Alex_exe - саморобний вакуумний пінцет
Пінцет незамінний інструмент радіоаматора, особливо якщо робота йде з SMD компонентами. Класичний механічний SMD пінцет зручний і незамінний при ручному монтажі. Під час розстановки компонентів для пайки їх в печі або феном, на зміну класичному пінцет приходить вакуумний пінцет, він дозволяє збільшити швидкість і комфорт під час роботи.
Принцип роботи вакуумного пінцета був обраний класичний:
- повітряний насос створює невеликий вакуум;
- в ручці пінцета є отвір (під великий або вказівний палець), при перекритті якого повітря починає надходити тільки з насадки пінцета, якщо туди потрапить компонент, то він перекриє потік повітря, що створить невеликий вакуум, який буде утримувати деталь на кінці насадки пінцета;
- при відкритті отвору повітря йде по шляху найменшого опору, вакуум на кінці насадки пропадає і деталь відпускається.
Розтин діафрагмового насоса (модель від іншого продавця)
За основу вакуумного пінцета був взяти повітряний 3В діафрагмовим малопотребляющій насос, тому що він був в наявності. Насос купувався давно для одного проекту, був куплений на ebay, на всіх торгових майданчиках є подібні моделі з вхідним і вихідним штуцером, так само є й інші моделі насосів. На жаль насос, який був на руках, мав тільки вихід повітря, централізованого входу у насоса не було, через це довелося його помістити в невелику герметичну коробку, склеєну з оракалу 705 герметиком. В результаті такої маніпуляції насос стало можна використовувати, як джерело невеликого вакууму. Перші випробування показали, що насос може стабільно запускатися і працювати від напруги 1.2В, при це він вже починає накачувати достатній мінімальний рівень вакууму. Максимальна робоча напруга було обмежено на 2В, що не сильно навантажує насос, залишаючи запас по потужності і ресурсу, при це отриманого вакууму більш ніж достатньо для роботи.
Начинка вакуумного пінцета
Оскільки насос працює в діапазоні від 1,2 до 2В з робочим струмом
100мА було прийнято рішення зробити можливість роботи від вбудованого в пристрій Li-Ion акумулятора, що робило його портативним. Заряд акумулятора проводиться від USB, про якого пристрій той же може працювати. Вхід харчування miniUSB йде на контролер заряду літієвих акумуляторів STC4054 (аналог LTC4054) і через Шотткі діод через тумблер на стабілізатор напруги. Так само з акумулятора харчування теж надходить через Шотткі. Li-Ion акумулятор банку 18650 з вбудованим захистом від глибокого переразряда. Спочатку планувалося розробити і зібрати ШІМ драйвер з контролером і датчиком тиску, який зможе регулювати вихідний тиск, точніше вакуум, стежити за акумулятором і вимикати пристрій, якщо його забули вимкнути. Але час минав, руки все не доходили закінчити конструкцію. В результаті в якості стабілізатора був застосований готовий модуль на mp1584en. Даний модуль розрахований на робочу напругу від 4,5 В, але він працює і від Li-Ion акумулятора. Звичайно таке застосування не дуже гарне. Для встановлення робочого діапазону вбудований SMD підлаштування резистор верхнього плеча і резистор нижнього плеча дільника напруги в обратноё ланцюга стабілізатора були перераховані і замінені. Була додана індикація: зелений світлодіод - пристрій працює, червоний - йде зарядка акумулятора, під час зарядки акумулятора пристрій можна використовувати. Вся начинка добре помістилася в заздалегідь куплений для начинки пінцета корпус. Провід й світлодіоди фіксував однокомпонентним радіотехнічним 706 герметиком. Схему і друковану плату наводити не буду.
Ручка пінцета була виготовлена з анодованої алюмінієвої 8мм трубки з внутрішнім діаметром 6 мм. Вхідний штуцер ручки, насадкодержатель і штуцер насоса були виточені з алюмінієвого дроту. Трубка і пруток придбані в ОБІ. Оскільки насадки будуть застосовуватися з різних матеріалів в тому числі з заліза на насадкодержатель була засаджена і приклеєна термозбіжна трубка, для збільшення щільності прилягання насадок і мінімізації втрат повітря. В ідеалі краще виготовити насадкодержатель з фторопласту або подібних матеріалів. Для герметичності ручки були прокладені ущільнювачі з гумових кілець 5/4 мм (зовнішній / внутрішній діаметр). Силіконова трубка 4/2 мм (зовнішній / внутрішній діаметр), була придбана в медтехніки. Для захисту від перегинання трубки були додані пружинки.
