Самодельный дымоуловитель для пайки

Мы уже публиковали перевод 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 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. 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 к этому материалу.

Благодарю компанию NextPCB за поддержку в работе над этим проектом.

Материалы и инструменты

Для этого проекта вам понадобятся следующие материалы:

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

Вот — список необходимых инструментов:

1. Паяльник
2. 3D-принтер
3. Кусачки
4. Инструмент для снятия изоляции с проводов
5. Термофен

Шаг 1. Принципы работы устройства

Схема работы устройства (источник)(источник)

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. 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 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 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?