Конструкция электропаяльника: Устройство паяльника: схема и принцип работы

Устройство паяльника: схема и принцип работы

Электрическая схема паяльника

Схема паяльника достаточно простая, она включает в себя нескольких основных элементов: вилка, спираль, сделанная из нихрома, и провод.

Вилка и провод используются в том случае, если паяльник работает от сети, но существуют и паяльники, где питание поступает от встроенного источника. Спираль является основной частью паяльника, благодаря ей электричество преобразуется в тепло, после чего обрабатываемые детали нагреваются и происходит их спаивание.

Температура нагрева паяльника, а точнее, его жала, не регулируется, поэтому для поддержки необходимого значения температуры можно подключить его через регулятор мощности для возможности проводить регулировку вручную и в дальнейшим поддерживать ее в ходе работы.

Мощность паяльника выбирается в зависимости от рода предстоящей работы: мелкие детали паяются прибором малой мощности. Это важно, потому что если взять паяльник с большой мощностью, то его жало не проникнет в труднодоступные места, а также велика вероятность перегрева. Для больших деталей и толстых проводов нужен паяльник помощнее (от 40 Вольт и выше). Если мощность будет недостаточной, то пайка будет некачественной с образованием пустот.

Подбор паяльника также зависит от напряжения. Паяльник напряжением 12 Вольт подойдет для работы в легковом автотранспорте, 24 Вольта – в грузовом автотранспорте, 27 Вольт – в воздушном транспорте, 36 Вольт – в помещениях с повышенной влажностью с выполнением обязательного заземления находящегося там электрооборудования.

Если у вас имеется паяльник, предназначенный на напряжение 12 Вольт, а вы хотите переделать его на 220 Вольт, то придется намотать спираль несколькими слоями, что создаст трудности при производстве работ с небольшими по размеру деталями.

Если сеть соответствует паяльнику, то работать можно от переменного и от постоянного напряжения. Это из-за нихромового материала, из которого сделан нагреватель.

Обычно напряжение в паяльных инструментах составляет именно 220 Вольт. Для работы в помещениях с большой влажностью или запыленностью используют приборы напряжением до 42 Вольт. Это вынужденная мера безопасности, исключающая вероятность поражения электрическим током.

Как устроен паяльник

Паяльником называется прибор, с помощью которого можно соединить между собой детали. Посредником между этими деталями может быть припой – вещество, которое под действием высокой температуры плавится и переходит в состояние жидкости. После прекращения этого воздействия припой мгновенно твердеет и обеспечивает неразрывное соединение. Этот инструмент является незаменимым для людей, работающих с электроникой, потому что благодаря ему можно не только соединить детали, но и разъединить их.

Необязательно быть семи пядей во лбу и тщательно изучать внутреннее устройство паяльника для того, чтобы уметь его использовать, но если вдруг он выйдет из строя, то эта информация может помочь.

Паяльники, выпущенные в разное время, несомненно, имеют кое-какие отличия, однако, основные части подобны у всех моделей. Устройство паяльника выглядит следующим образом: основная часть – это стержень, который сделан из красной меди. При воздействии температуры именно он расплавляет припой. Почему выбран именно этот металл? Все потому, что именно он имеет высокий коэффициент теплопроводности. Стержень на конце выполнен в форме клина, для того, чтобы работа с мелкими деталями проходила легче и удобнее.

Вторая важная часть паяльника представляет собой трубку, сделанную из стали, куда помещается медный стержень. Эта конструкция называется нагревательным элементом. Сверху упомянутую трубку оборачивают слюдой. Для чего она нужна и чем заменить слюду в паяльнике? Слюду можно заменить обычной стеклотканью, поверх намотав нихромовую проволоку. Когда по ней будет проходить электрический ток, при этом она будет нагреваться и передавать тепло трубке. От этого стержень также будет нагреваться. На проволоке из нихрома находится еще один слой слюды, который необходим для защиты спирали от взаимодействия с корпусом паяльника, что увеличивает уровень безопасности прибора. Кроме того, слой слюды нужен для того, чтобы сохранить тепло и не нагревать впустую корпус прибора.

Рукоятка прибора может быть произведена из дерева или специального пластика, но ни в коем случае не из металла.

