Umetnost lemljenja

Lemljenje je metoda koja se koristi za povezivanje komponenti na štampanoj ploči, da bi se napravilo stalno električno kolo. Umesto lepka koji bi vezivao komponente, koriste se loptice otopljenog metala koji se naziva tinol. Metalom se ostvaruje ne samo fizička veza žica i komponenti, već i provodljivost neophodna da bi kolo radilo.

Iako se pri radu koriste temperature i veće od 370 stepeni Celzijusa, lemljenje je zabavno i uglavnom bezbedno (ako preduzmemo normalne zaštitne mere). Potrebno nam je vrlo malo alatki i materijala, koje možemo kupiti u većini prodavnica elektronskih komponenti.

Kada lemiti?

Pre nego što objasnimo kako se lemi, reći ćemo zašto treba lemiti. Lemljenje se ne primenjuje za sva električna kola. Umesto toga, za pravljenje električnog kola možete upotrebiti nelemivu prototipsku ploču, posebno u situacijama kada samo eksperimentišete.

Bolje je koristiti nelemivu prototipsku ploču ako:

Samo želite da razmotrite ideje i zamisli. Možda želite da izvučete komponente iz kola i isprobate nove ili da eksperimentišete s različitim povezivanjem.
Ispitujete kolo da bi se uverili da pravilno radi. Čak i najveći stručnjaci za elektroniku isprobavaju svoje ideje pre nego što kolo konačno zaleme. Na nelemivoj prototipskoj ploči lakše i brže možete da menjate komponente i njihov raspored u cilju poboljšanja rada kola.
Nije vam potrebno stalno kolo. Na prototipskoj ploči možete napraviti kolo sa sijalicama koje se pale i gase, za minijaturnu božićnu jelku. To kolo je privremeno i koristi se samo dve-tri sedmice u godini. Kada praznici prođu, dovoljno je da povadite komponente iz ploče i upotrebite ih za nešto drugo.
Želite da prilagođavate kolo dok radite s njim. Često se menjaju osnovne komponente, kao što su otpornici i kondenzatori, a njih možete zameniti za nekoliko sekundi na prototipskoj ploči.

S druge strane, svako stalno kolo, koje se može oštetiti tokom upotrebe, mora da bude zalemljeno. Evo nekoliko primera kad treba lemiti:

Zalemite kolo ako će zbog rukovanja njime, pomeranja ili vibracija, veze oslabiti ili se prekinuti.
Pravilno zalemljeno kolo traje mnogo duže od onog koje je montirano na nelemivu prototipsku ploču. Ako planirate da koristite kolo duže od nekoliko sedmica, zalemite ga.
Zalemljena kola su manje podložna uticajima parazitske kapacitivnost. Te efekte ćete uglavnom primećivati u kolima u kojima se za vremensko podešavanje signala koriste kondenzatori.
Preporučujemo da obavezno zalemite sva kola koja se uključuju direktno u zidnu utičnicu - na primer, izvor napajanja. Rizik od strujnog udara ili požara manji je ako zalemite sve žice i komponente.
Lemljenje je najbolji metod i za sva kola s jakim električnim strujama. Nelemive prototipske ploče ne mogu da izdrže struju jaču od jednog do dva ampera; ako je struja jača, elementi kola će početi da se tope.

Oprema za lemljenje

Trebaju vam sledeće osnovne alatke za lemljenje:

