Точечная сварка на микроконтроллере своими руками

Точечная сварка на AVR с трансформатором от микроволновки

Мой вариант точечной сварки на Atmel AVR ATtiny48 с использованием трансформатора от старой микроволновки. Используется двухсегментный LED дисплей, кнопки и пищалка. Коммутация трансформатора через симистор. Время импульса 0.1 — 99 секунд и старт/стоп вручную (когда значение на дисплее 0).

Трансформатор от не инверторной печи, мощностью около киловата (чем больше, тем лучше). Тонкая обмотка трансформатора аккуратно удаляется ножовкой, удаляется металлическая магнитная перемычка между обмотками, ограничивающая мощность.
В получившийся просвет просовывается толстый провод в изоляции больше 10мм в диаметре — 2 витка. Я использовал от грузового автомобиля для подключения аккумулятора.

Концы этого провода прикручены к медным стержням толщиной около 15 мм.
Стержни заточены.

Для индикации используется двухсегментный индикатор, подключены напрямую к контроллеру, у контроллера выводов много, по этому не стал заморачиваться с динамическим отображением. Каждый дисплей подключен через один резистор — лень было распаивать на каждый сегмент. Разница в яркости не особо заметна.

В блоке управления 3 кнопки — вверх, вниз, выбор/импульс.
Пищалка пассивная информирует о нажатии кнопок и предупреждает перед импульсом.

Программа написана на C в Atmel Studio 6.0.

Есть режим настроек (функция Setup) — вход одновременно нажать кнопки вверх и вниз.
Настройки:
1. Задержка перед импульсом в секундах
2. Показывает по десяткам количество срабатываний.
3. Температура контроллера
4. Калибровка внутреннего генератора. На пищалку выводится частота 15625 Гц, кнопками подстраивается OSCCAL. На дисплее значение в шестнадцатиричном виде.
5. 60 секундный цикл для проверки встроенного генератора.

Дребезг кнопок исключается посредством задержки (используется таймер 0).
После срабатывания прерывания PCINT1 по изменению значения пинов, активируется прерывание по сравнению TCNT0 и OCR0A таймера 0 и ждем срабатывания прерывания. В нем уже получаем состояние кнопок.
Длительное нажатие кнопок используется для быстрого изменения времени/настроек.
Для этого используется прерывание Watchdog, а также для мигания светодиодом. Решил извратиться таким образом.
Сброс по зависанию не используется.

Для вывода на дисплей используется своя микробиблиотека.

Схема:

Источник

Треш проект – точечная сварка

Published date 13.06.2017

Last modified date 13.01.2019

Очередной треш проект – делаем сами своими руками аппарат для точечной сварки из трансформаторов от микроволновок.

Вообще этот проект для меня в какой то степени – отдых. На работе приходится ломать голову как сделать изделие максимально технологичным, из доступных компонентов, даже то, которое нужно только в одном экземпляре – вдруг завтра закажут 100500 штук? А тут чистый процесс творчества, ни одного чертежа, из чего бы сделать это? а вон из той железки из кучи мусора на заднем дворе. Всё по месту в одном экземпляре из хлама.

Этап первый – сбор информации и формулирование требований.

Часть полезной информации оказалась размазанной тонким слоем на форуме чипмейкер, мастер сити и других, где народ собирает точечную сварку и по ходу дела обсуждает тонкости конструкции. Эта информация мне помогла больше чем десятки видео.

Постановка задачи: нужно занедорого, с минимумом покупных элементов сделать настольный аппарат для точечной сварки. Для ориентировки: китайские сварочные клещи стоят 10-15 килорублей, брендовые 35 и более килорублей. Свое время, естественно, не бесплатное и порой действительно целесообразнее купить.

Сразу стоит дополнительно пояснить:

План вырисовывается такой. Берем два (хотелось запас по мощности, и я не ошибся) трансформатора от микроволновки. Сами по себе трансформаторы примечательны выжиманием максимума ради экономии. По расчетам в программе, железо такого трансформатора будет тянуть всего 230 Вт мощности, но из него выжимают аж 800 Вт! Это дается дорогой ценой – снижен КПД, все греется, трансформатор не способен на длительную непрерывную работу, большой ток холостого хода.