Что касается проводов, то они присоединены к выводам нихромовой проволоки, а чтобы соединение было максимально крепким можно пользоваться алюминиевыми зажимами, которые надежно припаяны. Их назначение не ограничивается лишь обеспечением качественного соединения, они также призваны отводить лишнее тепло. Чем больше мощность паяльника, тем больше температура, которой подвергаются медные провода, и тем нужнее присутствие алюминиевых зажимов. Это нужно знать на тот случай, если при ремонте паяльника встанет вопрос об удалении этих зажимов.

Нагревательный элемент расположен внутри стального корпуса инструмента. В зависимости от модели на корпусе может быть резьба для фиксации стержня, а также отверстия для отвода тепла, которые располагаются вблизи рукоятки.

Рассмотрим, к примеру, индукционный паяльник и то, как он работает. Он начинает греться благодаря катушке индуктора. Наконечник покрыт ферромагнитным составом, что сказывается на создании магнитного поля. Сердечник начинает разогреваться. Когда градусы достигли определенного уровня нагрев прекращается. При дальнейшем остывании происходит восстановление ферромагнитных характеристик и снова паяльник начинает увеличивать температуру. То есть поддержание температуры происходит автоматически без использования каких-либо термодатчиков и дополнительных электронных приспособлений.

В отличие от индукционного газовый паяльник относится к устройству автономного типа. Его можно применять где угодно.

Пламя, возникающее от сгорания газа, и является источником тепла, от которого происходит нагрев жала. Газ в паяльник заправляется при помощи обычного баллончика.

Принцип работы паяльника

Схема работы заключается в следующем: когда происходит подключение паяльника к электрической сети, то нихромовая спираль пропускает через себя электроток и происходит ее нагревание. Тепло передается на медный стержень, из-за чего его температура может возрасти до очень высоких показателей, порядка 300 градусов. Из-за этого припой расплавляется под воздействием жала (стержня) и спаивает детали.

Разновидностей паяльников множество, они могут быть отличны по мощности и иметь разные типы нагревательных элементов. В тех случаях, когда нужно спаять детали больших размеров или проводов с большим поперечным сечением нужны паяльники с большим жалом и обладающие мощностью около 100 Ватт. Паяльники мощностью от 50 до 80 Ватт нашли свое применение для ремонта электрооборудования и радиотехники. Паяльники для пайки мелких элементов должны быть с тонким жалом и маломощные – около 20 Ватт.

В наше время выпускается множество видов паяльников, один из которых – с нагревателем из керамики. Такие паяльники очень капризны, если на его нагревательный элемент попадет немного воды или он упадет, то может выйти из строя и возможности починки уже не будет. Дело в том, что нагревательный элемент состоит из керамической пластины очень небольшой толщины, а внутри – тонкая нихромовая спираль. При малейшем воздействии эта тонкая проволока рвется, и паяльник не подлежит ремонту.

Разновидностей паяльников много и их устройство и принципы работы отличаются друг от друга. Выбор паяльника зависит от характера задачи, которую он должен решить.

• Стержневые – являются наиболее распространенным видом. То, как они работают и из чего состоят — рассмотрели немного выше. Эта разновидность получила свое одобрение и признание у многих мастеров, работающих на дому, они неплохо справляются и с бытовой техникой, и с проводами.
• Пистолетные – внешне похожи на оружие, также применяются для ремонтных работ. Рабочая часть и рукоятка расположены друг к другу под углом 90 градусов – это очень удобно для некоторых работ.
• Паяльные станции – укомплектованы блоками управления, которые позволяют производить различные настройки – мощность, температура, сила тока и пр.

Паяльные станции можно подразделить на несколько видов, от которых зависит их принцип работы:

• Цифровые – принцип работ схож со стержневыми паяльниками. Отличие заключается в том, что здесь можно задать параметры для производства работ.
• Инфракрасные – спаивание происходит благодаря инфракрасному излучению. Длина волн составляет до 10 мкм, а зона прогрева – до 60 мм.
• Термовоздушные – при его работе припой плавится от воздействия горячего воздуха, направление которого регулируется соплом.

Расчет сопротивления нихромовой спирали

Нихромовую спираль можно найти в магазинах в виде катушки с намотанной проволокой. Эта форма очень удобная и компактная. Она является нагревательным элементом и изготавливается сплава хрома с никелем. Отсюда и название – нихром.

