Вакуумный пинцет для smd элементов своими руками

Сайт об электронике и не только

Самодельный вакуумный пинцет

Пинцет незаменимый инструмент радиолюбителя, особенно если работа идёт с SMD компонентами. Классический механический SMD пинцет удобен и незаменим при ручном монтаже. Во время расстановки компонентов для пайки их в печи или феном, на смену классическому пинцету приходит вакуумный пинцет, он позволяет увеличить скорость и комфорт во время работы.


Вакуумный пинцет

Принцип работы вакуумного пинцета был выбран классический:

  • воздушный насос создаёт небольшой вакуум;
  • в ручке пинцета есть отверстие (под большой или указательный палец), при перекрытии которого воздух начинает поступать только с насадки пинцета, если туда попадёт компонент, то он перекроет поток воздуха, что создаст небольшой вакуум, который будет удерживать деталь на конце насадки пинцета;
  • при открытии отверстия воздух идёт по пути наименьшего сопротивления, вакуум на конце насадки пропадает и деталь отпускается.


Вскрытие диафрагмового насоса (модель от другого продавца)

За основу вакуумного пинцета был взять воздушный 3В диафрагмовый малопотребляющий насос, т.к. он был в наличии. Насос приобретался давно для одного проекта, был куплен на ebay, на всех торговых площадках есть подобные модели с входным и выходным штуцером, так же есть и другие модели насосов. К сожалению насос, который был на руках, имел только выход воздуха, централизованного входа у насоса не было, из-за этого пришлось его поместить в небольшую герметичную коробку, склеенную из оракала 705 герметиком. В результате такой манипуляции насос стало можно использовать, как источник небольшого вакуума. Первые испытания показали, что насос может стабильно запускаться и работать от напряжения 1.2В, при это он уже начинает накачивать достаточный минимальный уровень вакуума. Максимальное рабочее напряжение было ограничено на 2В, что не сильно нагружает насос, оставляя запас по мощности и ресурсу, при это полученного вакуума более чем достаточно для работы.


Начинка вакуумного пинцета

Т.к. насос работает в диапазоне от 1,2 до 2В с рабочим током

100мА было принято решение сделать возможность работы от встроенного в устройство Li-Ion аккумулятора, что делало его портативным. Заряд аккумулятора производится от USB, о которого устройство то же может работать. Вход питание miniUSB идёт на контроллер заряда литиевых аккумуляторов STC4054 (аналог LTC4054) и через шоттки диод через тумблер на стабилизатор напряжения. Так же с аккумулятора питания тоже поступает через шоттки. Li-Ion аккумулятор банка 18650 со встроенной защитой от глубокого переразряда. Изначально планировалось разработать и собрать ШИМ драйвер с контроллером и датчиком давления, который сможет регулировать выходное давление, точнее вакуум, следить за аккумулятором и выключать устройство, если его забыли выключить. Но время шло, руки всё не доходили закончить конструкцию. В результате в качестве стабилизатора был применён готовый модуль на mp1584en. Данный модуль рассчитан на рабочее напряжение от 4,5В, но он работает и от Li-Ion аккумулятора. Конечно такое применение не очень красивое. Для установления рабочего диапазона встроенный SMD подстроечные резистор верхнего плеча и резистор нижнего плеча делителя напряжения в обратноё цепи стабилизатора были пересчитаны и заменены. Была добавлена индикация: зеленый светодиод — устройство работает, красный — идёт зарядка аккумулятора, во время зарядки аккумулятора устройство можно использовать. Вся начинка хорошо поместилась в заранее купленный для начинки пинцета корпус. Провода и светодиоды фиксировал однокомпонентным радиотехническим 706 герметиком. Схему и печатную плату приводить не буду.