Наматывать вторичку я решил кабелем 95 мм2. Чем ниже сопротивление кабеля – тем больший ток удастся развить, по крайней мере проводка не станет “бутылочным горлышком” системы. Были жалобы форумчан, что трансформатор “не варит” – а на фото – хвосты чуть ли не метр, при сечении что-то вроде 35 мм2. Чем толще провод – тем дальше можно вынеси электроды от трансформатора. Наматывать буду без размыкания железа – не нравится мне идея заиметь дополнительный зазор в паршивом трансформаторе.

Этап второй – сборка.

Были разговоры по поводу трансформаторов, из чего обмотки. Расставляю все точки над i:

Два внешне похожих трансформатора имеют разную начинку. Слева алюминиевые обмотки, справа медные.

В целях экономии производители стали заменять медь на алюминий (при этом еще и уменьшая габарит железа). Такие трансформаторы хуже по всем параметрам, алюминий проводит тепло и ток почти в два раза хуже меди, да и надежность ниже. Определить можно слегка пошкрябав изоляцию на проводе – оголится белый алюминий. Из-за того, что я планировал использовать два трансформатора в параллель – пришлось пустить на запчасти еще одну микроволновку – донора, трансформаторы должны быть близки по размерам и одинаковы по материалам обмоток.

Выбиваем обмотки куском болта. Возьмите болт подлиннее, чтобы не повредить первичную обмотку.

Зажимаем в тисках и болтом выбиваем обмотку. Заодно выбиваем магнитный шунт – пачка пластинок трансформаторной стали в окошке между обмоток – он замыкает часть магнитного потока через себя ограничивая мощность.

Резиновая изоляция избыточно толстая

Для проекта был куплен кабель 95 кв.мм в резиновой изоляции, длина 3 м (1,5 м на трансформатор, цена порядка 600 р/м) и сразу были куплены наконечники для 95 кв.мм. Изоляцию придется срезать – она слишком толстая и будет мешать, благо напряжение нас ожидает всего около 2 вольт. Если изоляция резиновая – то приготовьтесь, что проводники под изоляцией почерневшие насмерть. Я засунул жилы в толстую термоусадочную трубку, такой “шланг” гнуть проще – жилы могут перемещаться друг относительно друга внутри обеспечивая мне меньшие радиусы изгиба. После сборки феном термоусадка усаживается. В теории в окнах у меня должно было остаться много место. Но в теории теория работает, на практике несколько наоборот. Хорошая идея изолировать железо от термоусадки чем-либо термостойким – стеклотекстолит, гетинакс – если перегреем трансформатор и изоляция у нас поползет, иметь замыкание витков на железо нам бы не хотелось бы. Слабая изоляция между обмоткой и железом ставит крест на идее взять десяток таких трансформаторов по 2 кВ и получить соединив последовательно 20 кВ.

Намотав трансформаторы отложим их в сторонку. и приступим к механике.

Механику варил из профильной трубы – 15*15, 20*20, 40*20. Я боялся что труба 20*20 загнется, поэтому в местах ослаблений наваривал куски металла для усиления. Конструкция получилась избыточно мощной. Компоновка простая – два выносных рычага, трансформаторы в задней части друг над другом. Отдельно ломал голову над шарниром, регулировками, механизмом сведения.

Шарнир – важная часть, он не должен иметь люфтов. Дверные петли, мебельные петли, даже длинная рояльная петля – увы имели небольшой люфт, что означает, что электроды будут перемещаться не попадая остриями. Я категорически не хотел прибегать к токарке, и решение посетило внезапно при обходе кучи мусора и металлолома на заднем дворе. От одного старого неудачного проекта была взята стойка с велосипедной втулкой, с прикрепленным на втулку креплением руля. Жесткость, простота конструкции мне понравилась. Площадка со втулкой крепится на винтах к станине, что позволяет ослабив болты выставить соосность рычагов.

Механизм сведения тоже простой – это рычаг ручного тормоза от ВАЗовской девятки. Поставленный на ребро, при опускании рычаг тягой сводит рычаги вместе. Петля из тросика, коромысло и гайка на тяге позволяет отрегулировать степень сведения рычагов, на фото это все понятно. При желании иметь ножной привод – достаточно кинуть тросик с коромысла на педаль. Храповик на рычаге позволяет сжать детали о оставить в зафиксированном положении рычаги, не знаю насколько это окажется полезным.

В качестве возвратной пружины я взял обычный газлифт для мебели (6 кг усилия и всего 100 рублей).