Две наиболее известные марки – Х20Н80 (73% никеля и 23% хрома) и Х15Н60 (60% никеля и 18% хрома). Первый называют классическим видом, а второй создали для уменьшения стоимости проволоки, здесь уменьшен состав никеля и хрома, зато увеличено количество железа.

После получения этих двух основных сплавов было получено множество модификаций, у которых имеется большая стойкость к окислению при увеличенном показателе температуры. Такие виды применимы для тех нагреваемых элементов, которые имеют взаимодействие с воздухом.

Основным свойством нихромовой проволоки является способность сопротивляться электротоку. Нихромовая спираль может применяться не только как нагревательный элемент, но также как материал для сопротивления электросхем. Для нагревателей используют спирали, которые применяются в тепловентиляторах и терморефлекторах, для электроотопления и в тенах отопительных приборов, а также в виде нагревателя для термооборудования.

Сплавы, которые получены в вакуумных печах, используются для промышленного оборудования.

Спирали из двух указанных наиболее распространенных марок отличаются от остальных тем, что при изменении температуры не слишком меняется их сопротивление. Она частенько используются для резисторов, а также различных деталей.

Нихромовую спираль можно изготовить дома. Вам понадобится лишь проволока подходящей марки. Расчет нихромовой спирали зависит от удельного сопротивления проволоки, также необходимой мощности. Рассчитывая мощность следует не упустить тот наибольший ток, при котором температура нихромовой спирали достигнет нужного показателя.

Для расчета силы тока и температуры давно придуманы справочники, но это еще не всё. Обязательно должны быть учтены условия, при которых эксплуатируется нагреватель. Если нагреватель опустить в воду, то теплоотдача увеличится и ток можно увеличить вполовину расчетного. Если нагреватель закрытый, то отвод тепла будет уменьшаться, при этом ток нужно будет уменьшить на величину до 50%.

Немаловажное значение имеет спиральный шаг: витки, расположенные близко друг к другу способствуют большему нагреву, если шаг большой, то остывание происходит быстрее. Все справочные значения приведены для нагревателей горизонтального типа, при изменении угла показания изменятся.

Применяя школьные знания, зная значение мощности и напряжения, находим и силу тока, а затем, применяя известный всем закон Ома, с легкостью находим сопротивление.

Длина спирали зависит от диаметра проволоки и удельного сопротивления, поэтому формула будет следующая: L=(Rπd²)4ρ, где
L – длина;
R – сопротивление;
d – диаметр проволоки;
π – 3,14;
ρ – удельное сопротивление материала (нихром).

Можно просто использовать табличное значение линейного сопротивления, а также поправки по температуре.

Тогда расчет будет другим: L=R/ρ_ld, где ρ_ld – сопротивление проволоки длиной 1 метр и диаметром d.

Для геометрического расчета спирали из нихрома, а именно количества витков, нам понадобится формула N=L/(π(D+d/2)), при этом длина одного витка равна π(D+d/2).

Конечно, фактически никто не занимается навивкой проволоки вручную. Намного проще пойти в магазин и купить нужную спираль со всеми необходимыми характеристиками.

Опубликовано: 2020-04-13
Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

Паяльник без спирали

Лучшие паяльники 2023 года

Редакторы, одержимые шестернями, выбирают каждый продукт, который мы рассматриваем. Мы можем заработать комиссию, если вы покупаете по ссылке. Почему стоит доверять нам?

Паяльник подобен электроинструменту в том смысле, что с его помощью можно делать то, что иначе было бы невозможно. Инструмент используется для расплавления припоя, который при охлаждении соединяет электрические контакты. Это часто необходимо делать при ремонте бытовой электроники, и ту же функцию она выполняет для электроники музыкальных инструментов, бытовой техники, электроинструментов, а иногда даже силового оборудования. И после небольшой практики пайки вы можете совместить свои навыки с работой по дереву. Например, вы можете собрать классическую электрогитару (например, ту красавицу, которую мы сделали для нашего праздника 19 сентября). 90 выпуск) или очаровательный bluetooth-динамик. А если вам не по душе деревообработка, а дроны, вам особенно пригодится паяльник для ремонтных работ.

Взгляните на краткую информацию о лучших паяльниках, а затем прокрутите вниз, чтобы найти информацию, которую следует иметь в виду при покупке собственных и наших подробных обзоров этих моделей.

Лучшие паяльники

• Лучший в целом: Schneider 58005
• Самый портативный: Craftsman CMCE040
• Лучший температурный циферблат: Ryobi PCL946B
• Прочный: Weller WE1010NA
• Лучший бюджетный вариант: American Hakko FX888D-23BY
• Самый высокий нагрев: Chicago Electric 64056

Похожие статьи

• Лучшие инструменты, гаджеты и аксессуары Это Год
• Как начать паять
• Лучшие инструменты 2022 года

Вещи к Обратите внимание

Паяльник должен быть таким, чтобы его было удобно держать в руке, как если бы он был большая ручка. Для электроники вам нужен тонкий игольчатый наконечник, который поможет направить тепло (и припой) именно туда, где вам это нужно. Это вишенка на торте, если вы можете приобрести утюг с небольшим набором насадок или иметь насадки в качестве аксессуаров. Если вы переходите к пайке продвинутой электроники, вам нужно будет видеть показания температуры, как для факта нанесения припоя, так и для предотвращения отпайки близлежащей электроники. То есть вы не хотите применять больше тепла, чем вам нужно, чтобы предсказуемо расплавить припой. Для длительных сеансов на паяльном столе ищите мягкий и гибкий электрический провод от утюга. Жесткий шнур — лишнее препятствие для вашей работы.

Если, однако, все, что вы делаете, это время от времени ремонтируете какую-то базовую электронику, то подойдет практически любой паяльник. Пока утюг имеет достаточно длинный шнур, чтобы вы могли добраться туда, где вам нужно работать, имеет разумный регулятор температуры и поддерживает достаточно стабильную температуру в течение нескольких минут, это все, что вам нужно.

Как мы тестируем

Решая, какие паяльники тестировать, мы исходили из широкого ценового диапазона, который показался бы привлекательным для непрофессионалов. Помимо стоимости, мы искали функции, которые мы хотели бы видеть в утюге по разумной цене, достаточную мощность для выполнения широкого спектра работ и простоту, которая делает утюг доступным для тех, кто не выполняет эту работу каждый день.

Мы получили две беспроводные модели и одну проводную. В нашей оценке мы припаивали деликатную электронику дрона, а для более жестких испытаний наносили расплавленный припой на одножильный и многожильный провод 14-го калибра. Мы также использовали процесс, известный как лужение, когда вы наносите тонкий слой расплавленного припоя. Вы «лужите» наконечник утюга, чтобы подготовить его к пайке, или вы «лужите» две части электрических компонентов, которые вы хотите соединить, расплавляя их луженую поверхность. Это может быть как надежной проверкой возможностей паяльника, так и способом оценить его способность выполнять эту работу более аккуратно, его способность выдерживать высокие температуры и способность поддерживать постоянную температуру. Наши тесты также предназначены для того, чтобы помочь нам выяснить, способен ли утюг поддерживать более высокую температуру, чем обычно требуется при ремонтных работах. Мы также включали и выключали машины, припаивали, очищали и заново заливали их лужением, а затем еще немного припаивали, пока не убедились, что машины работают хорошо.

Все инструменты, протестированные здесь, выполнят базовую пайку, необходимую для домашнего ремонта. Нас особенно впечатлила портативность беспроводных моделей. Если вам может понадобиться выполнить ремонт электроники в дороге, упакуйте эти инструменты и аккумулятор.

Мы также включили несколько других многообещающих паяльников — Weller WE1010NA, Hakko FX888D-23BY и Chicago Electric 64056 — которые у нас еще не было возможности протестировать. Мы выбрали их, основываясь на надежности и послужном списке их производителей. Мы также искали хорошие цены на эти утюги, особенно если вы тот, кто переходит от базовой пайки к более сложной работе, будь то в школе, в качестве хобби или на работе.

Лучший в целом

Schneider 58005 Паяльник

Лучший комбинезон

Schneider 58005 Паяльник

120 долларов в Harbour Freight

Кредит: Томас Хенгге 8

Cons

• Не подходит для ремонта в полевых условиях (требуется 120 вольт)

Основные характеристики

Этот Schneider занял первое место в нашем тесте благодаря трем факторам: он очень хорошо паяется, он полностью оснащен красиво оформленной подставкой с показания температуры, и он поставляется с тремя наконечниками. В мире паяльных инструментов от известных брендов вы не найдете лучшего предложения. Конечно, вы можете купить что-то по этой цене (или даже дешевле), но это исходит от Harbour Freight, известной компании в инструментальном бизнесе. Нам также понравились три предустановки температуры (392, 572 и 752 градуса по Фаренгейту). Все три из них регулируются в 5-градусных инструментах с помощью кнопок «Вверх» и «Вниз» справа от панели переключателя пресетов. Цифровая индикация на блоке управления кристально чистая. Небольшой, но приятной особенностью этого инструмента является небольшой лоток для губки в передней части подставки для утюга. В комплекте также идет небольшая губка и три насадки (одна на инструмент и две запасные). В целом, этот Schneider является отличным выбором и идеально подходит для домашних мастеров и студентов технических специальностей.

На большом цифровом индикаторе отображаются заданные значения температуры (кнопки 1, 2 и 3), а также пошаговые настройки температуры утюга с помощью стрелок.

Trevor Raab

Цифровая паяльная станция Hakko Hakko FX888D-23BY

Цифровая паяльная станция Hakko Hakko FX888D-23BY

115 долларов на Amazon 900 03

Основные характеристики

Если вы ищете паяльник начального профессионального уровня и, возможно, хотите немного сэкономить по сравнению с Well э выше, это Хакко отличный выбор. Компания надежна, предлагая промышленные паяльники и паяльники для любителей на рынке США в течение последних 35 лет. FX888D имеет пять предустановленных уровней температуры и самый широкий диапазон температур (от 120 до 899 градусов по Фаренгейту) среди всех известных нам паяльников по этой цене. Кроме того, если вы серьезно относитесь к пайке и продвигаетесь к более продвинутым профессиям, есть доступны десять дополнительных жал , что намного больше, чем два или три типичных жала, которые вы найдете для паяльников по сопоставимой цене.

Самый портативный

Craftsman CMCE040 Аккумуляторный паяльник

Самый портативный

Craftsman CMCE040 Аккумуляторный паяльник

49 долларов на Amazon

Кредит: Томас Хенгге

Плюсы

• Очень компактный дизайн
• Отличный наконечник

Минусы

• Лоток для губок бесполезен

Основные характеристики

CMCE040 очень хорошо паяет , безукоризненно лужение проводов большого сечения и формирование соединений в деликатной электронике. Кроме того, он хорошо едет. Его легко разбить на составные части, которые помещаются в ящик для инструментов. Подставка для паяльника легко отсоединяется от блока управления. Разделите две части, сдвиньте Аккумулятор снимите с блока управления и спрячьте детали в наборе инструментов, который вы берете с собой в дорогу. Чтобы установить утюг, где бы вы ни находились, вставьте подставку обратно в блок управления, наденьте аккумулятор и дайте утюгу прогреться в течение 10–15 минут (в зависимости от установленной температуры).

CMCE040 был самым простым из трех протестированных нами утюгов. На самом деле, кроме кнопки включения/выключения в центре регулятора температуры, в нем нет ничего особенного. Нажмите кнопку, затем поверните ручку по часовой стрелке, чтобы увеличить температуру. Когда утюг достигает заданной температуры ручки, загорается зеленый светодиод на блоке управления. На этом маленьком инструменте нет индикатора температуры, но мы думаем, что, немного потренировавшись, вы научитесь паять и демонтажировать. Поверните циферблат до упора вправо, и вы получите температуру наконечника где-то около 9 градусов.00 градусов. Нам понравилась портативность для ремонта дрона в полевых условиях, и мы предпочли его игольчатый наконечник немного более широкому наконечнику Ryobi (ниже).

Вставьте блок управления в любую 20-вольтовую батарею Craftsman, поверните ручку и подождите около 10 минут, прежде чем начинать пайку. Небольшой металлический поддон в верхней части блока управления предназначен для крошечной губки, которую Craftsman включает в комплект поставки CMCE040. Смочите губку и протрите ею кончик утюга.