Ручка пинцета была изготовлена из анодированной алюминиевой 8мм трубки с внутренним диаметром 6мм. Входной штуцер ручки, насадкодержатель и штуцер насоса были выточены из алюминиевого прутка. Трубка и пруток приобретены в ОБИ. Т.к. насадки будут применяться из разных материалов в том числе из железа на насадкодержатель была усажена и приклеена термоусадочная трубка, для увеличения плотности прилегания насадок и минимизации утечек воздуха. В идеале лучше изготовить насадкодержатель из фторопласта или подобных материалов. Для герметичности ручки были проложены уплотнители из резиновых колец 5/4мм (наружный/внутренний диаметр). Силиконовая трубка 4/2мм (наружный/внутренний диаметр), была приобретена в медтехники. Для защиты от перегибания трубки были добавлены пружинки.


Ручка и насадки вакуумного пинцета

Насадки с присосками были взяты от ручных вакуумных пинцетов. Ещё одна насадка была изготовлена из иглы от шприца.


Ручные китайские вакуумные пинцеты

Изначально для монтажных работ был приобретен ручной вакуумный пинцет (на фотографии сверху) но во время эксплуатации быстро выявился его недостаток — подтравливание воздуха и малый объём воздушной камеры не дают достаточного времени для позиционирования компонента, QFN48 корпус отваливается через 4-5 секунд после взятия компонента. Так же нажатие и отпускание компонента требуют небольшого усилия большим пальцем, что приводит к смещению компонента при отпускании его, ещё один минус, если так часто работать это может негативно сказаться на пальце. Второй пинцет приобретался позже ради дополнительных насадок. У него больший объем воздушной камеры, но сдавливание его для отпускания компонента сильнее может сместить компонент.

Примеры применения вакуумного пинцета:


Работа с резисторами 0402 и 0603


Работа с конденсатором 1206 и stm32f030f4p6 в TSSOP20


Работа с stm32f051c8t6 в QFN48 и PIC16F877A в DIP40

Читайте также:  Хундай туксон видео обзор

Под каждый тип корпуса лучше подбирать свою насадку для пинцета: с мелкими компонентами удобнее будет работать иглой, в то время, когда ей будет трудно подхватить более большие компоненты, а присоски буду хорошо держать микросхемы, когда им будет нечем ухватить чип резисторы и конденсаторы, а мелкие 0402 они смогут вообще засосать. К примеру STM32F051C8T6 в QFN48 иголкой с трудом удалось подхватить почти на максимальной мощности насоса, в то время когда со средней резиновой присоской на половине мощности без труда можно удержать DIP40, QFN48 присоска спокойно держит на малой мощности.

9 комментариев на « Самодельный вакуумный пинцет»

Дмитриий пишет 28.09.2016 в 19:44 #

Вдохновился вашим вакуумным пинцетом и сделал себе такой же, тем более и насос тоже когда то купленный и китайский пинцет валялся без дела. Сам контейнер под насос спаял из стеклотекстолита 0,5 и все это хозяйство разместил в корпусе от дохлого блока питания (работа от аккумулятора мне не нужна, под рукой много розеток.

Alex_EXE пишет 30.09.2016 в 02:10 #

Рад, что моя конструкция Вам понравилась и вдохновила.

Данила пишет 05.10.2016 в 11:25 #

Здравствуйте! Спасибо за интересную и познавательную статью, попробую потом собрать нечто похожее. По стечению обстоятельств одновременно с выходом Вашей статьи мне в работу дали вакуумный пинцет заводского производства фирмы «Магистр». Плюсы/минусы описывать не буду, но вот что понравилось — это воздушный фильтр на входе, может, как вариант, и Вам поставить для защиты насоса от мусора?

Alex_EXE пишет 05.10.2016 в 18:03 #

На последних стадиях сборки то же об этом задумался, т.к. компоненты 0402 обычной иглой (от 10-20 кубового шприца) он может без проблем засосать. Это хорошо заметно на фотографии с резистором 0402.
Самый простой вариант — разместить фильтр в ручке. Можно выполнить из металлической губки и ватки, можно посмотреть в сторону аквариумных фильтров/распылителей воздуха, сигаретный фильтр.
Т.к. в моём случае насос слабый, главное, что бы фильтр не создавал большую дополнительную нагрузку.
На данный момент у меня нет задач для этого пинцета, когда его время придёт то к этому вопросу вернусь.