Трансформаторы просто ставятся друг на друга и вместе стягиваются четырьмя шпильками и пластинкой. Для подстраховки пластинка и станина имеют наваренные уголки и выступы – трансформатору не так просто выскользнуть. Примеряем и отрезаем лишние хвосты. 95 мм2 кабель гнется крайне плохо. Теперь необходимо обжать наконечники.

Отдельной мозголомкой были электроды. Проблемы бы не было, если бы медный пруток продавался в каждом хозмаге, купил, выточил и работай. Поэтому идея такая – наконечники стягиваются меж собой, зажимая загнутый П-образно электрод. Электрод немного расплющен кувалдой для увеличения площади контакта наконечниками, и может упираться плоской полочкой для обеспечения усилия прижима (не понадобилось). П-образная форма проще для загибания, чем кольцо, особенно если пруток толстый.

В качестве материала электродов я использую сердцевину одножильного кабеля 35 мм2 – он был, но его не трудно купить в магазинах электроизделий. По мере износа такие электроды заменяются.

Токопроводящие части изолированы от металла корпуса при помощи стеклотекстолита – это прочный термостойкий диэлектрик, он при нагреве не ползет. Если стеклотекстолита нет – подойдет и фанера – напряжение всего 2В.

Не удержался. это ток КЗ одного трансформатора

Получается пока как то так:

С этого момента сварочный аппарат может уже варить детали для себя.

Этап 3 – система управления.

Регулировать можно два параметра – сварочный ток и длительность воздействия тока. Первый путь возможен через непрямую регулировку (напрямую не порегулировать – реостат на 1000А не будет отличаться хорошей надежностью и габаритами) – переключением витков вторичной обмотки или подключением сварочника через ЛАТР. Второй путь проще – мы просто используем реле, что бы включить сварку на заданное время.

Ток мы будем включать только при сведенных контактах – в противном случае при размыкании зажигается дуга которая прожигает дыры и сильно изнашивает электроды.

Лень победила – я не стал делать отдельный блок на микроконтроллере, я использовал обычное промышленное реле времени Autonics AT8N, твердотельное реле из китая, и гору всякого хлама. Примерная схема ниже:

Педаль, по желанию подключается в разъем “педаль” и по сути параллельна кнопке “пуск”.

При нажатии на кнопку через контакты SB1 включается реле KV1, которое своими контактами К1.1 шунтирует кнопку SB1 вставая на самоблокировку. Попутно при этом включается питание реле времени. Реле отработав заданное время (режим А) размыкает нормально замкнутые контакты KT1.1, через которые была запитана вся схема, что вызовет отключение реле времени и отключение реле KV1 со снятием с самоблокировки. Параллельно реле KV1 включен светодиод твердотельного реле, через которые питаются трансформаторы. Твердотельное реле позволяет избежать искрящихся контактов что повышает надежность. Трансформаторы включаются индивидуально (I, II или оба) при помощи выключателей SA2-SA3, что позволяет косвенно регулировать мощность. Переток тока во вторичной обмотке в невключенный трансформатор составляет порядка 120А, поэтому он греется не так сильно как рабочий, можно при работе с тонким железом переключать трансформаторы по очереди минимизируя нагрев. Контакты выключателя SA4.1 и SA4.2 отключают шунтирующий контакт реле и блокируют отключающий контакт реле времени, позволяя реализовать ручной режим – “варит пока жмешь кнопку”. Если у вас нет твердотельного реле, и вы ставите обычный магнитный пускатель, то можно выбросить блок питания, и реле KV1 брать на 220В а не на 24В. Правда на кнопке и на педали будет высокое напряжение. По вкусу можно добавить индикацию и термопредохранители. Минус моей схемы – если педаль зажата и не отпускается – то она будет “стрелять” импульсами, так что придется отработать навык краткого нажатия на педаль, или переделать схему добавив пару реле.

При сборке случился конфуз, в первое же включение сгорело твердотельное реле на 40А, замкнувшись навсегда. Это очень странно, так как ток при коротком замыкании в первичке, судя по клещам был не более 35А (7,7 кВт!) Гуглеж и разборка реле с горелкой и кувалдой обьяснила причину – оказалось хитрые китайцы воткнули в 40А твердотельное реле симистор на 8А! (BTA08-800). Пришлось поставить обычное реле и магнитный пускатель на 220В, надеюсь его могучие контакты (4 комплекта) проживут долго. Всю схему на 220В переводить не стал – мне не нравится идея того, что на кнопке, под рукой человека будет высокое напряжение.

