подобрать железо по требуемой мощности трансформатора
Сразу оговоримся, что предлагаемая методика разработана опытным путем и позволяет в домашних условиях из случайно подобранных деталей собирать трансформатор, который нормально работает, но может при определенных стечениях обстоятельств выдавать немного отличающие параметры от расчетных. Это несложно исправить доводкой, которая в большинстве случаев не требуется.
Связь между объемом железа и мощностью первичной обмотки трансформатора выражается через поперечное сечение магнитопровода и представлена на рисунке.
Мощность первичной обмотки S1 больше вторичной S2 на величину кпд ŋ.
Площадь сечения прямоугольника Qc вычисляется по известной формуле через его стороны, которые легко замерить простой линейкой или штангенциркулем. Для броневого трансформатора объем железа требуется меньше на 30%, чем для стержневого. Это хорошо видно из приведенных эмпирических формул, где Qc выражена в сантиметрах квадратных, а S1 — в ваттах.
Для каждого вида трансформатора по своей формуле вычисляется мощность первичной обмотки через Qc, а затем через кпд оценивается ее величина во вторичной цепи, которая будет разогревать жало паяльника.
Например, если для 60 ватт мощности выбран Ш-образный магнитопровод, то его сечение Qc=0,7∙√60=5,42см 2 .
Как подобрать диаметр провода для обмоток трансформатора
В качестве материала для провода следует использовать медь, которая покрыта слоем лака для изоляции. При намотке витков на катушки лак исключает появление межвитковых замыканий. Толщина провода подбирается по максимальному току.
Для первичной обмотки мы знаем напряжение 220 вольт и определились с первичной мощностью трансформатора, подбирая поперечное сечение для магнитопровода. Разделив ватты этой мощности на вольты первичного напряжения, получим ток обмотки в амперах.
Например, для трансформатора мощностью 60 ватт ток в первично обмотке получится меньше 300 миллиампер: 60 [ватт]/220 [вольт]=0,272727..[ампера].
Таким же способом вычисляется ток вторичной обмотки от своих величин напряжения и мощности. В нашем случае это не нужно: обмотка из двух витков, напряжение будет маленькое, а ток большой. Поэтому поперечное сечение токовода выбирается с огромным запасом из медной шинки, которая максимально снизит потери от электрического сопротивления вторичной обмотки.
Определив ток, например, 300 мА, можно вычислить диаметр провода по эмпирической формуле: d провода [мм]=0,8∙√I [А]; или 0,8∙√0,3=0,8 0.547722557505=0,4382 мм.
Такая точность, естественно, не нужна. Вычисленный диаметр позволит очень длительно и надежно работать трансформатору без перегрева на максимальной нагрузке. А мы делаем паяльник, который периодически включается всего на пару секунд. Затем отключается и остывает.
Практика показала, что для этих целей вполне подходит диаметр 0,14÷0,16 мм.
Как определить число витков обмотки
Напряжение на выводах трансформатора зависит от количества витков и характеристик магнитопровода. Обычно мы не знаем марки электротехнической стали и ее свойства. Для наших целей этот параметр просто усредняется, а весь расчет количества витков упрощается до вида: ώ=45/Qc, где ώ — число витков, приходящихся на 1 вольт напряжения на любой обмотке трансформатора.
Например, для рассматриваемого трансформатора в 60 ватт: ώ=45/Qc =45/5,42=8,3026 витка на вольт.
Поскольку мы подключаем первичную обмотку на 220 вольт, то для нее число витков составит величину ω1=220∙8,3026=1827 витков.
Во вторичной цепи используется 2 витка. Они выдадут напряжение всего около четверти вольта.
Для равномерного распределения витков проволоки внутри магнитопровода необходимо изготовить каркас из электротехнического картона, гетинакса или стеклотекстолита. Технология работ показана на рисунке, а размеры выбирают с учетом конструкции магнитопровода. Изолированные каркасом обмотки располагают в катушке, вокруг которой собирают пластины магнитопровода.
Часто удается использовать заводской каркас, но если для повышения мощности необходимо добавить пластины, то придется увеличить габариты. Детали из картона можно сшить обыкновенными нитками или склеить. Корпус из стеклотекстолита при точной подгонке деталей можно собирать даже без клея.
При изготовлении катушки надо постараться как можно больше пространства выделить для размещения обмоток, а при намотке витков располагать их вплотную и равномерно. При размещении провода «внавал» может просто не хватить места и всю работу придется переделывать.
В приведенном на фотографии паяльнике вторичная обмотка изготовлена из медной шинки с прямоугольным сечением. Его размеры 8 на 2 мм. Можно использовать и другие профили. К примеру, круглую проволоку удобно будет изгибать для размещения внутри магнитопровода. С плоской шинкой пришлось усердно повозиться, использовать тиски, молоток, шаблоны и напильник для равномерного изгиба строго по конфигурации каркаса катушки.
