Anatomia di uno stilo saldante. Pinout Lafayette SSD-81, diagnostica guasti e sensori di vibrazione

Ho acquistato tempo fa una stazione saldante prodotta in Cina, marcata Lafayette. Il modello in questione è l’ SSD-81. Tale stazione saldante possiede uno stilo funzionante a 24Volts, con una regolazione della temperatura tra 160 e 480 °C.

La stazione in questione, oltre alle varie caratteristiche comuni alle stazioni di questo tipo, quali la visualizzazione contemporanea su display della temperatura attuale e del setpoint, ha anche l’interessante caratteristica di mettersi in condizioni di riposo se vi è un lungo periodo di inutilizzo (che ho stimato intorno ai 20 minuti circa): in pratica se non usate la stazione per un certo periodo di tempo, il setpoint viene impostato in automatico a 200°C in maniera tale da allungare la vita dello stilo ma soprattutto della punta.

Non appena lo stilo viene preso, il setpoint si riporta a quello impostato. Una funzione molto utile e comoda.

Queste caratteristiche sono anche decantate su tutti i siti che vendono tale stazione. In realtà questa non è la sola stazione funzionante in questo modo, ci sono tante altre stazioni, di altre marche, che hanno tale caratteristica. Premetto che mi ci trovo bene, in fondo per il prezzo che ha fa egregiamente il suo lavoro.

Ma perchè sono qui a parlarvene? Non certo per fare pubblicità … Non ci guadagno nulla!

Ne parlo perchè la stazione mi si è guastata, o meglio, ha incominciato a funzionare male: la temperatura mi si porta alla soglia di stand-by (cioè 200°C) anche durante il normale utilizzo e non ne vuole più sapere di riportarsi al valore normale a meno che non agisco sui tastini di regolazione (basta premere una sola volta uno dei due tasti di regolazione e la temperatura si riporta al valore impostato in precedenza). Certo posso continuare ad utilizzarla premendo un tastino ogni 10 minuti… ma che seccatura!

Dopo esserci impazzito per un bel po’, dando ingiustamente la colpa alla centralina di controllo, sono giunto a scoprire la causa del problema e sono qui ad esporlo in maniera tale che queste mie considerazioni possano essere utili anche a chi, presentandosi un guasto alla stazione (ma non solo a questo tipo di stazione: come detto anche altre marche funzionano allo stesso modo, come quelle prodotte dalla Lukey), possa trarne spunto per cercare di riparare questo importante strumento che in tantissimi usano per lavoro e del quale quindi non possono farne a meno nemmeno per mezza giornata.

La soluzione migliore in questi casi è sicuramente mandare lo strumento in assistenza. Personalmente non me lo posso permettere dal momento che passerebbe troppo tempo prima di riavere la stazione funzionante tra le mani, quindi sono andato per la strada del fai-da-te cercando di risolvere il problema senza acquistare una nuova stazione e senza aspettare una vita.

Ho supposto inizialmente che il sistema di “messa in pausa” funzionasse conteggiando il numero di volte che la stazione ha fornito calore alla punta in maniera continuativa: se passa troppo tempo dall’ultima fornitura di energia continua, allora probabilmente l’utilizzatore non sta più saldando.

E ho supposto male. Il buon Sergio mi ha fatto notare che le la sua stazione si riporta al setpoint non appena lo stilo viene estratto dal supporto.

Giusto! E’ un’operazione che si fa talmente di continuo che quasi non ci si fa più caso.

Ho quindi smontato subito lo stilo. Aprendolo vi è all’interno un piccolissimo PCB avvolto da guaina termorestringente sul quale sono saldati tutti i cavi di collegamento. Oltre ai cavi vi è un piccolo componente molto strano: cilindrico, grigio, con due pin di diverse dimensioni: uno  bello grande e uno sottilissimo. Non so perchè ma … da subito non mi è piaciuta faccia che mi ha fatto quando l’ho visto.

Fortunatamente avevo un saldatore a stilo che uso per i lavori “volanti” e sono riuscito ad estrarre quello strano componente dallo stilo della stazione. Lo dissaldo ma non mi accontento: voglio capire cosa si nasconde dietro la guaina grigia che lo ricopre rendendolo quasi simile ad un condensatore elettrolitico.

Rimossa la copertura, con sorpresa viene fuori un qualcosa di alquanto bizzarro e inaspettato: un cilindretto trasparente all’interno del quale vi è un reoforo centrale, collegato esternamente al pin più grosso, intorno al quale è avvolta una molla elicoidale collegata al pin più sottile e libera di oscillare.