Читайте также:  Светящаяся одежда своими руками

Также для контроля тока сварки сделан стрелочный индикатор, включенный в самодельный трансформатор тока, ток откалиброван по токоизмерительным клещам (правда за пределами диапазона). Точность +/- пол километра. 500 витков любого обмоточного провода, магнитопровод из сваренного этим же аппаратом мебельного уголка, охватывающем сразу оба провода и скрепляющегося на винты. Измерительная головка с током отклонения 1 мА и подстроечный резистор на 47К. Магнитное поле такой силы, что на столе шурупы прыгают рядом с проводами вторички, поэтому вполне реально использовать головки с бОльшим током отклонения или делать меньшее количество витков провода.

Трансформатор тока – обмотка и сердечник

Для обдува и циркуляции воздуха пригодился вентилятор от этой же самой микроволновки. В принципе в микроволновке всегда есть реле, которое включает трансформатор – его можно использовать по назначению, если контакты живые, но сколько проработает – малопредсказуемо.

Фото на тепловизор:

Что видим: самая нагруженная по тепловыделению – первичная обмотка. Вторичная разогревается равномерно, что говорит о хорошем контакте в обжатых клеммах – нет бутылочного горлышка и чрезмерного нагрева в этом месте. При работе с одним включенным трансформатором провода вторички до отключенного не греются практически.

Итог: (боковушки пока не стал ставить, будут из перфожелеза)

Ну и в итоге фото того как получилось варить:

Слева – не заточенные электроды. В середине заточенные, с подачей тока после смыкания, справа то же но смыкание и размыкание под напряжением. Видно, что дуга прожгла дырку в точке сварки и сильно изнашивает электрод. Вывод – электроды нужно точить, а ток включать только в сомкнутом состоянии.

Желтые пятна – это медь электродов сплавляется с цинком покрытия и образуя латунь. Когда будем много варить – сделаю апдейт к этой записи и добавлю еще фото и возможно видео. Тестовые сварки показали себя хорошо – не разодрать, гнутся но сварка держит. Максимальная толщина – две шайбы по 2,5 мм, но чувствуется, что это на пределе мощности.

P.S. Про ютуб. Ощущаю себя динозавром, так как пишу тексты и предпочитаю читать тексты. Текст быстро можно просмотреть по диагонали, его проще вылизать до лаконичности, и в целом это более быстрый способ восприятия информации. Но уже многократно мне говорили – заводи канал на ютубе, читатели мои, как считаете, стоит ли ввязываться? К тому же студенты почти поголовно дальше видео не ходят. При том что сам формат я не люблю и имею склонность делать долго, но нетленку, чем быстро и сиюминутно.

Забавно, что ютуб – это тот же телевизор, но только с выбором того что смотреть, но с тем же самым недостатком – медленный способ восприятия, где найти время что бы смотреть видео?

Проблема ютубных каналов – в низком качестве, многие популярные “влогеры” в погоне за количеством теряют качество, Типичный канал про DIY – это когда неуч хипстер делает на коленке примитивную ерунду, не очень понимая теорию. Академическая ценность такого минимальна. Знаменитый креосан – при всем уважении к авторам, я бы описал как “техническая клоунада”, когда в погоне за популярностью и вау эффектом все остальное приносится в жертву. Посмотрел видео канала Сергея Александровича, много одобрительных комментариев, мол Левша, что то руками делает, вау, супер. Увидел как этот кадр пилит штангенциркуль алмазным диском, выматерился, закрыл. Когда коту заняться нечем… Даня Крастер в тему высказался.

Но есть и жемчужины. Канал Виктора Леонтьева – монумантально, наглядно, четко и со знанием дела.

Канал Бена Краснова – тоже многие вещи очень наглядно и по делу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Контроллер аппарата точечной сварки и разные другие компоненты

Сразу хочу сказать большое спасибо Владимиру, который выступил спонсором данного обзора и купил для меня на ТаоБао все необходимые комплектующие. Мы довольно долго подбирали относительно оптимальный вариант комплектации и ниже можно будет прочитать что же в итоге получилось.
Обзор будет относительно краток, но при этом постараюсь сделать его максимально информативным.

