V treťom diele nášho článku, venovanému vybaveniu domácej dielne rádioamatéra, sme si bližšie priblížili základné neelektrické ručné náradie z pohľadu bezpečnosti a vhodnosti použitia pre zamýšľaný druh vykonávaných prác. V dnešnom pokračovaní si bližšie priblížime a predstavíme základné elektrické ručné náradie, vybrané príslušenstvo a spotrebný tovar, ktoré sú pre začínajúceho rádioamatéra a pre jeho ďalšiu prax nevyhnutné. Tak ako pri neelektrickom ručnom náradí platí, že v súčasnosti je možné i to elektrické náradie vyberať z neobmedzeného množstva typov a značiek v rôznych cenových úrovniach. Autorovou snahou však je ponúknuť dostupné riešenia, resp. námet v rovine kvalita/cena tak, aby prípadná podpora technicky orientovaného koníčka mládeže nepredstavovala pre ich rodičov zásadný finančný problém. Prehľadová tabuľka v závere ponúka čitateľovi prehľad maloobchodných cien (platných v dobe písania tohto článku) elektrického náradia a vybraného spotrebného tovaru, ktoré je v článku predstavené.

Obr. č. 1 Ukážky rôzneho elektrického ručného náradia a pomôcok pre elektronikov

Základné ručné náradie a pomôcky

V rámci realizácie takmer akéhokoľvek technicky orientovaného koníčka je takmer vždy neoddeliteľnou súčasťou v určitej podobe aj ručné elektrické náradie. Pri elektrickom náradí používanom pri práci s elektronikou a elektronickými komponentmi je dôležité klásť dôraz na bezpečnostné nároky. V dielňach rádioamatérov sa bežne stretávame najčastejšie s transformátorovými pištoľovými spájkovačkami, hrotovými mikrospájkovacími stanicami, vákuovými odsávacími stanicami, ručnými vŕtačkami, mikrovŕtačkami a pod. Pri akejkoľvek práci s elektrickým náradím sa vyžaduje, aby jeho používateľ bol pre prácu s ním spôsobilý, podrobne oboznámený s návodom na obsluhu a s podmienkami dodržiavania BOZP a PO, platného pre dané elektrické náradie.

Rádioamatér musí poznať riziká, spojené s používaním zariadení s vysokou kontaktnou teplotou, kedy je potrebné nielen presné a opatrné narábanie, ale aj vedomie vzniku možných popálenín a zodpovednosti pri manipulácii s týmito zariadeniami. Pri práci s vŕtačkami, či už ručnými, stojanovými alebo mikrovŕtačkami, je potrebné poznať riziká otáčajúcich sa súčastí vŕtačiek a poznať technológie a postupy pre bezpečné a správne uchopenie vŕtaného predmetu.

Okrem týchto aspektov je nevyhnutné, aby všetko elektrické náradie bolo pravidelne kontrolované a udržiavané v bezpečnom a prevádzkyschopnom stave. V prípadoch poškodenia, ktoré vylučujú bezpečnú prevádzku náradia (poškodené kryty, prívodná izolácia, ovládanie zariadenia a pod.), takéto náradie nepoužívame a sami neopravujeme. Všetky opravy zveríme odbornému servisu príp. odborne spôsobilej osobe pre vykonávanie takýchto prác.

V domácich a poloprofesionálnych podmienkach sa v oblasti spájkovania najčastejšie uplatňuje pištoľová transformátorová spájkovačka, ktorá je vhodná na všetky bežné elektronické súčiastky a komponenty. Pri prácach, kedy rádioamatér pracuje s citlivými súčiastkami na elektrický náboj alebo teplotu, nachádzajú vhodné uplatnenie hrotové mikrospájkovačky s regulovateľnou teplotou, ktoré sa súhrnne niekedy označujú aj ako spájkovacie stanice. Tieto stanice sa uplatnia pri osádzaní operačných zosilňovačov, MOS tranzistorov, prípadne CMOS integrovaných obvodov. Výborným pomocníkom, zabezpečujúcim prípadnú demontáž nefunkčnej, predovšetkým viacprívodovej súčiastky, sú elektrické odsávacie stanice spájky. Priaznivé nákupné ceny prispeli k tomu, že sa nejedná o žiadnu neprekonateľnú, hoci vyššiu investíciu.