Ручка і насадки вакуумного пінцета
Насадки з присосками були взяті від ручних вакуумних пінцетів. Ще одна насадка була виготовлена з голки від шприца.
Ручні китайські вакуумні пінцети
Спочатку для монтажних робіт був придбаний ручний вакуумний пінцет (на фотографії зверху) але під час експлуатації швидко знайшовся його недолік - подтравливания повітря і малий обсяг повітряної камери не дають достатнього часу для позиціонування компонента, QFN48 корпус відвалюється через 4-5 секунд після взяття компонента. Так само натиснення і відпуск компонента вимагають невеликого зусилля великим пальцем, що призводить до зміщення компонента при відпуску його, ще один мінус, якщо так часто працювати це може негативно позначитися на пальці. Другий пінцет купувався пізніше заради додаткових насадок. У нього більший обсяг повітряної камери, але здавлювання його для відпускання компонента сильніше може змістити компонент.
Приклади застосування вакуумного пінцета:
Робота з резисторами 0402 і 0603
Робота з конденсатором 1206 і stm32f030f4p6 в TSSOP20
Робота з stm32f051c8t6 в QFN48 і PIC16F877A в DIP40
Під кожен тип корпусу краще підбирати свою насадку для пінцета: з дрібними компонентами зручніше буде працювати голкою, в той час, коли їй буде важко підхопити більш великі компоненти, а присоски буду добре тримати мікросхеми, коли їм буде нічим схопити чіп резистори і конденсатори, а дрібні 0402 вони зможуть взагалі засмоктати. Наприклад STM32F051C8T6 в QFN48 голкою насилу вдалося підхопити майже на максимальній потужності насоса, в той час коли з середньою гумовою присоском на половині потужності без праці можна утримати DIP40, QFN48 присоска спокійно тримає на малій потужності.
Надихнувся вашим вакуумним пінцетом і зробив собі такий же, тим більше і насос теж колись куплений і китайський пінцет валявся без діла. Сам контейнер під насос спаяв з склотекстоліти 0,5 і все це господарство розмістив в корпусі від дохлого блоку живлення (робота від акумулятора мені не потрібна, під рукою багато розеток.
Радий, що моя конструкція Вам сподобалася і надихнула.
Вітаю! Дякую за цікаву і пізнавальну статтю, спробую потім зібрати щось схоже. За збігом обставин одночасно з виходом Вашої статті мені в роботу дали вакуумний пінцет заводського виробництва фірми «Магістр». Плюси / мінуси описувати не буду, але ось що сподобалося - це повітряний фільтр на вході, може, як варіант, і Вам поставити для захисту насоса від сміття?
На останніх стадіях складання той же про це задумався, тому що компоненти 0402 звичайної голкою (від 10-20 кубового шприца) він може без проблем засмоктати. Це добре помітно на фотографії з резистором 0402.
Найпростіший варіант - розмістити фільтр в ручці. Можна виконати з металевої губки і ватки, можна подивитися в сторону акваріумних фільтрів / розпилювачів повітря, сигаретний фільтр.
Оскільки в моєму випадку насос слабкий, головне, що б фільтр не створював велику додаткове навантаження.
На даний момент у мене немає завдань для цього пінцета, коли його час прийде то до цього питання повернуся.
Наскільки я зрозумів, присоска для SMD компонентів зроблена з обрізаної широкої медичної голки? І як тримається? Якщо згадати випадково - падає? яку вагу утримується насадками гумовими?
Обрізана медична голка без проблем тримає SMD резистори і конденсатори, на рахунок TSSOP20 і QFN48 перебільшив, їх важко підхопити і легко струсити. Думаю якщо кінчик голки відполірувати - то тримати буде краще.
DIP40 (6,6гр.) Гумова присоска тримає нормально (на 75% потужності), можна все можливо вертіти компонент, струсити при малих зусиллях не виходить, в DIP ліжечко не встановили. DIP40 пінцет бере не відразу, після установки присоски на ньому потрібно почекати пару секунд, щоб насос накачав вакуум. DIP тягати - це не призначення пінцета, LQFP64 присоскою на малій потужності бере і тримає добре.
На якість роботи - утримання сильно впливає якість гумової присоски. Ще присосок можна змастити силіконовою змазкою.
А як з демонтажем справи йдуть?