Помимо ионисторов и ручки с контактами, которые были в предыдущей части, понадобился контроллер, силовая плата и прочие дополнительные части, собственно все это я и получил.

В комплект входит:
1. Плата управления
2. Плата резисторов для балансира
3. Плата энкодера и пара разъемов
4. Вентилятор и стяжка.
5. Энкодер с ручкой
6. Необходимый комплект проводов для подключения.
7. Стойки для сборки плат в пакет

Экран имеет размер видимой области около 50х40мм, думаю многие его встречали и в других устройствах. Под ним на силовой плате видны пара конденсаторов и пищалка. С пищалкой был интересный эффект, я обычно работаю ночью и чтобы не раздражала периодическим писком (из-за отключенных ионисторов) попробовал как всегда её заклеить изолентой, так она стала пищать еще громче.

Силовая плата, здесь находится зарядное устройство, транзисторы балансира, стабилизатор питания и сюда же устанавливается энкодер.
Питать плату можно напряжением от 12 до 19 вольт, потребляемый ток зависит от настроек и фактически считается не ток, а мощность, так как требуемый ток зависит от неё и напряжения питания, чем напряжение ниже, тем ток больше.

Зарядное устройство собрано на базе синхронного преобразователя RT9214, соответственно КПД довольно высокий.

Плата дисплея, на ней установлен и микроконтроллер, управляющий всем устройством и измеряющий напряжения на ионисторах и входе платы.

Здесь же распаян и драйвер полевых транзисторов для платы коммутации питания, схема простая, на нескольких транзисторах, никаких специализированных микросхем, что в общем-то вполне нормально.

Плата резисторов, здесь они сгруппированы в 2 группы по 5 резисторов в каждой, резисторы в пределах группы соединены параллельно, общего провода не имеют, потому для подключения надо 4 провода.

Разъемов много.
1. Для питания применено гнездо 5.5х2.1мм, правее двухконтактный разъем подключения вентилятора, еще правее место под разъем энкодера. Энкодер можно установить как на основную плату, так и отдельно, для чего в комплекте дали как плату энкодера, так и пару разъемов, а также соответствующий кабель.
2. Трехконтактный разъем подключения платы коммутации питания от ионисторов и двухконтактный для подключения кнопки управления.
3. Слева трехконактный разъем для измерения напряжения на ионисторах, справа клеммник подключения платы резисторов, еще правее три контакта силовых проводов к ионисторам.
4. Соответственно клеммник платы резисторов, также имеется значок, уведомляющий что плата может сильно греться.

Отмечу, что подключения к ионисторам шестипроводное, через три идет ток заряда/разряда, а еще через три измеряется напряжение. Подобное решение повышает точность измерения и балансировки, а также ускоряет заряд ионисторов. Концы проводов соединяются уже на клеммах ионисторов или максимально близко к ним.

В комплекте есть небольшой вентилятор размера 50мм, все провода кроме силовых, стойки и плата энкодера. Вообще комплект довольно продуман, особенно порадовало то, что для энкодера есть отдельная плата, разъемы и шлейф, потому можно его установить как на основной плате, так и в произвольном месте передней панели.

Схему подключения я покажу позже, а пока перейду к описанию управления контроллером.
При старте отображается логотип производителя, затем контроллер переходит в режим основного меню управления, правда на китайском.
Чтобы изменить язык на английский, надо зайти в меню настроек, верхний ряд справа, переход вращением энкодера, активация нажатием.
Перейдя в меню настроек переходим на предпоследний пункт, кликаем, выбираем английский язык, кликаем еще раз, опускаемся еще ниже и выходим из меню. Всё.

Опишу основное меню.
1. Выбор длительности первого импульса, диапазон 1-35мс, для выбора нажимаем на энкодер, потом вращением выбираем время, после окончания нажимаем еще раз. После выключения питания эта и остальные настройки сохраняются, что очень удобно.
2. Выбор длительности второго импульса, диапазон 0-35мс, по умолчанию стоит 0, т.е. второй импульс не производится.
3. Выбор времени паузы между импульсами, диапазон 0-99мс, при нуле импульсы соединяются в один, т.е. можно выставить диапазон одного импульса 1-70мс.
4. Режим автоуправления подачей тока. По умолчанию задействовано управление от микровыключателя в ручке, но если его нет, то можно включить активацию от прикосновения электродов. Данная настройка регулирует паузу между прикосновением и подачей тока, диапазон 0.1-5с.
6. Регулировка напряжения, по факту получается что это эквивалент регулировки тока так как ток напрямую зависит от напряжения.
Регулировать можно в диапазоне от 0.1 вольт до максимального напряжения батареи.