Денис пишет 24.10.2016 в 19:01 #

Насколько я понял, присоска для SMD компонентов сделана из обрезанной широкой медицинской иглы? И как держится? Если тряхнуть случайно — падает? какой вес удерживается насадками резиновыми?

Alex_EXE пишет 05.11.2016 в 16:08 #

Обрезанная медицинская игла без проблем держит SMD резисторы и конденсаторы, на счёт TSSOP20 и QFN48 преувеличил, их трудно подхватить и легко стряхнуть. Думаю если кончик иглы отполировать — то держать будет лучше.
DIP40 (6,6гр.) резиновая присоска держит нормально (на 75% мощности), можно все возможно вертеть компонент, стряхнуть при малых усилиях не получается, в DIP кроватку не установить. DIP40 пинцет берет не сразу, после установки присоски на нём нужно подождать пару секунд, чтобы насос накачал вакуум. DIP таскать — это не предназначение пинцета, LQFP64 присоской на малой мощности берет и держит хорошо.
На качество работы — удержания сильно влияет качество резиновой присоски. Ещё присоску можно смазать силиконовой смазкой.

Андрей пишет 05.12.2016 в 23:19 #

А как с демонтажем дела обстоят?

Alex_EXE пишет 06.12.2016 в 18:13 #

Присоска быстро забьется отходами пайки и она вряд ли термостойкая.

oleg63m пишет 23.01.2019 в 15:26 #

Оригинальненько. можно приспособить к декомпрессору китайский вакуумный пинцет. всеравно лежит без дела
даю пять++.

Сайт об электронике и не только

Самодельный вакуумный пинцет

Пинцет незаменимый инструмент радиолюбителя, особенно если работа идёт с SMD компонентами. Классический механический SMD пинцет удобен и незаменим при ручном монтаже. Во время расстановки компонентов для пайки их в печи или феном, на смену классическому пинцету приходит вакуумный пинцет, он позволяет увеличить скорость и комфорт во время работы.


Вакуумный пинцет

Принцип работы вакуумного пинцета был выбран классический:

  • воздушный насос создаёт небольшой вакуум;
  • в ручке пинцета есть отверстие (под большой или указательный палец), при перекрытии которого воздух начинает поступать только с насадки пинцета, если туда попадёт компонент, то он перекроет поток воздуха, что создаст небольшой вакуум, который будет удерживать деталь на конце насадки пинцета;
  • при открытии отверстия воздух идёт по пути наименьшего сопротивления, вакуум на конце насадки пропадает и деталь отпускается.


Вскрытие диафрагмового насоса (модель от другого продавца)

За основу вакуумного пинцета был взять воздушный 3В диафрагмовый малопотребляющий насос, т.к. он был в наличии. Насос приобретался давно для одного проекта, был куплен на ebay, на всех торговых площадках есть подобные модели с входным и выходным штуцером, так же есть и другие модели насосов. К сожалению насос, который был на руках, имел только выход воздуха, централизованного входа у насоса не было, из-за этого пришлось его поместить в небольшую герметичную коробку, склеенную из оракала 705 герметиком. В результате такой манипуляции насос стало можно использовать, как источник небольшого вакуума. Первые испытания показали, что насос может стабильно запускаться и работать от напряжения 1.2В, при это он уже начинает накачивать достаточный минимальный уровень вакуума. Максимальное рабочее напряжение было ограничено на 2В, что не сильно нагружает насос, оставляя запас по мощности и ресурсу, при это полученного вакуума более чем достаточно для работы.