Lemilica. Sastoji se od izolujuće drske, grejnog elementa i uglačanog metalnog vrha. Lemilice mogu da budu različitih oblika, uključujući veliku napravu nalik na pištolj. Ne koristite velike lemilice jer proizvode previše toplote. Za elektronska kola treba vam lemilica snage od 18 do 35 vati, idealno od 27 ili 30 vati. Kupite lemilicu sa zamenjivim vrhom, jer se vrh s vremenom istroši a lako se menja.
Postolje za lemilicu. Bolje lemilice imaju i svoje postolje. Na postolju stoji vrela lemilica kada se ne koristi, čime se izbegavaju mogući incidenti i povrede.
Tinol žica. Načinjena je od mekanog metala koji topi toplota lemilice. Idealni tinol za korišćenje u elektronici zove se 60/40 kolofonijum. Odnos brojeva u imenu odražava činjenicu da tinol sadrži 60 procenata kalaja i 40 procenata olova. Taj tinol ima jezgro od topljivog kolofonijuma, supstance slične vosku, koja omogućava tok rastopljenog tinola oko komponenti i žica, i obezbeđuje dobar spoj. Obično se koristi tinol žica prečnika od 0,5 do 1 mm. Možete imati problema ako za manja kola koristite tinol žicu deblju od 2 mm.

Prilikom lemljenja oslobađaju se otrovni gasovi. Većina metala koji se nalaze u sredstvima za lemljenje otrovna je u određenoj meri. Zato uvek lemite u dobro provetrenoj prostoriji! Ne koristite lemnu masu koja nije namenjena za elektroniku, posebno ne onu koja se koristi za vodovodne cevi. Ta sredstva možda ne obezbeđuju provodljivost ili mogu da ostave štetne sastojke koji će kolo učiniti neupotrebljivim.

Dodatni pribor, koristan pri lemljenju, koji možete kupiti u prodavnicama alata i opreme, obuhvata sledeće:

Nakvašen sunđer: Za brisanje viška tinola i kolofonijumskog jezgra s vrelog vrha lemilice.
Lupa uvećanja od 4X do 6X: Služi da bi proverili kako ste obavili posao. Nakon lemljenja uvek proverite spojeve kako bi se uverili da su čisti i dobro formirani, te da tinol ne dodiruje susedne spojeve.
Sisaljka za tinol: Za uklanjanje viška tinola. U njoj se pomoću opruge stvara vakuum. Da bi je upotrebili, rastopite tinol koji želite da uklonite i zatim brzo postavite sisaljku iznad kuglice tinola. Aktivirajte sisaljku i ona će ukloniti suvišni tinol.
Sredstvo za uklanjanje kolofonijumskog jezgra: Može se nabaviti u bočicama ili konzervama pod pritiskom i koristi se za čišćenje zaostalog jezgra, čime se sprečava pojava rđe.
Štipaljka „treća ruka“: Lemljenje bi bilo mnogo lakše kada bi imali tri ruke, zato je najbolje rešenje štipaljka koja pridržava delove tokom lemljenja. Te štipaljke elektroničari nazivaju i „treća ruka“. Možete ih kupiti sa ugrađenom lupom ili bez nje.

Izbor prave lemilice

Osnovna lemilica koja se koristi u elektronici je snage od 25 do 35 vati. Takvom lemilicom zalemićete kolo, ali neće izgledati elegantno. Iako nešto skuplja, lemilica s regulatorom temperature daje bolje rezultate. Taj regulator omogućava da izaberete pravu temperaturu za lemljenje.

Ako niste kupili lemilicu s postoljem, kupite ga zasebno. Postolja nisu skupa, pa ne budite tvrdica i ne ostavljajte lemilicu na radnoj površini dok lemite. Ukoliko nemate postolje, verovatno će vam se dogoditi da spalite svoj projekat, oštetite radni sto ili da se opečete.

Neke kvalitetnije lemilice s promenljivom temperaturom imaju digitalni displej za prikazivanje trenutne temperature. Takva alatka vam nije neophodna za jednostavne elektronske poslove mada će vam možda dobro doći pri sastavljanju većih i složenijih kola.

Izaberite lemilicu koja ima uzemljen kabl i utikač. Uzemljen („šuko“) utikač mnogo je bezbedniji ako lemilica slučajno dođe u kontakt sa električnim kolom pod naponom.