Также на экран выводится:
1. Напряжение батареи и каждой из ячеек, как в числовом, так и в графическом представлении.
2. Общий уровень заряда (зеленая шкала в самом верху экрана). Здесь есть нюанс, шакала отображает диапазон от 0 до заданного значения, т.е. подстраивается динамически, а заполнение на пиктограммах батареи привязано к предустановленному напряжению батареи. Например если батарея 5.4 вольта, но выставлено 2.7 вольта, то шкала вверху будет полная, а на пиктограммах батареи только на 50%.
3. Напряжение питания платы.
4. Температуру, правда что оно измеряет, непонятно…
5. Ток заряда батареи.

Меню дополнительных настроек
Buzzer switch — вкл/выкл звука. Звук по сути только при вращении/нажатии на энкодер, либо при аварии, так что можно не отключать.
Auto — Not set/set, непонятная настройка, так как режим автоподачи питания работает и без неё.
Max charging current — ток заряда ионисторов, регулируется в диапазоне 0-10А, по умолчанию стоит 8А, при 0 заряда не будет (например если используется внешнее зарядное).
Single capacitor voltage — плата рассчитана на схему включения 2S, в этом пункте устанавливаем максимальное напряжение на один элемент, диапазон 2.3-4.2 вольта, т.е. можно использовать как ионисторы, так и аккумуляторы от LiFePO4 до обычных LiIon. Дискретность установки 0.01 вольта. После установки мы из основного меню можем задавать напряжение от минимума до установленного здесь значения, соответственно шанса перезарядить батарею нет.
Clear count — очистка счетчика срабатываний, т.е. сколько мы точек приварили.
Continious welding — длительная сварка, в отличие от основных 1-70мс можно принудительно задать максимальное время до 3 секунд.
Language — язык, китайский/английский

Просто ради эксперимента подключил плату «на живую нитку».

Без проблем идет заряд, останавливается при установленном значении, но балансировки конечно нет, так как не подключена плата резисторов. Заряд был установлен как 2А, так как подключенный блок питания имеет маленькую мощность.

Кстати насчет мощности блока питания.
Как выше было указано, диапазон входного напряжения 12-19 вольт, диапазон тока заряда 0-10А и диапазон напряжений батареи 4.6-8.4В (две ячейки последовательно).
Соответственно ток по входу считается очень просто, берем максимальное напряжение батареи, например 5.4 вольта, максимальный ток заряда, допустим 8 ампер, тогда при входном 12 вольт ток будет:
5.4х8=43Вт
43х1.2(КПД)=52Вт
52\12=4.3А

Сначала посчитали мощность заряда (напряжение х ток заряда), затем добавили потери на преобразование (реально КПД ближе к 85-90%, посчитал с запасом), затем полученную мощность разделил на напряжение источника питания, получил соответственно ток.
Так как процесс заряда обычно относительно короткий, то не обязательно брать БП с запасом, я потом сделал даже наоборот, но об этом позже.

Но в продаже уже появилась новая версия платы, больше настроек, ток заряда до 20А, стоит 33 доллара — ссылка.

Дополнительно были заказаны:
Плата силовых транзисторов
Медные шины, идут в комплект к плате транзисторов
Сами транзисторы.
Медные клеммы.

Читайте также:  Семейный коллаж своими руками идеи

Медные клеммы под винт, двух размеров SC25-6 и 16-6 — ссылка
Шины и винты крепления к ним шли вместе с платой — ссылка.

Силовая плата.
Такие платы продают на разное количество транзисторов, с транзисторами и без, с разделением силовых ключей и без него, с выводными и SMD компонентами, и также только с транзисторами. В общем плату можно выбрать какую хотите, я расскажу про отличия.
1. Плата без транзисторов. Здесь есть возможность поставить транзисторы получше, но паять довольно проблематично, хотя есть варианты под транзисторы в корпусе ТО-220, но обычно они имеют хуже параметры.
2. Плата с транзисторами. Ничего паять не надо, купил и пользуйся, тем что дали…
3. Плата с разделением ключей. Иногда у некоторых плат можно заметить разделенные полигоны для подключения силовых шин, теоретически они позволяют проще диагностировать пробитые транзисторы, практически, думаю что транзистор просто разорвет пополам и диагностировать будет нечего, но тем не менее, можно выбрать такую плату, хуже не будет.
4. Количество транзисторов. Теоретически, чем больше тем лучше, но здесь появляются проблемы управления ими, на мой взгляд 12 штук оптимально, хотя есть монстры и на 32-52 транзистора.
5. Дополнительные компоненты на плате. Лучше чтобы они были, выкинуть/закоротить всегда можно. Вся проблема кроется в том, что часто управление предельно упрощено, а плата с компонентами позволяет хоть что-то доработать.

