Как работает холодное тепло

Холодный паяльник — это инструмент, который, кажется, нарушает правила пайки. Как и другие паяльники, он плавит припой — сплав, который размягчается при низкой температуре и затвердевает при охлаждении. Хотя припой (произносится как «содер») обычно используется для соединения электронных компонентов, вы также можете использовать его для изготовления украшений и витражей. С помощью подходящего типа припоя вы сможете ремонтировать даже металлические контейнеры, такие как кастрюли и сковородки, или соединять друг с другом отрезки труб.

Но в то время как большинство паяльников подключаются к настенной розетке, в инструменте «Холодный нагрев» используются батарейки . Традиционные утюги очень сильно нагреваются и долго остывают, но инструмент «Холодный нагрев» может нагреваться, расплавлять припой и почти мгновенно остывать. В одной телевизионной демонстрации кто-то использует инструмент, а затем надевает наконечник на надутый воздушный шар — воздушный шар не лопается.

Для тех, кто обжег палец, повредил стол или расплавил переносную сумку традиционным паяльником, инструмент «Холодный нагрев» может показаться довольно удивительным. Он легкий и портативный, и он может сократить время, необходимое для выполнения мелкого ремонта электроники. Кроме того, инструмент Cold Heat не может привести к серьезным травмам или повреждению имущества. Но рецензенты — профессионалы и обычные пользователи — либо любят этот инструмент, либо ненавидят его, а некоторые люди задаются вопросом, действительно ли он вообще «новый».

Мы хотели точно знать, как работает инструмент Cold Heat, поэтому мы разобрали его. В этой статье вы узнаете секреты Cold Heat, а также то, что произошло, когда мы попытались использовать наши.

Советы по пайке

Пайка является фундаментальным навыком для любого, кто работает с электроникой. Это базовый навык, но освоить его — плавить припой, не повреждая схемы или другие компоненты, и наносить нужное количество припоя в нужном месте — может быть непросто. В проекте НАСА Radio Jove есть набор обучающих видео по технике пайки.

1. Соединения и утюги: пайка 101
2. Сопротивление и пайка
3. Схема холодного тепла
4. Совет по холодному теплу

Один из лучших способов понять, как работает инструмент для холодного нагрева, — это изучить, чем он отличается от традиционного паяльника. Электрические паяльники обычно имеют нагреватель сопротивления , подобный тому, что вы найдете в фене или тостере . Электрический ток проходит через нагревательный блок, и электрическое сопротивление заставляет блок нагреваться.

Нагревателю требуется время, чтобы нагреть биту до температуры, пригодной для использования. Также может потребоваться некоторое время, чтобы бит снова остыл. Отчасти это связано с природой самого тепла. Тепло — это, по сути, изменение энергии внутри объекта. Нагревательный блок нагревает долото, передавая в него энергию. При этом молекулы биты начинают двигаться все быстрее и быстрее. Когда бит остывает, он передает тепло окружающему воздуху, и его молекулы снова замедляются.

Количество времени, необходимое для охлаждения биты, также связано с ее коэффициентом излучения . Излучательная способность — это мера того, насколько эффективно вещество может передавать тепло окружающей среде. Материалы, используемые в наконечниках для паяльника, такие как медь, хром и никель, имеют относительно низкий коэффициент излучения. Другими словами, они не очень эффективно выделяют тепло в окружающий воздух и при этом охлаждаются.

Инструмент Cold Heat отличается. Вместо того, чтобы включать его, ждать, пока он нагреется, и ждать, пока он снова остынет, вы просто включаете его, прикасаетесь к припою и идете. Для случайного наблюдателя это невероятная вещь в Cold Heat.

Но инструменты, которые делают то же самое, существуют уже довольно давно. Они называются инструментами для пайки сопротивлением , и вы даже можете получить планы по их изготовлению в Интернете. В инструменте сопротивления используются два щупа, которые могут выглядеть как стержни, плоскогубцы или пинцет. Эти зонды пропускают ток через припой. Щупы и припой очень быстро нагреваются из-за сопротивления проходящему через них току. Удаление припоя разрывает цепь, и наконечники быстро остывают.

Инструмент «Холодный нагрев» может показаться волшебством — в некоторых выдающихся объяснениях того, как он работает, даже фигурирует волшебство, — но все заслуги должны принадлежать электрическому сопротивлению. Инструмент использует те же принципы, что и инструмент для пайки сопротивлением, но в значительно менее дорогом корпусе. Далее мы рассмотрим это более подробно.

Бусины и суставы

Затвердевший припой и соединение, которое он образует, в совокупности называются соединением . Художники-витражисты часто называют его бусиной .