V oblastiach vŕtania otvorov za účelom tvorby rôznych konštrukčných celkov alebo výrobe DPS sa uplatnia v dielni menšie stojanové vŕtačky a ručné vŕtačky. Samostatnou kapitolou sú mikrovŕtačky, slúžiace na vŕtane otvorov pre osádzanie prvkov do DPS.  

Kvalitné ručné elektrické náradie je zásadné pre vytváranie správnych návykov a neskorší rozvoj zručností, potrebných v elektronike a elektrotechnike. Kvalitné náradie umožňuje mladému elektronikovi pochopiť, čo znamená presnosť, spoľahlivosť, komfortná a efektívna práca. Nemenej dôležitá je ergonómia a komfort používania, pretože kvalitné náradie je navrhované tak, aby jeho použitie bolo pohodlné a intuitívne. Pri prácach s ručným elektrickým náradím, s ktorými sa začínajúci rádioamatéri budú postupne zoznamovať, je dôležité budovať od začiatku správne návyky a dobré pocity na rozdiel od zápasenia s nekomfortným ovládaním alebo držaním náradia.

Transformátorová spájkovačka

Základnou pracovnou pomôckou z oblasti elektrického náradia pri práci s elektronikou je ručná elektrická pištoľová transformátorová spájkovačka, znázornená na Obr. č. 2. Po elektrickej stránke sa jedná o zariadenie triedy ochrany II. s dvojitou izoláciou. V tele spájkovačky je zabudovaný transformátor, znižujúci napätie. Spájkovačky sa vyznačujú rýchlym zahriatím spájkovacieho hrotu na potrebnú teplotu (obvykle v priebehu niekoľkých sekúnd) a jednoduchým ovládaním. Teplota hrotu sa pohybuje v rozmedzí 300 až 400°C v závislosti od výkonu spájkovačky, ktoré sa vyrábajú s výkonom 75, 100, 125 a 150W. Tvar tela pripomína typický tvar pištole s ergonomicky tvarovanou rukoväťou, ktorá zabezpečuje stabilný a pevný úchop. Aktivácia ohrevu sa vykonáva stlačením mikrospínača a je signalizovaná aj doplnkovým svetlom osvecujúcim spájkované miesto. Po technickej stránke je transformátorová spájkovačka robustným zariadením, vhodným pre väčšinu výrobkov a prác, ako sú rýchle, prípadne intenzívne spájkovacie úlohy, spájkovanie hrubších vodičov a konektorov. Spájkovačka sa uplatní pri spájkovaní väčšiny pasívnych elektronických súčiastok, bipolárnych tranzistorov, v menšej miere pri analógových integrovaných obvodov a obvodov TTL. Pri praktickom využití sa tento typ uplatní vo všetkých prípadoch, kde nie je potrebná vysoká precíznosť, prípadne striktné dodržiavanie teploty spájky a tavidla. Táto spájkovačka sa bežne využíva v údržbárskych aplikáciách a je praktickým nástrojom tam, kde nie je potrebná jemná práca s mikrospájkovačkou, prípadne je tepelný výkon iného druhu spájkovačky pre kvalitný spoj nedostatočný.

Obr. č. 2 Transformátorová pištoľová spájkovačka

Ako už bolo spomenuté vyššie, na našom trhu sú dostupné spájkovačky vo viacerých výkonových prevedeniach. Tak trochu ako „skúsenejší“ odporúčam, a to z veľmi praktických dôvodov, nemať najmä v začiatkoch zriaďovania vlastnej dielne veľké oči. V prípade kúpy prvej transformátorovej spájkovačky preto rozhodne odporúčam nadobudnutie tej s najnižším výkonom 75VA. Najmä začiatočník sa tým vyhne začiatočníckym chybám, spojeným s prepaľovaním cínu a tavidla, prípadne uvoľňovaniu medených cestičiek DPS vplyvom ich nadmerného prehriatia, čo sa v prípade použitia výkonnejších transformátorových spájkovačiek môže ľahko stať. Napriek tomu výkonnejšie spájkovačky nájdu svoje uplatnenie pri spájkovaní väčších súčiastok, konektorov a prvkov historickej elektroniky.

