Самодельный дымоуловитель для пайки

Мы уже публиковали перевод ^[1] статьи, посвящённой дымоуловителю для пайки. В том материале речь шла о датчике, основанном на Arduino, который автоматически включает дымоуловитель при извлечении паяльника из держателя. А сегодня речь пойдёт о самостоятельном изготовлении дымоуловителя.

Самодельный дымоуловитель для пайки

Тот, кто увлекается электроникой, знает, что пайка играет важнейшую роль практически во всех его проектах. Однако вряд ли кому-то понравится вдыхать дым, который выделяется при нагревании припоя и флюса. У этого дыма ужасный запах, он может навредить здоровью, но опасности, связанные с ним, можно ослабить, воспользовавшись дымоуловителем. Это устройство, улавливающее ядовитые испарения, пригодится даже тому, кто паяет нечасто.

Хороший дымоуловитель ^[2] можно и купить, но стоить он будет более $70. Я, узнав об этом, сделал такое устройство сам, использовав 120-миллиметровый компьютерный вентилятор и корпус, напечатанный на 3D-принтере.

Общие сведения о проекте

Меня вдохновила замечательная модель для 3D-печати, которую спроектировал rdmmkr ^[3]. Я доработал эту модель под свои нужды в Autodesk Fusion 360. В моём случае использован вентилятор 120x25 мм, а исходный проект рассчитан на вентилятор 80x38 мм. Я, кроме того, оснастил устройство регулятором скорости вращения вентилятора.

Вот — видеоурок ^[4] к этому материалу.

Благодарю компанию NextPCB ^[5] за поддержку в работе над этим проектом.

Материалы и инструменты

Для этого проекта вам понадобятся следующие материалы:

1. Вентилятор на 12 В ^[6]
2. Регулятор скорости вращения вентилятора ^[7]
3. Разъём питания ^[8]
4. Клавишный выключатель размером 15x10 мм ^[9]
5. Светодиод размером 5 мм ^[10]
6. Резистор на 580 Ом ^[11]
7. Провода, 22 AWG ^[12]
8. Термоусаживаемая трубка ^[13]
9. Закладные гайки М3 ^[14]
10. Фильтр на основе активированного угля ^[15]
11. Двусторонняя клейкая лента ^[16]
12. Винты M3x12 ^[17]
13. Винты M5x8 ^[18]
14. Резиновые ножки ^[19]

Вот — список необходимых инструментов:

1. Паяльник ^[20]
2. 3D-принтер ^[21]
3. Кусачки ^[22]
4. Инструмент для снятия изоляции с проводов ^[23]
5. Термофен ^[24]

Шаг 1. Принципы работы устройства

Схема работы устройства (источник)(источник ^[25])

Главный компонент дымоуловителя — это вентилятор 120x120x25 мм, из тех, какие обычно используются для охлаждения компьютеров. Вентилятор втягивает испарения из области, где производится пайка, они проходят через фильтр с активированным углём. Фильтр очищает воздух: удаляет неприятные запахи, адсорбирует ядовитые газы и обеспечивает безопасную рабочую среду.

Принципиальная схема устройства

Питание на устройство подаётся от 12-вольтового адаптера постоянного тока через разъём питания. Для управления скоростью вращения вентилятора используется регулятор скорости. Светодиод размером 5 мм с токоограничивающим резистором на 580 Ом сообщает о состоянии питания. Между разъёмом питания и регулятором скорости находится клавишный выключатель, позволяющий управлять подачей питания на все компоненты устройства.

Шаг 2. Подготовка проводов вентилятора

Вентилятор в упаковке

Распакованный вентилятор

Разъём вентилятора

Вентилятор, подготовленный к включению в состав дымоуловителя

В этом проекте я использовал вентилятор для корпуса компьютера Arctic F12 ^[26]. К его разъёму идут 3 провода. Они подключаются к линиям GND, 12V и Signal. Нам нужны лишь два из них, обеспечивающих питание вентилятора, то есть — 12V и GND.

Для того чтобы подготовить вентилятор к дальнейшей работе с ним — нужно отрезать разъём и часть провода, отвечающего за подключение вентилятора к Signal. После этого надо зачистить изоляцию на проводах, подключаемых к регулятору скорости.