Начинка вакуумного пинцета

Т.к. насос работает в диапазоне от 1,2 до 2В с рабочим током

Читайте также:  Совместимость видеокарт с материнскими платами таблица

100мА было принято решение сделать возможность работы от встроенного в устройство Li-Ion аккумулятора, что делало его портативным. Заряд аккумулятора производится от USB, о которого устройство то же может работать. Вход питание miniUSB идёт на контроллер заряда литиевых аккумуляторов STC4054 (аналог LTC4054) и через шоттки диод через тумблер на стабилизатор напряжения. Так же с аккумулятора питания тоже поступает через шоттки. Li-Ion аккумулятор банка 18650 со встроенной защитой от глубокого переразряда. Изначально планировалось разработать и собрать ШИМ драйвер с контроллером и датчиком давления, который сможет регулировать выходное давление, точнее вакуум, следить за аккумулятором и выключать устройство, если его забыли выключить. Но время шло, руки всё не доходили закончить конструкцию. В результате в качестве стабилизатора был применён готовый модуль на mp1584en. Данный модуль рассчитан на рабочее напряжение от 4,5В, но он работает и от Li-Ion аккумулятора. Конечно такое применение не очень красивое. Для установления рабочего диапазона встроенный SMD подстроечные резистор верхнего плеча и резистор нижнего плеча делителя напряжения в обратноё цепи стабилизатора были пересчитаны и заменены. Была добавлена индикация: зеленый светодиод — устройство работает, красный — идёт зарядка аккумулятора, во время зарядки аккумулятора устройство можно использовать. Вся начинка хорошо поместилась в заранее купленный для начинки пинцета корпус. Провода и светодиоды фиксировал однокомпонентным радиотехническим 706 герметиком. Схему и печатную плату приводить не буду.

Ручка пинцета была изготовлена из анодированной алюминиевой 8мм трубки с внутренним диаметром 6мм. Входной штуцер ручки, насадкодержатель и штуцер насоса были выточены из алюминиевого прутка. Трубка и пруток приобретены в ОБИ. Т.к. насадки будут применяться из разных материалов в том числе из железа на насадкодержатель была усажена и приклеена термоусадочная трубка, для увеличения плотности прилегания насадок и минимизации утечек воздуха. В идеале лучше изготовить насадкодержатель из фторопласта или подобных материалов. Для герметичности ручки были проложены уплотнители из резиновых колец 5/4мм (наружный/внутренний диаметр). Силиконовая трубка 4/2мм (наружный/внутренний диаметр), была приобретена в медтехники. Для защиты от перегибания трубки были добавлены пружинки.


Ручка и насадки вакуумного пинцета

Насадки с присосками были взяты от ручных вакуумных пинцетов. Ещё одна насадка была изготовлена из иглы от шприца.


Ручные китайские вакуумные пинцеты

Изначально для монтажных работ был приобретен ручной вакуумный пинцет (на фотографии сверху) но во время эксплуатации быстро выявился его недостаток — подтравливание воздуха и малый объём воздушной камеры не дают достаточного времени для позиционирования компонента, QFN48 корпус отваливается через 4-5 секунд после взятия компонента. Так же нажатие и отпускание компонента требуют небольшого усилия большим пальцем, что приводит к смещению компонента при отпускании его, ещё один минус, если так часто работать это может негативно сказаться на пальце. Второй пинцет приобретался позже ради дополнительных насадок. У него больший объем воздушной камеры, но сдавливание его для отпускания компонента сильнее может сместить компонент.