Izbor vrha lemilice

Vrh za lemljenje se pričvršćuje (obično zavrće) za kraj grejnog elementa. Upravo vrh obavlja lemljenje. Dostupno je bukvalno nekoliko stotina tipova vrhova, ali neka vas to ne zbuni. Za većinu projekata odgovaraće mali konusni vrh ili vrh u obliku dleta. Oni takođe mogu biti različitih veličina: vrhovi prečnika od 1,2 mm do 2,5 mm odgovaraju za većinu elektronskih poslova i zadataka.

Često se isti vrhovi ne mogu postavljati na različite lemilice. Obavezno kupite odgovarajući vrh za svoj model lemilice.

Zamenite vrh čim primetite da je počeo da se troši. Obratite pažnju na rđu, koroziju na manjim površinama ili oplatu koja se ljušti. Zamenite ostarele vrhove koji više ne prenose dovoljno toplote inače spojevi neće biti dovoljno jaki i uz to ćete sporije raditi. Na kraju, ako se vrh mnogo istroši, neće moći da se zagreje dovoljno da bi rastopio tinol.

Priprema radne površine

Pre nego što počnete s lemljenjem, proverite da li su vam sve alatke na dohvat ruke i zatim pratite sledeće korake:

Nakvasite mali sunđer i iscedite svu suvišnu vodu. Sunđer treba da bude vlažan, ali ne natopljen.
Postavite lemilicu na postolje i uključite je.
Ako radite s podesivom lemilicom, postavite je na približno 355-400 stepeni Celzijusa.
Sačekajte dok lemilica ne dostigne potrebnu temperaturu - obično 60 sekundi za većinu lemilica. Neke lemilice imaju svetlosnu indikaciju dostizanja potrebne temperature.

Ako je vrh lemilice nov, kalajišite ga pre lemljenja. Kalajisanje sprečava da se tinol zalepi za vrh i formira ružnu kap. Vrh se kalajiše zagrevanjem lemilice do maksimalne temperature i postavljanjem male količine tinola na vrh. Izbrišite sav višak tinola vlažnim sunđerom ili salvetom. S vremena na vreme primenite istu tehniku da bi vrh ostao čist. Ako se prljavština skori i ne može se ukloniti redovnim kalajisanjem, kupite čistače vrhova.

Uspešno lemljenje

Da bi uspešno lemili, treba da se pridržavate nekih pravila i steknete dosta iskustva. Dok lemite, imajte na umu sledeće:

Što je metalna površina čistija, to tinol bolje prianja. Očistite štampanu ploču i krajeve žice izopropil-alkoholom. Neka se površina dobro osuši pre nego što počnete da lemite.
Držite lemilicu pod uglom od 30 do 45 stepeni u odnosu na radnu površinu. Ako koristite vrh u obliku dleta, on mora snažno da prilegne na površinu spoja koji lemite.
Uvek zagrevajte predmet na kojem radite, a ne tinol. Na primer, ako žicu lemite za otvor na štampanoj ploči, vrhom dodirnite i žicu i ploču. Sačekajte nekoliko sekundi a zatim tinol prislonite uz zagrejanu površinu. Sklonite vrh čim tinol počne da „teče“.
Upotrebite odgovarajuću količinu tinola. Ako je tinola premalo, veza će biti slaba; ako ga je previše, može da oformi kapi koje dovode do kratkog spoja.
Znate da ste naneli dovoljno tinola kada on formira uzdignutu površinu između žice i štampane ploče.
Izbegavajte dodavanje tinola na već zalemljen spoj. Naknadno dodat tinol može biti uzrok takozvanog hladnog lema, a posledica je da kolo možda uopšte neće raditi.

Mnoge elektronske komponente možete da oštetite ako ih duže izložite toploti ili ako je temperatura previsoka. Lemilicu zadržite na delovima onoliko dugo koliko je neophodno da bi se dobili dobri lemovi - ni duže, ni kraće.

Kada lemite elektronske komponente koje su vrlo osetljive na toplotu, koristite hladnjak sa štipaljkom. Oni liče na minijaturna aluminijumska klešta sa opružnom štipaljkom; štipaljku pričvršćujete za komponentu koju želite da zaštitite. Hladnjak odvodi toplotu da ne bi uništila komponentu.