Сопротивление имеет центральное значение для традиционных паяльников и утюга с холодным нагревом. Электричество легче проходит через вещества с большим количеством свободных электронов, такие как медь, чем через вещества с меньшим количеством свободных электронов, такие как углерод. Другими словами, такие вещества, как углерод, обладают большим сопротивлением. Прохождение тока через вещества с высоким сопротивлением может создавать тепло , а иногда и свет . Это тот же принцип, по которому работают лампочки — лампочка имеет резистивную нить накала, которая нагревается и светится, когда через нее проходит ток.

Сердцем инструмента Cold Heat является разорванная цепь , которая идет от нескольких батареек AA к наконечнику, состоящему из двух половин. Наконечник может выглядеть как цельный кусок, но темный изолирующий материал удерживает две половинки электрически изолированными друг от друга.

Когда вы включаете инструмент «Холодный нагрев», переключатель замыкает цепь, которая также включает небольшой свет. Этот индикатор сообщает, что инструмент включен. Но параллельная цепь — та, что ведет к наконечнику, — все еще разорвана. Эта цепь остается разорванной до тех пор, пока вы не поместите что-нибудь проводящее, например, припой, в контакт с обеими половинками наконечника. Припой замыкает цепь, позволяя току проходить через вторую лампу.

Из-за электрического сопротивления и припой, и наконечник очень быстро нагреваются, и припой плавится. Сухая кожа не проводит достаточно электричества для эффективного замыкания цепи, поэтому наконечник остается холодным, когда вы к нему прикасаетесь.

Мы рассмотрим схему и наконечник более подробно в следующих двух разделах.

Свинец и припой

Большинство припоев представляют собой сплавы олова и свинца. Поскольку свинец несет определенные риски для здоровья, многие компании и организации исследовали и разработали бессвинцовые припои. Национальный институт стандартов и технологий составил здесь базу данных о свойствах бессвинцовых припоев .

Мы установили, что инструмент Cold Heat имеет довольно простую схему. Цепь, включающая выключатель питания, также включает в себя небольшую лампочку . Параллельная цепь остается разомкнутой до тех пор, пока обе половины наконечника не соприкоснутся с проводящим материалом. Небольшой индикатор на этой цепи также загорается, когда она завершена.

Инструмент Cold Heat также имеет некоторые электронные компоненты помимо основной проводки. Небольшая печатная плата находится на конце, противоположном наконечнику. Эта печатная плата имеет два диода , несколько резисторов и 14-контактную интегральную схему. Когда обе половины наконечника соприкасаются с припоем, микросхема направляет питание от батарей через эту ветвь цепи.

Итак, когда вы включаете инструмент «Холодное тепло», ток течет от отрицательного полюса батарей по проводу, который ведет к небольшому свету. Оттуда он поступает на печатную плату, а затем на положительную клемму аккумулятора. Пока припой не соприкасается с обеими половинками наконечника инструмента, это конец процесса. Как только вы наносите припой, чип пропускает много энергии через часть схемы, которая включает в себя наконечник. Электричество движется:

Наконечник так же важен для возможностей инструмента, как и схема. Далее мы рассмотрим наконечник, включая то, из чего он сделан.

В оригинальных маркетинговых материалах для инструмента Cold Heat его наконечник описывался как запатентованный композитный материал, известный как Athalite. Мы подозреваем, что он сделан из графита (форма углерода) или вещества, в основном состоящего из графита. Вот почему:

Если наконечник действительно изготовлен из запатентованного соединения, патент на него принадлежит другой компании. Hyperion Innovations, производитель инструмента Cold Heat и владелец патентов, описывающих его, не владеет отдельным патентом на композиционный материал. Кроме того, единственные патенты, в которых Григоре Аксинте, изобретатель паяльника с холодным нагревом, указаны как изобретатель, описывают инструменты, а не составы.

К сожалению, графит может быть хрупким. Одна из наиболее распространенных жалоб в обзорах продуктов и сообщениях на досках объявлений заключается в том, что наконечник Cold Heat ломается при обычном использовании. К сожалению, рекомендуемого легкого нажатия на наконечник было недостаточно для замыкания цепи, когда мы пытались использовать инструмент. Сразу после того, как мы успешно завершили схему и расплавили немного припоя, наш наконечник сломался.

Мы слышали, что некоторые люди любят свои инструменты Cold Heat. Мы подозреваем, что они умеют использовать нужное количество давления под нужным углом, замыкая цепь без короткого замыкания припаянных электрических компонентов или поломки наконечника.

Для получения дополнительной информации о пайке, электронике и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок

Источники