Шаг 3. Подготовка светодиода

Светодиод и резистор, подготовленные к пайке

К светодиоду припаяны резистор и соединительные провода

Светодиод, готовый к использованию в дымоуловителе

Интерфейс калькулятора для подбора параметров токоограничивающих резисторов, необходимых для подключения светодиодов

Красный светодиод, используемый в проекте, позволяет узнать о том, включено устройство или выключено. Прямое напряжение подобных светодиодов обычно находится в диапазоне 1,5 — 2 В. Нам надо запитать светодиод от линии с напряжением в 12 В. Сделать это можно, применив токоограничивающий резистор. Рассчитать параметры резистора можно с помощью этого ^[27] онлайн-калькулятора.

Перед пайкой элементов нужно укоротить выводы светодиода, учитывая то, что более длинный вывод представляет анод, подключаемый к «плюсу» источника питания. Именно к этому выводу нужно припаять резистор, а к резистору — красный провод. К другой ножке резистора, подключаемой к «минусу» источника питания, надо припаять чёрный провод. После этого нужно изолировать места пайки, воспользовавшись термоусаживаемой трубкой.

Шаг 4. Подготовка разъёма питания

Разъём питания

Разъём питания с припаянными к нему проводами

Разъём питания, готовый к использованию в проекте

В моём проекте для подачи питания на устройство от адаптера на 12 В используется разъём питания ^[28] 5,5x2,1 мм.

Подготовку разъёма к использованию в проекте надо начать с нанесения небольшого количества паяльного флюса на его выводы. К положительному (короткому) выводу припаивается красный провод, а к отрицательному выводу — чёрный. После этого места пайки изолируют с помощью термоусаживаемой трубки.

Шаг 5. Подготовка регулятора скорости вращения вентилятора

Отпаивание переменного резистора от регулятора скорости

Регулятор скорости и переменный резистор

Провода для подключения переменного резистора

Регулятор скорости с присоединённым к нему переменным резистором готовы к включению в проект

Сначала я попытался смонтировать регулятор скорости прямо на передней панели дымоуловителя. Но, к сожалению, он там не поместился. Поэтому я решил отделить переменный резистор от платы регулятора, соединить их проводами, а потом уже смонтировать.

При выпаивании переменного резистора стоит воспользоваться отсосом для припоя.

Резистор и плату надо соединить пятью проводами и изолировать места пайки с помощью термоусаживаемой трубки.

Шаг 6. Проектирование корпуса дымоуловителя

Корпус дымоуловителя, вид спереди

Корпус дымоуловителя, вид сзади

Я спроектировал корпус дымоуловителя в Autodesk Fusion 360. Размеры компонентов измерены с помощью штангенциркуля, после чего эти размеры учтены при проектировании корпуса.

Корпус состоит из 5 частей:

1. Правая часть корпуса.
2. Левая часть корпуса.
3. Картридж фильтра.
4. Передняя панель.
5. Решётка вентилятора

Шаг 7. 3D-печать корпуса

Элементы корпуса

Печать частей корпуса я выполнил на моём 3D-принтере Creality CR-10 Mini с использованием синего и жёлтого PLA-пластика. Главная причина, по которой я выбрал именно эти цвета, заключается в том, что они подходят под расцветку моей паяльной станции Hakko. На печать основных деталей корпуса ушло около 10 часов. На печать остальных деталей понадобилось около 4 часов.

Вот какими настройками я пользовался:

• Скорость печати: 60 мм/с.
• Высота слоя: 0,2 мм (хорошо подходит и 0,3 мм).
• Плотность заполнения: 20%.
• Температура экструдера: 210 °С.
• Температура стола: 55 °С.

Шаг 8. Подготовка основных частей корпуса

Зачистка деталей корпуса

Установка закладных гаек

Основные части корпуса, готовые к дальнейшей работе

Перед сборкой основных частей корпуса их стоит зачистить наждачной бумагой. После этого в соответствующие места корпуса нужно поместить закладные гайки и закрепить их, нагрев паяльником.

Шаг 9. Установка разъёма питания

Установка разъёма питания

Установленный разъём питания

Разъём питания помещают в предусмотренное для него отверстие, располагающееся в правой части корпуса. Затем его фиксируют гайкой. Для окончательной фиксации разъёма используется горячий клей.