Izbegavajte hladne lemove kao kugu

Hladni lem nastaje kada tinol ne teče pravilno oko metalnih delova. Hladni lemovi su fizički slabiji od dobrih lemnih spojeva i ne provode dobro elektricitet. Često se hladni lemovi mogu otkriti samo posmatranjem kola. Hladan lem obično izgleda neodređeno i bez sjaja za razliku od sjajnog, uniformnog izgleda dobrog spoja. Pored toga, tinol može da oformi iskrzane vrhove umesto glatke površine.

Hladni lem se, pored ostalog, stvara i zbog toga što:

Pomerate delove dok se tinol hladi. Izbegavajte bilo kakva pomeranja delova i predmeta koje ste lemili sve dok se tinol ne ohladi. Ako slučajno pomerite žicu ili komponentu, brzo ponovo vrhom lemilice zagrejte spoj da bi tinol vratili u tečno stanje.
Spoj je prljav ili nauljen. Svi kontakti moraju obavezno da budu čisti.
Lemilica nije zagrejana do potrebne temperature. Obavezno zagrejte vrh lemilice na temperaturu dovoljnu za topljenje tinola do polutečnog stanja.
Tinol prislanjate na vrh lemilice a ne na zagrejanu žicu ili komponentu.
Lemite a zatim razlemljujete. Najbolje rešenje je da uklonite što više starog tinola a da zatim kompletno obnovite spoj novim tinolom.

U svim navedenim slučajevima, osim u prvom, morate razlemiti stari spoj i upotrebiti svezi tinol. Nemojte samo ponovo grejati tinol; vrlo retko ćete dobiti neophodan tok tinola oko komponenti i vrlo verovatno će ponovo nastati hladan lem.

Sprečite pražnjenje statičkog elektriciteta

Tokom lemljenja može doći do pražnjenja statičkog elektriciteta, što oštećuje elektronske komponente. Statički elektricitet se javlja i tokom rukovanja komponentama i štampanom pločom, a može da ga proizvede i sama lemilica.

Evo šta možete uraditi da bi smanjili opasnost od pražnjenja elektriciteta:

Odeća koju nosite bitno utiče na količinu statičkog naelektrisanja koje se razvija oko vas. Vunena odeča generiše veliki statički elektricitet, pa zato nosite pamučnu odeću.
Ako radite u prostoriji na čijem je podu tepih, nosite cipele i ne hodajte bosi ili u čarapama.
Kad god je moguće, nosite antistatičku narukvicu. Kabl koji ide od narukvice povežite s bilo kojim uzemljenim objektom kako bi pospešili odvođenje statičkog elektriciteta iz vašeg tela.

Statički elektricitet ćete u najvećoj mogućoj meri sprečiti ako vam pri ruci uvek budu ovi predmeti:

Antistatička radna podloga: Postavite antistatičku radnu podlogu na pod ispod radnog stola, posebno ako imate tepih. Tako ćete sprečiti stvaranje statičkog elektriciteta dok hodate. Antistatičku podlogu koristite i na stolu. Izbegavajte najlonsku podlogu za rad; ona generiše statički elektricitet a može i da se istopi.
Antistatički sprej: Ako ne možete da pronađete antistatičku podlogu, kupite bočicu antistatičkog spreja.
Antistatičke vrećice: Elektronske komponente osetljive na statički elektricitet čuvajte u antistatičkim vrećicama sve dok vam ne zatrebaju (većina komponenta se isporučuje u tim vrećicama ili je stavljena u penu koja ima antistatička svojstva). Svedite rukovanje komponentama na najmanju meru.

Nagomilavanje statičkog elektriciteta može da se pretvori u ozbiljan problem po suvom vremenu.

