Система импульсной пайки ФРЦ-150. Сделано в России.

Система импульсной пайки ФРЦ-150. Сделано в России. 

Существует ряд паяльных работ, как правило, связанных с монтажом термочувствительных компонентов, при которых необходимо, чтобы паяльник до выполнения операции находился в холодном состоянии и только после прикосновения к паяемому контакту нагревался бы с определенной скоростью. Для этого служат импульсные паяльные системы. В данной статье представлены новые импульсные приборы «ТермоПро» отечественного производства.

Возможность управлять скоростью нагрева кон­такта от комнатной температуры до температуры пайки - это основное отличие импульсных паяльных систем от традиционных паяльных станций с посто­янной температурой паяльника. Это свойство опре­деляет специфическую область применения импульс­ных инструментов, позволяющих выполнять опера­ции, недоступные для традиционных паяльников.

Марка «ТермоПро» хорошо известна в сфе­ре производства и сервиса электроники, прежде всего, благодаря уникальным тер­мостолам для подогрева печатных плат и высоко­точным пневмодозаторам ПП-34ц. Не менее широ­кое распространение получили аналоговые импульс­ные паяльные системы ФР-100, по характеристикам значительно превосходящие зарубежные приборы. Проанализировав многолетний опыт применения аналоговых импульсных систем и изучив много­численные пожелания пользователей, компания «Техно-Альянс Электронике» в сотрудничестве с фирмой «Аргус X» разработала новую цифровую модель - ФРЦ-150 (рис. 1).

Импульсная система ФРЦ-150 представляет со­бой низковольтный источник переменного напря­жения с цифровым управлением, поддерживающий работу одного из четырех термоинструментов (вре­менно используются инструменты фирмы РАСЕ): импульсного паяльника, одно- и двухконтурного термопинцетов, а также импульсного съемника изо­ляции. Питание на любой из этих инструментов по­дается только на время выполнения операции. До и после этого инструмент находится в относи­тельно холодном состоянии. Время подачи питания, то есть длительность импульса, и скорость нагрева инструмента задается оператором, а затем отслежи­вается цифровой системой.

Область применения таких систем в промы­шленности может быть достаточно широка. Любая система нагрева, где не нужно строго под­держивать заданную температуру, а достаточно регулировки мощности, может быть построена с применением цифрового регулятора ФРЦ-150. А в тех случаях, когда требуется автоматическое ступенчатое управление мощностью, этот регу­лятор будет особенно полезен. Таким образом, возможна адаптация регулятора ФРЦ-150 под конкретные технологические задачи. Импульсная система ФРЦ-150 — это несомненный творческий успех российских инже­неров. Зарубежных аналогов система пока не имеет. Сейчас ведется работа по продвижению этого изделия на экспорт, хотя и на внутрен­нем рынке спрос на нее уже превышает пред­ложение.

Пайка керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы – это компоненты, выполненные на ке­рамической подложке, они очень чувствительны к рез­ким перепадам температур. Прикосновение горяче­го паяльника без предварительного подогрева ком­понента может быть для них губительным. Обычно для решения этой проблемы используют термостол для подогрева плат или выполняют пайку горячим воздухом. В ряде случаев намного удобнее восполь­зоваться двухконтурным импульсным термопинце­том (рис. 2). Монтажник берет холодным инстру­ментом компонент, устанавливает его на предвари­тельно облуженные или покрытые паяльной пастой контактные площадки на плате, нажимает педаль, и инструмент вместе с компонентом плавно нагре­ваются до температуры пайки. При этом работник предварительно задает значения времени пайки и мощности, которые определяют скорость нагрева и могут быть сохранены в памяти системы. Таким же способом можно выполнить неповреждающий демонтаж компонента.

Рис. 1. ФПЦ-150 импульсная паяльная система с термоинструментами РАСЕ

Рис. 2. Двухконтурный термопинцет, используемый при монтаже керамических компонентов

Распайка кабеля 

На первый взгляд очень простая операция распайки кабеля на разъем также требует спе­циализированного инструмента. Если эту ра­боту выполнять обычным паяльником, то су­ществует риск повреждения изоляции сосед­них проводов горячим инструментом. Гораздо быстрее и надежнее воспользоваться однокон­турным пинцетом (рис. 3).

Рис. 3. Одноконтурный термопинцет, используемый при распайке кабеля

Во время пайки ток проходит непосредственно через вывод разъ­ема, нагревая его. При этом наконечники пин­цета остаются чуть теплыми, что безопасно для соседних проводов.

Зачистка проводов 

Традиционно для этой операции использу­ются так называемые «обжигалки» - инстру­мент с раскаленной докрасна нихромовой пет­лей на конце. Однако эта технология не толь­ко не оптимальна, но и вредна для провода, да и персонала. При контакте раскаленного нихрома с виниловой изоляцией выделяется хлор и еще некоторые вредные вещества.

Кро­ме того, при этом перегревается медная жила провода, что вызывает ее окисление и услож­няет последующую пайку. Особо эта пробле­ма проявляется при зачистке провода с термо­стойкой фторопластовой изоляцией типа МГТФ. Между тем, существует импульсный съемник изоляции (рис. 4), ножи которого на­греваются лишь немного выше температуры плавления изоляции, не вызывая горения ма­териала и задымления, и не перегревают мед­ную жилу.