Примеры применения вакуумного пинцета:


Работа с резисторами 0402 и 0603


Работа с конденсатором 1206 и stm32f030f4p6 в TSSOP20


Работа с stm32f051c8t6 в QFN48 и PIC16F877A в DIP40

Под каждый тип корпуса лучше подбирать свою насадку для пинцета: с мелкими компонентами удобнее будет работать иглой, в то время, когда ей будет трудно подхватить более большие компоненты, а присоски буду хорошо держать микросхемы, когда им будет нечем ухватить чип резисторы и конденсаторы, а мелкие 0402 они смогут вообще засосать. К примеру STM32F051C8T6 в QFN48 иголкой с трудом удалось подхватить почти на максимальной мощности насоса, в то время когда со средней резиновой присоской на половине мощности без труда можно удержать DIP40, QFN48 присоска спокойно держит на малой мощности.

9 комментариев на « Самодельный вакуумный пинцет»

Дмитриий пишет 28.09.2016 в 19:44 #

Вдохновился вашим вакуумным пинцетом и сделал себе такой же, тем более и насос тоже когда то купленный и китайский пинцет валялся без дела. Сам контейнер под насос спаял из стеклотекстолита 0,5 и все это хозяйство разместил в корпусе от дохлого блока питания (работа от аккумулятора мне не нужна, под рукой много розеток.

Alex_EXE пишет 30.09.2016 в 02:10 #

Рад, что моя конструкция Вам понравилась и вдохновила.

Данила пишет 05.10.2016 в 11:25 #

Здравствуйте! Спасибо за интересную и познавательную статью, попробую потом собрать нечто похожее. По стечению обстоятельств одновременно с выходом Вашей статьи мне в работу дали вакуумный пинцет заводского производства фирмы «Магистр». Плюсы/минусы описывать не буду, но вот что понравилось — это воздушный фильтр на входе, может, как вариант, и Вам поставить для защиты насоса от мусора?

Alex_EXE пишет 05.10.2016 в 18:03 #

На последних стадиях сборки то же об этом задумался, т.к. компоненты 0402 обычной иглой (от 10-20 кубового шприца) он может без проблем засосать. Это хорошо заметно на фотографии с резистором 0402.
Самый простой вариант — разместить фильтр в ручке. Можно выполнить из металлической губки и ватки, можно посмотреть в сторону аквариумных фильтров/распылителей воздуха, сигаретный фильтр.
Т.к. в моём случае насос слабый, главное, что бы фильтр не создавал большую дополнительную нагрузку.
На данный момент у меня нет задач для этого пинцета, когда его время придёт то к этому вопросу вернусь.

Читайте также:  Mcc 6012 что это

Денис пишет 24.10.2016 в 19:01 #

Насколько я понял, присоска для SMD компонентов сделана из обрезанной широкой медицинской иглы? И как держится? Если тряхнуть случайно — падает? какой вес удерживается насадками резиновыми?

Alex_EXE пишет 05.11.2016 в 16:08 #

Обрезанная медицинская игла без проблем держит SMD резисторы и конденсаторы, на счёт TSSOP20 и QFN48 преувеличил, их трудно подхватить и легко стряхнуть. Думаю если кончик иглы отполировать — то держать будет лучше.
DIP40 (6,6гр.) резиновая присоска держит нормально (на 75% мощности), можно все возможно вертеть компонент, стряхнуть при малых усилиях не получается, в DIP кроватку не установить. DIP40 пинцет берет не сразу, после установки присоски на нём нужно подождать пару секунд, чтобы насос накачал вакуум. DIP таскать — это не предназначение пинцета, LQFP64 присоской на малой мощности берет и держит хорошо.
На качество работы — удержания сильно влияет качество резиновой присоски. Ещё присоску можно смазать силиконовой смазкой.

Андрей пишет 05.12.2016 в 23:19 #

А как с демонтажем дела обстоят?

Alex_EXE пишет 06.12.2016 в 18:13 #

Присоска быстро забьется отходами пайки и она вряд ли термостойкая.

oleg63m пишет 23.01.2019 в 15:26 #

Оригинальненько. можно приспособить к декомпрессору китайский вакуумный пинцет. всеравно лежит без дела
даю пять++.