Odlemljivanje

Svi ponekad pogrešno umetnu komponentu u kolo. Zato ćemo povremeno morati da razlemimo spoj. Kada do toga dođe, neophodno je ukloniti tinol sa spoja i naneti nov. Da bi uklonili tinol možete upotrebiti pumpicu, „fitilj“ za tinol, ili i jedno i drugo.

Preporučujem pumpicu za razlemljivanje. U njoj se stvara vakuum i tako se usisava suvišni tinol. Postoje dva osnovna tipa: pumpica sa oprugom i pumpica s kuglom. Obe rade na isti način - usisavaju otopljen tinol - ali se pumpica sa oprugom nešto lakše koristi. Kad rukujete pumpicom s kuglom morate biti veštiji, pošto jednom rukom morate da pritisnete kuglu nekoliko puta dok drugom držite lemilicu nad spojem koji želite da razlemite.

Fitilj za tinol je bakarna traka. Fitilj koristite za uklanjanje tinola s mesta kojima se teško pristupa. Efikasan je zbog osobine bakra da lakše apsorbuje tinol nego što ga apsorbuju kalajne obloge mnogih komponenti i štampanih ploča. Budite pažljivi kada ga koristite - ako dodirnete vrelu traku, možete dobiti ozbiljne opekotine.

Pumpica za odlemljivanje sa oprugom

Pumpica sa oprugom koristi se na sledeći način:

Pritisnite klip a zatim postavite mlaznicu preko spoja koji želite da razlemite.
Pažljivo postavite vrh lemilice na spoj da bi zagrejali tinol. Pazite da ne dodirnete kraj pumpice da ne bi oštetili mlaznicu.
Kada tinol počne brzo da teče, otpustite klip da bi usisati tinol.
Pritisnite klip još jednom da bi iz pumpice izbacili sakupljen tinol. Dobro bi bilo da to radite iznad korpe za otpatke.
Ponovite korake od 1 do 4 dok ne uklonite što više tinola.

Pumpica za odlemljivanje s kuglom

I pumpica s kuglom radi slično klipnoj pumpici, sem što kuglu morate stiskati da bi usisali tinol. Možda ćete imati problema s korišćenjem tih pumpica pa je rešenje da kuglu montirate na lemilicu. Neke lemilice su specijalno projektovane za razlemljivanje na taj način.

Obavezno otpustite klip kada završite korišćenje pumpice. Tako će ona duže trajati i bolje držati vakuum. Ne odlažite pumpicu s napregnutim klipom pošto se tada gumena zaptivka može deformisati.

Saveti za lemljenje

Lemljenje nije velika nauka. Ipak, uvek treba imati na umu ove savete:

Zapamtite, čistoća caruje. Sve površine moraju biti čiste i neumašćene, inače ćete napraviti slab lemni spoj ili spoj koji slabo provodi.
Metalne stomatološke „čačkalice“ dobre su priručne alatke. Njih možete upotrebiti za čišćenje radne površine pre lemljenja i odstranjivanje suvišnog tinola sa spoja.
Kalem tinola čuvajte u plastičnoj kesi koja se dobro zatvara. Tako će tinol uvek biti čist. Vrlo lako će na sebe „navući“ prljavštinu i masnoću ako ga ubacite u kutiju sa alatom i priborom. Ukoliko se tinol ipak zaprlja, očistite ga izopropil-alkoholom pre upotrebe.
Neka se lemilica ohladi do kraja pre nego što je odložite. Ako lemilicu ne koristite često, čuvajte je u kesi da bi stalno bila čista.
Ako ste uzemljili kabl za napajanje lemilice, onda je obavezno uključujte u uzemljenu utičnicu. Uzemljenje služi da vas zaštiti od strujnog udara.
Nakon lemljenja, pošto se uverite da kolo ispravno radi, poprskajte ga čistačem kolofonijumskog jezgra ili četkicom nanesite čistač kako bi uklonili ostatke kolofonijuma.

Praksa, mirna ruka i oštro oko (ili dobra lupa) omogućiće vam da uspešno lemite.