На рисунке в позиции 1 показана плоская шинка. После изготовления каркаса нужно определить ее длину, учитывая расстояние, которое уйдет на витки и дистанцию до наконечника из медной проволоки.
В положении 2 она примерно посередине плавно изгибается в тисках небольшими ударами молотка с соблюдением плоскости ориентирования. При переходе изгиба через прямой угол необходимо использовать шаблон из мягкой стали с формой, строго соответствующей размерам каркаса катушки, в которую обмотка будет помещаться.
Шаблон значительно облегчает слесарные работы по приданию обмотке нужной формы. Вокруг него вначале обвивается одна половина шинки, что показано на позициях 4, 5 и 6, а затем другая (см 7 и 8).
Для облегчения понимания процесса рядом с изображениями шинки на позициях черными линиями с небольшими искажениями показана последовательность изгибов.
На позиции 8 условно показано сечение А-А. Около него надо будет выполнить изгиб шинки на 90 градусов для удобства работы, как показано на фотографии.
Если возникнут изгибы, которые мешают свободно размещать силовую обмотку внутри каркаса катушки, то их можно спилить напильником. Витки металла не должны соприкасаться между собой и корпусом. Для этого их разделяют слоем не толстой изоляции.
На концах вторичной обмотки высверливают отверстия и нарезают резьбу для вкручивания винтов М4. Они служат для крепления медного наконечника из проволоки 2,5 или 1,5 квадрата. Поскольку напряжение на вторичной обмотке очень маленькое, то за качеством электрических контактов наконечника надо следить, поддерживать их в чистоте, очищать от окислов и надежно прожимать гайками с шайбами.
Изготовление первичной обмотки паяльника
После того как силовая обмотка паяльника готова и изолирована станет понятно сколько свободного места осталось в катушке для тонкой проволоки. При дефиците пространства витки располагают плотно между собой.
Намоточная проволока состоит из медной жилы и одного или нескольких слоев лака и обозначается маркировкой ПЭВ-1 (однослойное покрытие лаком), ПЭВ-2 (два слоя), ПЭТВ-2 (более термостойкий, чем ПЭВ-2), ПЭВТЛК-2 (термостойкий специальный).
Измеряя диаметр провода микрометром, следует уменьшать полученное показание на толщину изоляции. Но эта общая рекомендация для нашего паяльника не критична.
Учитывая работу в условиях нагрева от марки ПЭВ-1 лучше отказаться, кстати, мотать его «внавал» тоже не рекомендуется.
Обычно проволоку на катушку наматывают на самодельных станках.
При надетой на каркас силовой обмотке придется витки делать вручную и записывать на бумаге их количество через определенный интервал, например, сто или двести.
Перед началом работы следует припаять к началу обмотки многожильный провод в прочной изоляции, желательно марки МГТФ. Он будет длительно выдерживать многократные изгибы, нагрев, механические воздействия. Соединение концов выполняется пайкой, изолируется. Флюс выбирается только канифоль, кислота не допускается.
Гибкая жила закрепляется в катушке от выдергивания и выводится наружу через отверстие в боковой стенке. После окончания намотки второй конец обмотки тоже припаивают к проводу МГТФ, который выводят наружу.
Поскольку на провод будет подано 220 вольт, то его следует хорошо изолировать от корпуса и вторичной обмотки.
Доводка конструкции
После намотки катушки на нее плотно устанавливают железо, закрепляя его клиньями от выпадения. До окончательной сборки корпуса можно проверить работу паяльника подачей напряжения в первичную обмотку для разогрева наконечника и оценить вольтамперную характеристику.
Если собранная конструкция хорошо паяет, то этим можно и не заниматься. Но, для сведения: желательно угадать рабочую точку ВАХ в месте перегиба кривой, когда железо достигло своего насыщения. Делается это изменением числа витков.
Способ определения основан на подаче переменного напряжения от регулируемого источника на обмотку трансформатора через амперметр и вольтметр. Делается несколько замеров и по ним строится график, показывающий точку перелома (насыщения железа). Затем принимается решение об изменении числа витков.
Ручка, корпус, выключатель
В качестве выключателя подойдет любая кнопка с самовозратом, рассчитанная на токи до 0,5 А. На фотографии показано микропереключатель от старого магнитофона.
Ручка паяльника сделана из двух половинок твердого дерева, в которых вырезаны полости для размещения проводов, кнопки и лампочки. Вообще-то, подсветка не обязательна, для нее надо делать отдельную отпайку или резистивно-емкостной делитель.
Половинки ручек стянуты шпильками с гайками. На них же монтируется металлический хомут крепления, который необходимо изолировать от железа магнитопровода.
Показанная на фотографии открытая самодельная конструкция корпуса обеспечивает лучшее охлаждение, но от работника требует внимания и соблюдения правил безопасности.
Бравый Алексей Семенович
Изготовить импульсный паяльник своими руками не представляет трудности для человека, разбирающегося в электронике. Паяльник представляет собой основной инструмент любого мастера, занимающегося ремонтом и созданием электронной техники. Стандартный паяльник оснащен нагревающим элементом, который состоит из проволоки, изготовленной из нихрома. Теплота, выделяемая в процессе нагрева, передается на медный наконечник. Паяльник можно с легкостью сделать в домашних условиях. Одним из минусов этой конструкции являются затраты времени, требуемые на нагревание жала паяльника. Изготовленный в домашних импульсный паяльник не имеет этого недостатка. Самодельный инструмент с импульсным принципом действия нагревается до нужной температуры очень быстро, фактически в течение пяти секунд и даже быстрее.
Паяльник импульсный используется для монтажа элементов и узлов электротехнических изделий.
Чаще всего жало инструмента, имеющего импульсный принцип действия, изготавливается из медной проволоки диаметром 2 мм. Импульсный паяльник очень удобен при выполнении пайки мелких деталей с частыми перерывами в процессе работы и в случае, если выполняется срочная работа.
Устройство импульсного паяльника
Импульсный паяльник представляет собой прибор, предназначенный для проведения монтажных работ при сборке схем электронных устройств. Нагревательный элемент такого прибора представляет собой жало, изготовленное из медной проволоки. Нагрев рабочего элемента осуществляется за счет пропускания через него электротока низкого напряжения. Инструмент импульсного типа действия использует небольшое количество электрической энергии. Высокая экономичность такого паяльника обусловлена тем, что электроток пропускается через рабочий наконечник только в процессе проведения пайки. Прибор состоит из преобразователя сетевого электрического напряжения в напряжение с высокой частотой. Преобразователь на выходе выдает электроток с частотой 18-40 кГц. Помимо этого, в состав устройства входит высокочастотный понижающий трансформатор и микропроцессорная схема управления. Вторичная обмотка в понижающем трансформаторе на своих концах имеет токосъемники, предназначенные для закрепления на них жала.
Жало к токосъемникам крепится при помощи болтов. Современные импульсные устройства для осуществления пайки имеют в своей конструкции индикаторы уровня мощности и эффективную подсветку области проведения работ. Корпус современного инструмента изготавливается из термостойкой пластмассы.
Преимуществами таких приборов являются низкое энергопотребление, небольшая масса инструмента и компактность, которая обеспечивается применением в конструкции современных высокочастотных преобразователей. Некоторые устройства имеют помимо индикатора и регулятор мощности, что позволяет проводить работы как с небольшими изделиями, так и с деталями электронных схем значительного размера. Импульсный паяльник следует осторожно использовать при проведении пайки электронных элементов, которые очень чувствительны к высокочастотному напряжению, возникающему на жале прибора.
Вернуться к оглавлению
Изготовление паяльника, имеющего импульсный принцип действия
В состав конструкции наиболее простого инструмента импульсного принципа действия входят следующие конструктивные элементы:
- трансформатор электронного принципа действия;
- светодиодные индикаторы;
- медная проволока для изготовления жала инструмента;
- кнопка включения-выключения;
- пластиковый корпус;
- диэлектрическая стойка.
Схема устройства импульсного паяльника значительно сложнее, нежели устройство обычного инструмента, имеющего в своей конструкции нагревательный элемент. Для того чтобы изготовить импульсный паяльник своими руками, потребуется подготовить электронный трансформатор.
Для его изготовления можно использовать импульсный блок питания, применяемый для запуска ламп дневного света с мощностью 40 ватт. Трансформатору из такого блока питания требуется некоторая доработка. Суть ее заключается, в том, что требуется удаление вторичной обмотки и установка дополнительной намотки в виде одного-двух витков медного провода с диаметром в 1 мм. Готовый трансформатор с измененной обмоткой помещается в заранее подготовленный корпус. Наиболее удобной формой корпуса будет форма в виде пистолета, на месте курка в которой монтируется кнопка для включения прибора.
На месте воображаемого ствола пистолета монтируется стойка, изготовленная из диэлектрика, на которой закрепляется петля из медной проволоки – жало. Оно подключается к вторичной обмотке трансформатора устройства, при замыкании цепи при помощи кнопки-курка происходит нагрев жала. Для визуализации работы инструмента в цепь можно впаять светодиод. В процессе работы не следует длительное время держать кнопку включения в положении “включено”, так как это может привести к перегреву и быстрому выходу прибора из строя.