Блог о электронике

Как вы уже наверное заметили, я активно использую SMD монтаж. Особенно всякую мелочевку вроде SMD резисторов (выводные уже не использую практически) или конденсаторов. Как я запаиваю их феном я уже показывал — быстро и красиво получается, но по прежнему самой муторной частью является расстановка элементов. До недавнего времени я юзал обычный тонкий пинцет, которым деталюшка подхватывается с боков и ставится на плату.

Проблем у простого пинцета много:

  • Неуклюжий — им нужно схватить детальку точно за грани, а потом отпустить так, чтобы не задеть уже установленные соседние.
  • Хват пинцета не позвляет его вертеть, устанавливая детальку под нужным углом.
  • Пинцет держит деталь с боков, так что после установки нельзя ее тут же прижать к плате, приходится отпускать и давить пинцетом сверху.
  • Кончики губок пинцета постоянно извазюкивается в флюсе, которым покрыта плата и мелочевка начинает к нему тупо липнуть — жутко бесит и мешает.

На этот случай был придуман мега инструмент — вакууммный пинцет. Мега вещь! Прихватывает детальку разрежением и отпускает когда нажмешь на кнопку. Есть разные присоски под разные микрухи. В общем, прелесть а не инструмент. Одно плохо — у нас его не купить, а доставка выходит дороговасто, да и не особо я доверяю покупке китайского инструмента по инету — такое надо щупать в магазине, чтобы не нарваться на брак.

В общем, пока я не знаю где купить сей агрегат я решил его сколхозить из говна и палок клизмы и трубок.

Итак, мне потребовалось:

  • Пустой стержень от гелевой ручки
  • Форсунка от зажигалки
  • Пишущий узел от другой гелевой ручки
  • Мягкая трубочка (я использовал ПВХ, но прокатит и капельница, главное чтобы не пережималась)
  • Детская клизма. Куплена в аптеке за 20 чтоль рублей.

Дальше все тривиально:

Форсунку к стержню вместо пишущего узла. Из другого пишущего узла делаем переходник и соединяем трубкой с клизмой. Готово!

Дальше просто — жмем грушу и присасываем детальки к форсунке. Чуть нажал снова — отпадает. Одного вжима хватает примерно на 30-40 секунд удержания резистора или конденсатора, более чем достаточно для постановки его на место.

Вот так это выглядит в работе. Правда запаивать мне сейчас пока нечего, но хоть так резисторы потаскаю:

Поначалу, когда клизму еще не купил, я поступал еще проще — трубку в рот и вперед, качать легкие. Правда не знаю как у вас, а у меня от таких упражнений быстро начинала трещать башка. Еще пробовал компрессор от аквариума присобачить, но не пошло что то — у него почему то воздух обратно выдувался, видать совсем клапана мертвые — древний у меня агрегат, лет 20 ему наверное 🙂 Так что клизма рулит. А чтобы не занимать вторую руку я жму грушу коленкой, прижимая ее к столешнице снизу, благо длина трубки позволяет.

Также можно попробовать сколхозить из чего нибудь сами присоски. Думаю можно попробовать отлить их из силиконового герметика, либо купить если продают. Они на форсунку от зажигалки встанут как родные, на худой конец посадить их на иглу от шприца. Я еще пробовал макать кончик форсунки в силиконовый герметик, чтобы на нем был тонкий слой. Помогло — стало лучше держать, но потом я его нечаяно сковырнул и лень заново накатить.

Жить стало лучше, жить стало веселей.

З.Ы.
Выслал третью часть документации по PinBoard — демопрограммка на базе RTOS с фоновым обновлением LCD дисплея и работой с терминалом. Также обновилась первая часть — появились фотки фабричной платы. Так что имеет смысл скачать если любопытно.

Если кому то не пришло, то либо попало в спам, либо сами виноваты и я вас уже проклял 🙂
Ах, да. Dasha, ты хоть паяльник не включай, а то же совсем жестоко получится ;))) Кто в курсе поймет, да…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector