Индукционные паяльные станции: как выбрать лучшую и экономить до 50% времени пайки

Индукционные паяльные станции представляют собой устройства контактного типа. Принцип действия индукционного паяльника описан ранее в трактате «Электрические паяльники: виды и конструкции». Кратко формулируя, методика функционирования индукционного паяльника сводится к следующему.

Паяльный стержень оснащён ферромагнитным покрытием; вокруг стержня размещена индукционная катушка. В катушку подаются высокочастотные прямоугольные колебания (порядка 470 кГц), формирующие в ферромагнетике вихревые токи Фуко. Энергетические потери в ферромагнетике приводят к локальному нагреву, который продолжается до достижения точки Кюри, после чего магнитные свойства исчезают и нагрев прекращается.

На этом базисе работают все индукционные паяльные станции, за исключением отдельных китайских вариантов, о чем будет сказано далее. Данный метод получил наименование Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Его изобретателем является американская компания Metcal, остающаяся одним из ведущих производителей индукционных паяльных систем.

Индукционные паяльники совершенствуются

Паяльная станция MX-5000

Генератор высокой частоты 470 кГц в современном контексте считается умеренно низким, поскольку наиболее передовые индукционные паяльные станции работают с частотами генератора порядка 13 МГц и выше. Ярким образцом такой станции является паяльная система верхнего уровня METCAL MX-5000, внешний вид которой представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Индукционная паяльная станция MX-5000

Такая частота обеспечивает не только уменьшение размеров паяльного инструмента, как видно на рисунке 1, но и улучшение эксплуатационных характеристик. Станция MX-5000 оснащена вторым каналом для подключения термопинцета, что существенно расширяет функциональные возможности устройства.

Длина и масса паяльного жала настолько малы, что возникает вопрос о запасе тепла: как же миниатюрное жало сохраняет температуру во время контакта с местом пайки? Ответ кроется в уникальной динамике теплового потока. Жало индукционного паяльника практически не накапливает тепло за счёт минимальной массы; остуживание наступает сразу после контакта. Однако активируется стабилизация по точке Кюри, что приводит к быстрому нагреву как самого жала, так и зоны пайки. Мощность паяльника саморегулируется, а для индикации служит информационное табло, представленное на рисунке 2. Заметим, что на передней панели отсутствуют ручки и кнопки регулировки — температура устанавливается автоматически через точку Кюри.

Рисунок 2. Дисплей паяльной станции MX-5000

При охлаждении паяльного стержня ниже точки Кюри магнитные свойства восстанавливаются пропорционально термической разнице. Чем выше разница, тем стремительнее нагрев, и наоборот — меньшая разница приводит к более медленному нагреву. Мощность регулируется автоматически. Этот алгоритм близок к принципу действия ПИД-регулятора, поскольку температура жалa поддерживается с высокой точностью. В качестве ориентиров можно привести графическую техническую иллюстрацию характеристик станции MX-5000.

Рисунок 3. Технические характеристики станции MX-5000

До достижения рабочей температуры индукционный паяльник прогревается всего за 1…2 секунды, что позволяет отключать его, пока он покоится в подставке: до того, как паяльник дойдет до места пайки, он уже может быть горяч. Такой режим обеспечивает экономию электроэнергии и существенно продлевает срок службы паяльного стержня.

В ранних моделях индукционных паяльников применялся паяльный стержень, помещённый в картридж; ныне применяются заменяемые жалa, ассортимент которых обширен. Набор сменных жал представлен на рисунке 4.

Рисунок 4. Набор сменных жал станции MX-5000

Жала не просто стандартные — они обладают точкой Кюри. В ассортименте доступны наборы жал с разными температурами: 500, 600, 700 и 800 по шкале Фаренгейта (соответственно 260, 315, 352 и 370 °C). Эти параметры определяются химическим составом паяльного стержня и сплавом, из которого он изготовлен.

Точка Кюри у железа составляет 700 °C, у никеля — 358 °C. Ни одна из указанных температур не подходит напрямую для пайки, поэтому в сплав добавляются редкоземельные элементы, способные понизить точку Кюри полученного сплава на любые величины. Например, редкоземельный гадолиний снижает точку Кюри до около 16 °C.

Рассуждения о данной паяльной станции не были бы полными без дополнительного визуального аргумента — ещё одним изображением.

Рисунок 5. Паяльная станция мечты…

Комментарии здесь излишни: такие станции мог позволить себе лишь Пентагон, ведь для военной электроники надежность является высшей ценностью.

Китайские индукционные станции

Китайские инженеры тоже вошли в колесо прогресса. Производитель Quick выпускает достойные по цене и качеству индукционные паяльные станции. В отличие от METCAL, они не вводят сплавы с изменённой точкой Кюри; стабилизацию температуры возложили на электронный блок с термопарой, аналогично обычным паяльным станциям. Один из примеров китайской разработки — станция Quick-203, изображённая на рисунке 6.

Рисунок 6. Паяльная станция Quick-203

Комбинация быстрого нагрева и стабилизации температуры достигается за счёт применения индукционного нагревателя в сочетании с термоконтролируемой системной логикой. При этом устройство остаётся доступным по цене по сравнению с изделиями METCAL и широко применяется на производственных линиях отдельных фирм, например RIGOL.

Индукционные паяльные станции фирмы Quick постепенно завоёвывают популярность среди любителей электронного конструирования: модели Quick-203 уже продаются в интернет-магазинах по цене около восьми тысяч рублей. Те, кто регулярно занимается ремонтом современной электроники, выполненной по технологии Lead Free, найдут в них значимые преимущества.