Ho tolto l’involucro plastico di tale componente per farvi vedere all’interno come è fatto:

Semplice e geniale: muovendo lo stilo, la molla elicoidale rimbalza di continuo sul reoforo centrale aprendo e chiudendo di continuo il contatto. Si tratta in pratica di una sorta di sensore di tilt a molla.

La stazione rileva questi continui cambiamenti di stato, causati dal movimento dello stilo, come situazione di utilizzo. Se lo stilo viene posato tale contatto si troverà sempre chiuso o sempre aperto e in pratica non verranno registrate variazioni di stato, se questa situazione si protrae per un certo tempo verrà assunta come situazione di non utilizzo e il setpoint quindi si porta a 200°C. Riprendendo lo stilo, la molla vibrerà variando lo stato di chiusura del contatto e quindi la stazione si rimette in esercizio.

Inutile dire che, come l’istinto mi aveva suggerito, era proprio tale componente ad essersi guastato: la molla in pratica si era “impastata” facendo rimanere sempre chiuso il contatto. Ho verificato togliendo tale componente e rimpiazzandolo con due spezzoni di filo uscenti dallo stilo, ho fatto andare la stazione in stand-by e ho cortocircuitato i fili: il setpoint si è riportato al valore iniziale.

L’unica soluzione per ripristinare il normale funzionamento della stazione è trovare un sensore uguale, magari prelevandolo da un altro stilo rotto (ovviamente con un guasto di tipo diverso!) o comprare uno stilo nuovo. Si potrebbe anche escludere tale funzione mandando un’ onda quadra all’ingresso della scheda che rileva tale sensore, ma perchè fare una modifica così quando questa funzione di stand-by è davvero utile?

Sensori del genere si trovano in giro, anche della stessa dimensione ma sono inadatti in quanto sono sensori di tilt a sfera (Ball Tilt Sensor): vi è una pallina in materiale conduttore oppure una goccia di mercurio che scorre all’interno del cilindretto, nel cilindretto arrivano due pin: in una posizione la sfera chiude il contatto poggiandosi dui pin, se il cilindretto viene inclinato la pallina scende e il contatto si apre. Il tipo di sensore che si trova nei flipper.

Un sensore fatto così non va bene in quanto l’inclinazione di “riposo” e quella di utilizzo sono simili e poi pure se fossero diverse e se teniamo lo stilo in mano per più di 20minuti non si avrebbe variazione continua dello stato. Il sensore a molla invece vibra di continuo anche con leggeri movimenti.

Dato che mi trovavo ormai già con lo stilo smontato, l’ho finito di smontare per rifare le saldature, che essendo cinesi, non erano per niente di buona qualità e ne ho approfittato per tracciare il pinout della SSD-81 (che dovrebbe essere simile a quello di altri modelli prodotti sempre dalla Lafayette).

Ed eccovelo qui, potrebbe risultare utile in caso di malfunzionamenti della stazione:

Le linee le ho colorate allo stesso modo dei fili che ho trovato all’interno dello stilo. Come potete notare si tratta di una specie di connettore DIN6 nel quale però i pin si trovano in posizioni strane: non mi pare un connettore standard. Con PTC ho indicato la sonda di temperatura. L’ho indicata come PTC per il semplice motivo che mi da circa 2Ω a 20°C e circa 20Ω a 200°C (quindi coefficiente di temperatura positivo), per cui posso escludere si tratti di un sensore a termocoppia. Ho misurato la resistenza nell’ipotesi di crearmi da me una centralina di controllo con un microcontrollore PIC. I pin 2 e 6 internamente alla stazione sono connessi a massa. Ho smontato anche lo stilo e la PTC per sostituirvi le guaine protettive che erano lesionate (difatti in foto sono viola ma originariamente sono bianche):

La sonda è il cilindretto metallico che si infila all’interno della punta di saldatura, è mantenuta al corpo dello stilo mediante una molla elicoidale nella parte inferiore, che funge anche da ammortizzatore quando inseriamo la punta. Se avete uno stilo guasto, non lo buttate, potrebbe servire per ripararne un altro in quanto i singoli pezzi che lo compongono, purtroppo non si trovano in vendita. Se ad esempio avete lo stesso mio problema, sarà probabilmente un malfunzionamento del sensore di vibrazione. Se lo stilo non si riscalda, potrebbe essere l’elemento riscaldante guasto (a me a freddo e tolto dal circuito misura circa 1.4Ω). Se invece lo stilo diventa incandescente perchè la stazione non ferma l’erogazione di energia, leggete la temperatura misurata: potrebbe essere la sonda di temperatura guasta, vi ho già detto quanto misura la mia.