Technické parametre:

Transformátorová spájkovačka NUBA ETP 4 230V/75W s príslušenstvom v prenosnom boxe

Prevedenie:

• transformátorová so sekundárnym vinutím nakrátko
• s LED diódou slúžiacou na osvetlenie spájkovacieho spoja
• vhodné na spájkovanie všetkých vývodových súčiastok
• súčasťou balenia sú náhradné hroty, kolofónia a hubka na čistenie oxidácie hrotu

Priemerná maloobchodná cena: 22,00 €

Spájkovacia stanica

Spájkovacia stanica predstavuje pokročilý nástroj v oblasti mäkkého spájkovania. Na Obr. č. 3 je znázornená spájkovacia stanica strednej cenovej triedy s procesorovou reguláciou teploty. Hrotové spájkovačky všeobecne poskytujú ideálneho pomocníka predovšetkým v oblasti mikroelektroniky, kde poskytujú presné a stabilné riadenie teploty spájkovacieho hrotu. To je kľúčové pri práci s citlivými elektronickými súčiastkami a požiadavkami na precíznosť spájkovaných spojov. Výbavou spájkovacích staníc už stredných cenových hladín býva procesorové riadenie, ktoré udržiava nastavenú teplotu hrotu s minimálnymi odchýlkami, čo znižuje riziko poškodenia súčiastok príliš vysokou teplotou a rovnako zabraňuje prepaľovaniu spájky a tavidla. Tieto stanice sú ideálne pre pokročilejšie práce s malými komponentmi, citlivými elektronickými obvodmi a súčiastkami, kam patria unipolárne tranzistory a integrované obvody, procesory či pamäťové prvky. Prakticky jediným možným riešením (mimo teplovzdušnej technológie) pre spájkovanie jednotlivých súčiastok v bezvývodovom prevedení (SMD) sú hrotové mikrospájkovačky.

Obr. č. 3 Spájkovacia stanica s procesorovou reguláciou

Pri voľbe spájkovacej stanice do výbavy domácej dielne rádioamatéra je vhodné zaobstarať stanicu s LED alebo LCD displejom, ktorý zobrazuje údaje o požadovanej a reálnej teplote, čo pomáha udržiavať maximálnu kontrolu nad procesom spájkovania.

Medzi nevhodné aplikácie spájkovania patria všetky tie, kde sa pracuje s materiálmi s vysokou tepelnou vodivosťou ako sú hrubé medené vodiče, výkonové súčiastky alebo veľké plochy na doskách plošných spojov. V takýchto prípadoch môže mať hrotová spájkovačka so štandardným úzkym kónusovým hrotom problémy s nedokonalým spájkovaním a tvorboustudených spojov. 

Technické parametre:

Spájkovacia stanica ZD-931 230V/90W

Prevedenie:

• ON/OFF vypínač
• veľký dvojriadkový displej LCD s presnosťou zobrazenia teploty 5%
• extrémne krátka doba nahriatia
• nastaviteľná teplota 150 ° C - 450 ° C
• jednoduchá výmena hrotu
• vysúvací držiak hubky
• nekĺzavá rukoväť s gumovým povlakom