Рис. 4. Импульсный съемник изоляции

Монтаж термочувствительных компонентов 

Импульсный паяльник применяется в тех случаях, когда по каким-либо причинам на­грев точки пайки от комнатной температу­ры требуется выполнять с заданной скоро­стью (рис. 5). Это необходимо, например, при работе с ферритовыми деталями, когда нужно минимизировать их нагрев. Также это важно при восстановлении печатных проводников, где недопустим перегрев полоски из фольги.

Рис. 5. Импульсный паяльник, используемый при монтаже термочувствительных компонентов

Паяльник имеет сменные нако­нечники различных форм и размеров, его можно использовать не только для пайки, но и для термического удаления защитных покрытий. В импульсной системе ФРЦ-150 предусмо­трен автоматический выбор диапазона мощ­ности в зависимости от подключенного инст­румента. Каждый раз при смене инструмента монтажник нажимает соответствующую это­му инструменту кнопку, и система автомати­чески устанавливает значения минимальной и предельной мощности, в рамках которых выбранный инструмент может работать. Это исключает перегрев и повреждение наконеч­ников инструмента, что обеспечивает их ис­ключительную долговечность.

В зависимости от выполняемых задач си­стема ФРЦ-150 может работать в одном из трех режимов: «непрерывный» (нагрев с за­данной мощностью осуществляется, пока на­жата педаль), «таймер» (работа с фиксиро­ванными параметрами) и «программа» (для осуществления нагрева по более сложному закону).

Для выполнения каждой операции, будь то пайка или зачистка проводов, в режиме «тай­мер» монтажник задает мощность, определя­ющую скорость нагрева инструмента и дли­тельность импульса — время, в течение кото­рого подается питание на инструмент. Эти параметры подбираются опытным путем, а за­тем сохраняются в памяти системы. Как толь­ко монтажнику потребуется повторить опера­цию, он может восстановить ее настройки про­стым нажатием кнопки.

Для удобства подбора параметров в систе­ме предусмотрен режим «обучения». Первая пайка или зачистка провода выполняются вручную при необходимой мощности. После окончания пайки оператор отпускает педаль, при этом время пайки автоматически запоми­нается устройством. Последующие циклы пай­ки, выполненные в режиме «таймер», будут повторяться с фиксированными настройками времени и мощности.

В импульсной системе ФРЦ-150 имеется воз­можность запомнить зафиксированные зна­чения времени и мощности в одной из семи ячеек памяти. Ячейки памяти «привязаны» к выбранному инструменту, поэтому на каж­дый из четырех инструментов в ячейках хра­нятся свои значения параметров.

Многоступенчатый нагрев 

В тех случаях, когда необходимо осущест­вить ступенчатый нагрев, например, при мон­таже на паяльную пасту, можно воспользо­ваться режимом «программа». Это позволяет оператору в течение одного цикла пайки че­рез определенные интервалы времени автома­тически менять уровень мощности. Получа­ется некое подобие термопрофиля, с той лишь разницей, что в каждой зоне задается не тем­пература, а скорость нагрева. Число зон с раз­ным уровнем мощности можно выбрать в ди­апазоне от двух до семи.

Принцип работы регулятора мощности 

Для управления мощностью в системе ФРЦ-150 использован способ периодического отключения нагрузки от сети. Коммутация на­грузки строго синхронизирована и осуществля­ется в момент перехода сетевой фазы через ноль. Этот способ предотвращает возникновение вы­сокочастотных помех в питающей сети в отли­чие от широко распространенных тиристорных регуляторов с фазовой системой управления мощностью нагрева. Периодичность отключе­ния нагрузки зависит от установленной мощ­ности, например, при мощности 50% нагрузка подключена к сети в течение одного периода, а в течение следующего периода отключена.

Алгоритм Брезинхема позволяет равномер­но распределять любое число импульсов N в последовательности длиной М (при условии, что N<M). Таким образом, рабочие и нерабо­чие периоды в нагрузке равномерно распреде­лены по времени при выборе мощности в пределах от 5 до 100%. Учитывая инерционный характер работы любых нагревательных эле­ментов, такой способ регулировки мощности обеспечивает хорошие результаты практичес­ки для любых технических применений, в том числе и для импульсных паяльных систем.

Другие области применения

На рис. 6, 7, представлена блок-схема двух ва­риантов применения изделия ФРЦ-150 для уп­равления мощностью любого нагревательного элемента, подключенного к сети 220В напря­мую или через понижающий трансформатор.

Рис. 6. Схема применения ФРЦ-150 для управления мощностью любого нагревательного элемента, подключенного к сети 220 В напрямую

Рис. 7. Схема применения ФРЦ-150 для управления мощностью любого нагревательного элемента, подключенного к сети через понижающий трансформатор

Коммутируемая мощность нагрузки зави­сит только от номинального тока применен­ного твердотельного реле. При токах до 15 А реле может быть встроено непосредственно в корпус ФРЦ-150, при токах до 50 А следует использовать внешнее твердотельное реле, ус­тановленное на радиатор. Нагрузка может под­ключаться непосредственно к сети 220 В (рис. 6) или через понижающий трансформатор (рис. 7).

Во втором случае регулятор ФРЦ-150 комму­тирует первичную обмотку, а к вторичной об­мотке может быть подключен низковольтный нагревательный элемент с малым сопротив­лением.