Тревор Рааб

Прочный

Паяльник Weller WE1010NA

Прочный

Паяльник Weller WE1010NA

Скидка 25%

115 долларов на Amazon 135 долларов в Home Depot

02

Компания Weller является одним из самых опытных производителей паяльного оборудования, которого только можно найти (основатель компании Карл Веллер запатентовал свою первую проданную электрическую утюг в 1941). И продукция компании по сей день пользуется солидной репутацией. Мы считаем, что WE1010NA хорошо подходит как для серьезных любителей, так и для профессионалов. За свои деньги вы получаете паяльник, предназначенный для длительной работы, с электрическим проводом от утюга к блоку управления, защищенным прочной и гибкой силиконовой резиной. В отличие от недорогих утюгов, нагревательный элемент утюга сменный. Маловероятно, что любителю когда-либо удастся изнашивать его нагревательный элемент, но вы, возможно, сможете это сделать после нескольких лет постоянной интенсивной эксплуатации. Нам также нравится большой цифровой дисплей Weller. Компания утверждает, что этот инструмент на 40 процентов мощнее, чем два сопоставимых утюга, которые он заменяет в течение 9 лет.0006 Состав Веллера. Компания заявляет, что рабочая температура нового утюга чрезвычайно стабильна, в пределах плюс-минус 4 градуса по Фаренгейту от установленной температуры, когда нагревательный элемент включается и выключается.

Highest Heat

Chicago Electric 64056 Паяльник

Highest Heat

Chicago Electric 64056 Паяльник

Скидка 77% на

$30 в Harbour Freight

Кредит: Предоставлено

90 003

Трудно найти более экономичный инструмент для пайки, чем этот Чикаго. Электрический инструмент. Его рабочая температура около 1175 градусов по Фаренгейту достаточно высока, чтобы расплавить некоторые низкотемпературные припои и некоторые высокотемпературные формы припоя. Мы бы не сказали, что этот паяльный инструмент с пистолетной рукояткой старой школы подходит для точной работы. Но для базовой пайки, особенно там, где вас больше интересует лужение тяжелых электрических кабелей и т.п., это хороший выбор из-за его прочной конструкции и простоты.

Лучший температурный датчик

RYOBI Ryobi 18-Volt ONE+ Гибридная паяльная станция

Лучший температурный датчик

RYOBI Ryobi 18-Volt ONE+ Гибридная паяльная станция

$ 73 на Amazon

Кредит: Томас Хенгге

Pros

• Хорошо паяет и точно
• Легко заменяемый наконечник

Минусы

• Можно использовать более универсальный наконечник

Основные характеристики

Сильные стороны PCL946B — хорошая пайка и легко читаемый циферблат. позволяет точно определить температуру. В самом дальнем левом углу циферблата на лицевой стороне блока управления напечатано 400 F; Крайний правый край — это установка для 900 F. Ограничители шкалы между этими двумя расположены с шагом в 100 градусов. Этот инструмент может не иметь цифрового считывания, но вы должны иметь возможность набирать тепло, чтобы оно соответствовало деталям, которые вы паяете, а также типу припоя и его диаметру.

Общий дизайн тоже хорош, но нам кажется, что держатель утюга расположен слишком близко к блоку управления. Мы обнаружили, что основание нашей руки терлось о диск управления, когда мы вставляли и вынимали утюг из его держателя. Большое дело? Нет, не совсем. Вы можете взять плоскогубцы и слегка согнуть тонкий стальной стержень, который задает угол держателя. Мы также хотели бы немного больше электрического шнура, ведущего от утюга к блоку управления. 26 дюймов этого Ryobi были самыми короткими из трех айронов. У Craftsman их 44, а у Schneider 55. Если оставить в стороне жалобы, этот паяльник имеет удобную форму ручки, которая очень легко ложится в руку, а его трехлепестковая конструкция позволяет положить его на поверхность и сохранить горячий наконечник. от установления контакта. Если вы уже используете 18-вольтовую платформу Ryobi, этот паяльник должен вам подойти.

Отрегулируйте температуру с помощью диска PCL946B. Настройки температуры напечатаны на лицевой стороне блока управления, чтобы дать вам более точное представление о температуре, при которой вы работаете с утюгом. Включите и выключите все это с помощью переключателя под ручкой.

Тревор Рааб

Рой Берендсон

Старший домашний редактор

Рой Берендсон более 25 лет проработал в Popular Mechanics, где он писал о столярных работах, каменной кладке, покраске, сантехнике, электрике, деревообработке, кузнечном деле, сварке, уходе за газоном, использование бензопилы и наружного силового оборудования. Когда он не работает над собственным домом, он работает волонтером в Sovereign Grace Church, занимаясь ремонтом домов для семей в сельской местности, пригородах и городах по всему центральному и южному Нью-Джерси.