Шаг 10. Установка вентилятора

Установка вентилятора в одну из частей корпуса

Совмещение частей корпуса с установленным вентилятором

Вентилятор надо вставить в одну из частей корпуса, а потом — поставить на место вторую часть корпуса. Части этой конструкции должны плотно прилегать друг к другу. Прежде чем продолжать работу — нужно убедиться в том, что вентилятор правильно ориентирован в корпусе — то есть — что он втягивает воздух спереди и выбрасывает его сзади.

После того, как детали корпуса соединены, нужно подвести провод вентилятора к тому месту корпуса, где будет смонтирована панель управления.

Шаг 11. Подготовка картриджа фильтра

Части корпуса картриджа

Части корпуса картриджа и элементы фильтра

Фильтр установлен в картридж

Готовый картридж

Вентилятор, используемый в нашем дымоуловителе, будет втягивать ядовитые газы, выделяющиеся при пайке. Но если не принять соответствующие меры — те же газы вернутся в помещение, в котором производится пайка, они будут так же вредны для здоровья, как и в момент их образования. Эту проблему можно решить, пропустив воздух через фильтр с активированным углём.

Я вырезал фильтр, предварительно измерив размеры картриджа. Здесь, для повышения эффективности очистки воздуха, использованы два куска фильтра.

После того, как вырезаны необходимые куски фильтра, их помещают в картридж и соединяют его части.

Шаг 12. Закрепление решётки вентилятора

Закрепление решётки вентилятора

Теперь надо закрепить решётку вентилятора на задней части устройства. У моего вентилятора уже была такая решётка, в комплекте с ним шли 4 винта M5x10, поэтому я ими воспользовался. А если нет винтов — решётку вполне можно прикрепить к корпусу клеем.

Шаг 13. Подключение электронных компонентов и сборка устройства

Передняя панель с установленным переменным резистором, подключённым к регулятору скорости, вид спереди

Передняя панель с установленными переменным резистором, светодиодом и выключателем, вид сзади

Передняя панель с установленными переменным резистором, светодиодом и выключателем, вид спереди

Подключение электронных компонентов

Передняя панель готова к установке

В ходе окончательной сборки устройства нужно установить переменный резистор регулятора скорости, светодиод и выключатель в соответствующие места передней панели. Потом нужно спаять все соединения в соответствии с принципиальной схемой устройства, не забыв при этом об изоляции и защите мест пайки с помощью термоусаживаемой трубки.

Положительный провод от выключателя нужно подключить к входу регулятора скорости DC IN +, отрицательный провод от разъёма питания надо подключить к входу регулятора DC IN -. Затем провода вентилятора надо подключить к выходам регулятора MOTOR OUT + и MOTOR OUT -.

Компоненты, смонтированные на передней панели, нужно зафиксировать горячим клеем. После этого можно установить на место переднюю панель устройства и закрепить её парой винтов M3.

Шаг 14. Итоговые испытания устройства

Готовый дымоуловитель с подключённым к нему питанием

Дымоуловитель и паяльная станция

Дымоуловитель в работе

Теперь дымоуловитель готов к итоговым испытаниям. Осталось лишь подключить к соответствующему разъёму, расположенному с его правой стороны, кабель адаптера питания, включить адаптер и щёлкнуть выключателем. После этого должен включиться светодиод. Установить скорость вентилятора на максимум можно, переведя ручку переменного резистора в крайнее правое положение.

Если теперь поднести к дымоуловителю паяльник, на котором имеется немного флюса, от которого идёт дым, можно заметить, что этот дым втягивается вентилятором. В моём случае оказалось, что устройство хорошо показывает себя тогда, когда паяльник находится в 10 — 15 сантиметрах от него.

Возможности моего дымоуловителя ограничены используемым в нём вентилятором (воздушный поток — 74 CFM, 126 м3/час; скорость вращения — 1350 об/мин). Низкий уровень показателя CFM вентилятора означает, что для обеспечения эффективной работы дымоуловителя его нужно размещать достаточно близко к месту пайки. Если эту дистанцию нужно увеличить — можно поискать вентилятор, обеспечивающим более высокий уровень воздушного потока.

Пользуетесь ли вы дымоуловителями при пайке?

Автор:
ru_vds

Источник ^[29]