Priemerná maloobchodná cena: 68,00 €

Odspájkovacia stanica s odsávačkou

Špecializovaným nástrojom v domácej dielni rádioamatéra je odspájkovacia stanica. Tento užitočný nástroj je určený na odstraňovanie spájkovaných spojov alebo súčiastok. Technicky pozostáva z ohrevného telesa (zvyčajne trysky), ktoré roztaví spájku a integrovaného odsávacieho mechanizmu, ktorý súčasne roztavenú spájku odsáva. Tento proces umožňuje veľmi pohodlnú a rýchlu demontáž súčiastok z plošných spojov bez poškodenia samotných vodivých ciest a prípadného prehriatia demontovanej súčiastky. Vo väčšine prípadov sú takto demontované súčiastky v dobrej kvalite a ich získavanie takouto formou môže byť efektívne pri ďalších projektoch, stavaných z tzv. „šuplíkových zásob“. Pri práci s viac-vývodovými súčiastkami a integrovanými obvodmi, ktoré je potrebné demontovať, je použitie odsávacej stanice prakticky nevyhnutné, keďže bez tohto zariadenia je ich bezpečná demontáž takmer nemožná. Určitým medzistupňom, avšak z hľadiska použitia menej komfortným, je ručná odsávačka spájky, znázornená na Obr. č. 4. Či sa už rádioamatér rozhodne investovať do drahšej odsávacej stanice ihneď, alebo odloží túto investíciu na neskôr, ručná odsávačka predstavuje minimálny základ pre demontáž súčiastok, osadených na DPS.

Obr. č. 4 Ručná odsávačka spájky

Odsávačka nájde uplatnenie v miestach s vysokou hustotou súčiastok, čo je obzvlášť užitočné pri získaní súčiastok z DPS z oblasti priemyselnej automatizácie, kde je dôležitá presnosť a kontrola nad procesom odspájkovania. Väčšina odspájkovacích staníc, ako na Obr. 5, umožňuje reguláciu teploty. Nevhodnými aplikáciami je odstraňovanie väčších množstiev spájky, alebo práce s robustnými spojmi, kde je potrebná väčšia tepelná kapacita a výkon. Pri takýchto prácach sa lepšie uplatňujú klasické ručné pružinové odsávačky a transformátorová spájkovačka. Asi najdôležitejším aspektom je však pravidelná údržba odsávačky ako jej čistenie (počas a po skončení práce), pravidelná výmena filtrov a včasné vyprázdňovanie zásobníka odsatej spájky.

Obr. č. 5 Odsávacia stanica s odsávačkou

Technické parametre:

Stanica ZD-8915

• vstupné napätie: 220 - 240V AC
• príkon: 90W - 200W
• hlavná poistka 3,15A
• tlak vákua: 600mm Hg stĺpca

Odspájkovacia pištoľ ZD-553

• napájacie napätie výhrevného telieska: 24V
• teplota hrotu 160 - 480 ° C

Prevedenie:

• 3 ks odsávacích špičiek s otvormi priemerov 1mm (N5-6), 1,2mm (N5-7), 1,5mm (N5-8)
• 3 ks drôtov pre čistenie špičiek
• náhradné vzduchové filtre (2ks priem. 20,8 mm + 3ks priem.16,8mm)

Priemerná maloobchodná cena: 160,00 €

Mikrovŕtačka

Mikrovŕtačka je jemné a presné zariadenie, používané predovšetkým na vŕtanie malých otvorov, kde je vyžadovaná veľká presnosť. V dielni rádioamatéra nachádza ako kľúčový nástroj využitie pri vŕtaní otvorov v plošných spojoch, kde umožňuje vyvrtávať presné otvory pre vývody súčiastok alebo pripojovacie otvory pre vodiče. Svojou veľkosťou, nízkou hmotnosťou a spôsobom uchopenia je ľahko ovládateľná a zabezpečuje vysokú kontrolu pri práci, čo je dôležité pri vŕtaní otvorov do krehkých materiálov, ako sú tenkovrstvové DPS.

Obr. č. 6 Mikrovŕtačka (z produktového portfólia výrobcu DEDRA

Mikrovŕtačka znázornená na Obr. č.6 je obzvlášť vhodná na vŕtanie otvorov s priemerom 1mm a menej. Okrem vŕtania umožňuje mikrovŕtačka s použitím iných nástrojov vhodne pomôcť pri jemnom brúsení, rytí a leštení povrchov, čo ju robí univerzálnym nástrojom v oblasti opracovania malých povrchov.

Mikrovŕtačky sú v prevažnej miere vybavené reguláciou otáčok, čo umožňuje prispôsobiť rýchlosť vŕtania podľa druhu materiálu a konkrétnej úlohy. Vyššie otáčky sú všeobecne vhodné na vŕtanie do mäkších materiálov, ako sú plastické hmoty alebo mäkké kovy a nižšie otáčky sú potrebné pri práci s krehšími materiálmi. Typicky sa rozsah regulácie otáčok mikrovŕtačiek pohybuje v rozmedzí 5000 až 35000 ot./min. Z hľadiska napájania možno voliť akumulátorové prevedenie, sieťové napájanie alebo napájanie cez adaptér. Nevhodnými materiálmi pre vŕtanie sú tvrdé kovy a hrubšie materiály, ktoré vyžadujú väčší výkon vŕtačky.

Technické parametre:

Ručná elektrická mikrobrúska 230V/135W DEDRA DED7944Z2

Prevedenie:

• príkon 135 W
• regulácia otáčok v rozsahu 10 000 - 32 000 ot./min.
• hmotnosť vŕtačky: 250 g

Priemerná maloobchodná cena: 50,00 €

Stolové svietidlo s lupou

Pri práci s drobnými súčiastkami, plošnými spojmi, pri hľadaní drobných mechanických poškodení a možných zdrojov porúch, alebo pri potrebe konkrétne smerovať svetelný tok na určitú plochu, sa často dostávame do situácie, kedy je potrebné mať nielen stabilné stropné osvetlenie, ale aj vhodný doplnkový stolový svetelný zdroj umelého osvetlenia. Stolová lampa (Obr. č. 7) s integrovanou lupou spája v sebe možnosť kvalitného lokálneho osvetlenia drobných predmetov na pracovnom stole s možnosťou ich detailného zväčšenia. Pri prácach spojených so zvýšenými požiadavkami na presnosť a detail by malo byť základnou podmienkou splnenie predpokladov správneho umelého osvetlenia. Z hľadiska intenzity osvetlenia sa vyžaduje  800 – 1000 luxov, čo predstavuje dostatočnú intenzitu svetla pre jemnú manipuláciu s drobnými komponentmi bez nadmernej únavy očí. Pri špičkovej mikroelektronickej práci sa odporúča osvetlenie na úrovni 1200 – 1500 luxov. Farebný tón osvetlenia sa odporúča na úrovni približne 4000 Kelvinov, teda čo najviac sa podobajúci prirodzenému dennému svetlu. V konečnom dôsledku sa stáva kvalitná stolová lampa s lupou dôležitým dielenským nástrojom. Pomáha predchádzať únave očí, zvyšuje presnosť pri práci a celkovo prispieva k profesionálnemu výsledku.

Obr. č. 7 Stolová LED lampa s lupou

Technické parametre:

Stolová LED lampa s lupou 230V/ 9W

Prevedenie:

• príkon 9 W
• dĺžka ramena stojanu 400mm
• priemer lupy 127mm
• zväčšenie 5 dioptrií

Priemerná maloobchodná cena: 123,00 €

Príslušenstvo a spotrebný tovar

V záverečnej časti tohto článku sa vzhľadom na tému výberu základného elektrického náradia do dielne začínajúceho rádioamatéra zameriame na spotrebný tovar, určený na spájkovanie. Základom sú spájky – cínové drôty, ktoré sa vyrábajú v rôznych zloženiach. Najbežnejšia zmes pre elektroniku je Sn60Pb40 (60% cínu, 40% olova), ktorá sa vyznačuje výbornou spracovateľnosťou, nižšou teplotou tavenia a výborným zmáčaním spojov. V súčasnosti je však jej predaj vzhľadom na ekologické normy RoHS obmedzený. Čoraz viac sa preto možno stretnúť s tzv. bezolovnatými spájkami (Obr. č. 8), najčastejšie SnCu alebo SnAgCu (s prísadou medi a striebra), ktoré však majú o niečo vyššiu teplotu tavenia a horšie sa s nimi pracuje (najmä začiatočníkom). Spájkovacie drôty sa predávajú s rôznymi priemermi, bez prídavku alebo s prídavkom tavidla (fluxu) vo vnútri.

Obr. č. 8 Bezolovnatý spájkovací drôt Sn99,3Cu0,7

Klasickým a doteraz používaným pomocníkom, najmä z radov starších elektronikov, je kolofónia (Obr. č. 9) – prírodná živica, ktorá sa pri zahrievaní mení na aktívne tavidlo a zlepšuje priľnavosť roztaveného cínu. Je cenovo dostupná, ľahko aplikovateľná a vhodná takmer na všetky druhy spájkovaných spojov. Pokiaľ však uvažujeme o použití bezolovnatých spájok, tak môžeme naraziť na problém, kedy nám klasická kolofónia nebude postačovať. Moderné bezolovnaté spájky totiž vyžadujú značne účinnejšie tavidlá, než klasická kolofónia, ktorá nedokáže dostatočne zmáčať spájkované povrchy a prepojiť ich so spájkou. Preto s týmto typom tavidla uvažujeme len v rovinách opráv staršej techniky, spájkovanej olovnatým cínom.

Obr. č. 9 Kolofónia 40g

V neskoršej praxi, a to hlavne pri opravách staršej elektroniky, sa môže mladý rádioamatér stretnúť aj s ďalšou negatívnou vlastnosťou klasickej kolofónie, ktorou je degradácia povrchov. Týka sa to predovšetkým lokálne zlatených prívodov súčiastok a kontaktov, kde kyslé zložky kolofónie pôsobia z dlhodobého hľadiska korozívne, osobitne pri nevhodnom skladovaní, odkiaľ pochádza aj dobre známy jav vypadávania zlatených tranzistorov z DPS. Pokiaľ je použitie kolofónie napriek tomu nutné, po spájkovaní sa odporúča opláchnuť povrchy Isopropyl alkoholom IPA.

Obr. č. 10 Flux pasta v aplikačnej striekačke pre spájky typu Sn96,5Ag3Cu0,5 (Zdroj: avelmak.sk)

Podstatne modernejšími zmáčadlami, zlepšujúcimi proces spájkovania, sú tzv. flux pasty (Obr. č. 10), ktoré sa dodávajú vo forme tekutej alebo gélovej hmoty, často v striekačkách s aplikačným hrotom. Ten umožňuje ich presné dávkovanie a nanesenie priamo na spájkovaný spoj alebo požadovanú oblasť DPS, bez zbytočného plytvania. Tieto pasty sú viac kompatibilné, resp. účinnejšie pri spájkovaní s bezolovnatou spájkou, ktorá ma vyššiu teplotu tavenia a horšie zmáča spájkované povrchy, než klasické olovnaté spájky. Konečnou výhodou moderných flux pást je tzv. „no-clean“ vlastnosť čo znamená, že sú chemicky neutrálne a nespôsobujú korodovanie povrchov. Ich dôkladné odstránenie po procese spájkovania teda nie je nevyhnutnou podmienkou.

Tab. č. 1 Prehľad cien ručného elektrického náradia pre základnú výbavu dielne rádioamatéra

Nasledujúce pokračovanie článku nás prevedie základnou výbavou dielne v oblasti meracích prístrojov a s nimi spojenými základnými elektrickými meraniami. Priblížime si výhody a nevýhody ručných meracích prístrojov vzhľadom na stolové meracie prístroje, ale porovnáme vhodnosť niektorých meraní s využitím analógových (ručičkových) a číslicových (digitálnych) meracích prístrojov. Vysvetlíme si potrebu generátorov signálu ako základného prostriedku pre diagnostiku a napájanie meraných obvodov a pokúsime sa komplexne si vysvetliť možnosti, ako aj možné úskalia použitia staršej meracej techniky, predovšetkým z produkcie Tesla Brno a Metra Blansko.

Autorská poznámka 

Tento článok, vrátane všetkých priložených fotografií, je pôvodným autorským dielom. Jeho šírenie a použitie na vzdelávacie, odborné alebo nekomerčné účely je možné len s uvedením autora a odkazu na pôvodný zdroj. Akékoľvek ďalšie využitie obsahu, najmä v tlačených alebo komerčných publikáciách a periodikách, je možné iba s predchádzajúcim súhlasom autora.