Технологическое оружие: паяльник

Бюро по патентам и товарным знакам США

Внутренняя схема паяльника Карла Веллера из его заявки на патент.

Некоторые мужчины любят ждать, пока что-то произойдет. Карл Э. Веллер не был одним из этих людей. Родом из Истона и работая мастером по ремонту радиоприемников, Карл Веллер должен был использовать паяльник как часть своей повседневной жизни, но он чувствовал, что паяльник нагревается недостаточно быстро. В 1941, используя свои познания в области электроники, он создал новый способ нагрева жала паяльника, изобретя таким образом паяльник.

Паяльник был настолько важным изобретением, что Хьюберт Лакетт из журнала Popular Science сказал, что «паяльник с мгновенным нагревом — одна из редкостей — ручной инструмент, который был действительно новым и необходимым изобретением».

Паяльник используется так же, как паяльник, в основном для пайки. Пайка — это процесс, при котором два или более металлов соединяются вместе путем расплавления припоя на них. Припой обычно делается на основе олова или свинца, поэтому он плавится при более низкой температуре, чем два соединяемых металла. Паяльник — это инструмент, который нагревается, когда через него проходит электрический ток. Он очень похож на отвертку, но когда его наконечник горячий, тепло может передаваться металлам при соприкосновении их друг с другом.

Сварка похожа на пайку, поскольку включает соединение двух или более металлов. Разница между этими двумя процессами заключается в том, что при сварке два основных металла расплавляются и соединяются вместе. При пайке расплавляется только сам припой. Сварка также обычно выполняется при гораздо более высоких температурах, чем пайка. Пайка в основном используется при работе с электроникой и проводкой, когда сантехники соединяют медные трубы или когда требуется ремонт автомобилей.

Научно-популярный журнал

Карл Э. Веллер, изобретатель паяльника.

Как и многих людей, занимающихся ремонтом радиоприемников, Веллера обычно смущал тот факт, что ему приходилось оставлять паяльник в мастерской включенным на весь день, так как он слишком долго нагревался. Это также было серьезной проблемой, когда он выезжал на дом, выполняя работу, требующую пайки. Слишком много времени было потрачено впустую, ожидая, пока его утюг нагреется. Однако Карлу Веллеру удалось добиться успеха там, где его предшественники потерпели неудачу, разработав инструмент для пайки с быстрым нагревом — паяльник. Его коллега Эл Киттингер сказал: «[Веллер] был американским пионером. Никакая работа не была для него слишком мелкой; не было ничего, что он не мог бы решить». Веллеру, казалось, было суждено сделать паяльник.

Основными особенностями паяльного пистолета, отличающими его от паяльника, являются использование трансформатора, прямой нагрев электрическим током и триггер. Карл Веллер любил оружие, что может объяснить его решение включить спусковой крючок и придать устройству форму пистолета. Одна из причин, по которой паяльник так долго нагревался, заключалась в том, что провода в паяльнике должны были сначала нагреться, прежде чем энергия могла достичь жала паяльника. Это привело к потере энергии и времени.

Добавление трансформатора позволяет паяльному пистолету нагреваться намного быстрее, чем обычный паяльник. Трансформатор — это устройство, которое позволяет увеличивать или уменьшать напряжение переменного тока (AC) в цепи. Напряжение и ток имеют обратную зависимость; если напряжение увеличивается, ток уменьшается, и наоборот. Трансформатор, который Карл Веллер использовал в своем паяльном пистолете, быстро понижает напряжение, что приводит к резкому увеличению тока, проходящего через цепь. Когда ток проходит через что-то с резистивными свойствами, резистивный материал нагревается. Когда через него проходит большой ток, он очень быстро нагревается.

Паяльник не без недостатков. Основным недостатком паяльника является то, что трансформатор работает за счет создания переменных магнитных полей. По мере увеличения изменения напряжения увеличивается и напряженность магнитных полей. Поскольку в паяльном пистолете происходит значительное падение напряжения, он создает магнитное поле, достаточно сильное, чтобы разрушить или разрушить чувствительный к магнитным полям материал, например, жесткий диск компьютера.

Wikimedia Commons

Ранняя реклама паяльного пистолета Карла Веллера.

Увидев в своем новом продукте большой потенциал, Веллер попытался продать свою идею крупным производственным компаниям, но они отвергли его идею, посчитав ее непрактичной. Веллер, не из тех, кто легко сдается, собрал вручную в своем подвале 274 паяльных пистолета, израсходовав все свои ресурсы. Веллер продал оружие другим радиомастерским. В 1945 году, благодаря отличным отзывам своих коллег, Веллер основал производственную компанию, не столь удачно названную The Weller Manufacturing Company, чтобы производить больше. Компания добилась мгновенного успеха и в конечном итоге превратилась в многомиллионный бизнес после того, как расширилась до продажи других инструментов наряду с паяльником. В 1970, Weller Manufacturing Co. была продана компании Cooper Tools. Компания Cooper решила сохранить торговую марку и сделать ее дочерней компанией, поскольку имя Weller всегда ассоциировалось с высококачественными инструментами.

Через несколько лет Веллер усовершенствовал свой паяльник, облегчив его вес и используя легко заменяемые наконечники, позволяющие использовать несколько уровней температуры для решения любых задач пайки. Наконечники являются ключевым фактором в конструкции паяльного пистолета, поскольку они обычно занимают гораздо меньшую площадь, чем остальная часть схемы. Чем меньше площадь поперечного сечения металла, тем выше его сопротивление. Это очень важно, так как позволяет большей части тепловой энергии идти к наконечнику, а не к остальной части инструмента.

В последнее время паяльники не уступают паяльникам по скорости нагрева. Тем не менее, паяльник все еще находится в невыгодном положении по сравнению с пистолетом, когда энергопотребление является основным фактором в процессе пайки для определенных задач. Тот факт, что паяльник так легко включается и выключается благодаря своей триггерной системе, гарантирует, что этот инструмент не будет заменен в ближайшее время. Единственный способ заменить его в этом отношении — изобрести интеллектуальный паяльный инструмент, который каким-то образом точно знает, когда он должен включаться и выключаться, но может оказаться слишком сложным для разработки для большинства распространенных приложений.

Игра в пайку полностью изменилась с изобретением паяльника. Это создало более конкурентный рынок и, что более важно, позволило пользователям иметь более широкий спектр инструментов для выполнения более широкого круга задач. И все благодаря небольшому мастеру по ремонту радиоприемников из Истона, штат Пенсильвания.

Источники:

• «Прорыв в технологии пайки». Cooperhandtools.com . 2000. Интернет. 16 февраля 2010 г. .
• Карл Э. Веллер и Эмили И. Веллер против комиссара налоговой службы. Третий округ Апелляционного суда США. 9 июня 1959 г.
• Феррара, Кэтрин. «Карл Веллер был изобретателем, промышленником и альтруистом». Sarasota Herald-Tribune 5 октября 1994 г., сек. Б: 4.
• Хобарт, Джеймс Ф. Пайка и пайка . Нью-Йорк: издательство Norman W. Henley Publishing, 1908.

.

• Лакетт, Хьюберт. «Новый паяльник Веллера: выбери свою голову». Популярная наука Сентябрь 1969: 32.
• Лакетт, Хьюберт. «Есть пистолет — Уилл Солдер». Popular Science Май 1963: 163+.
• Миллер против комиссара налоговой службы. Пятый округ Апелляционного суда США. 4 апреля 1967 г.
• Роберт Э. Миллер против Wellermanufacturing Co. Апелляционный суд США, третий округ. 9 января 1961 г.
• «Сообразительность в пайке». Popular Mechanics , сентябрь 1962 г .: 202-04.
• Шт., США. Основное электричество. Нью-Йорк: Dover Publications, 1969.
• Веллер, Карл Э. Электронагревательный аппарат. Карл Э. Веллер, правопреемник. Патент 2405866. 14 июля 1941 г.

.

• Производственная компания Weller. Реклама. Popular Science Ноябрь 1948: 24.
• Weller Manufacturing Company против Wen Products Incorporated. Седьмой округ Апелляционного суда США. 30 марта 1956 г.
• Набор для пайки Weller. Реклама. Журнал Life Октябрь 1957: 94.