Схема примитивна, напряжение на затворы транзисторов идет через диодную развязку, сами затворы при том соединяются с землей через 10кОм резисторы.
Т.е. заряжаем затворы быстро, разряжаем через 10кОм, как по мне, то многовато, если не ошибаюсь, то при емкости затвора 22нФ полное время выключения составит около 1мс.
Плата выбиралась исходя из мысли доработать её путем установки драйверов.

По размерам все совпадает, но выяснилась небольшая недоработка. К плате дали медные шины и 6 болтов, 5 одного размера и один на размер больше, при этом на плате просматривается отверстие, где переходы между сторонами отведены подальше от отверстия для болта, вот только диаметр самого отверстия сделали таким как и остальные. при этом на фото других плат сделано все корректно, видимо закралась ошибка в указании диаметра.

Далее я отрезал кусок ленты на 12 транзисторов, вторая половина «про запас» или на какие нибудь доработки…

На вид самые обычные транзисторы, новые, но вот на корпусе виднеются небольшие сколы и царапины, которых у транзисторов в ленте быть никак не должно.

Мало того, даже если взять 12 штук подряд, то выяснится что они и внешне отличаются, на одном даже обнаружился отпечаток пальца, хотя это не точно, вдруг сам оставил, но очень маловероятно.

Сложность монтажа таких транзисторов в том, что для этого желательно иметь термовздушную паяльную станцию с нижним подогревом, я как-то делал её обзор.

Но перед запаиванием всех 12 транзисторов я решил сначала проверить один из них. Конечно в данном случае проверка была простой, тем более что проверить «на полную» очень проблематично, а ведь параметры весьма впечатляют.
Единственный минус, на мой взгляд, большая емкость затвора, свойственная подобным транзисторам.

В тесте я подавал ток 12 ампер, напряжение на затворе было 9 вольт, в итоге получил:
1. Сопротивление транзистора около выводов из корпуса — 0.493мОм
2. На полигонах около корпуса — 0.626мОм
3. Участок фланец-полигон — 18мкОм
4. Участок выводы-полигон — 92мкОм.

Как видно, сопротивление соответствует заявленному, при этом самый большой вклад в суммарное падение дает участок выводы-полигон, потому я в этом месте использовал немного больше припоя чем следует.
Расчетное суммарное сопротивление платы 55мкОм, что при токе в 400-500А даст падение 22-27мВ или рассеиваемую мощность всего 9-13Вт, правда здесь идет речь о статическом режиме.

Но кроме силовой части надо было чем-то подключать ручку с контактами, здесьбыло два варианта:
1. Вывести из корпуса провода
2. Поставить разъем.

С первым все ясно, а вот по второму пункту заметно сложнее, обычно ставят клеммы от сварочных аппаратов, но «мы не ищем легких путей» и хотелось использовать что-то более изящное.

Для начала просто провод, супер мягкий, в силиконовой изоляции, сечением 7AWG или 10.5мм.кв по нашему. Был куплен на случай если что-то пойдет не так и не будет хватать тока.
Количество жил даже не стал считать, причем явно выделяется сердцевина (ядро) и оболочка, возможно они свиты в разные стороны.
Стоит такой кабель 3.16 доллара за метр одного цвета (красный или черный) — ссылка. При этом на странице есть провода разных цветов и сечения вплоть до 2AWG (33мм.кв)!

Провод действительно классный, рекомендую.

Провод также очень мягкий, изоляция конечно силиконовая.

Почему был выбран такой вариант, а не привычные клеммы от сварочника. Дело в том, что ток, на который рассчитан данный разъем, заявляется как 140А длительно, при этом сопротивление заявлено на уровне 0.4мОм, что сопоставимо с теми же клеммами сварочных аппаратов.

Но такой вариант как выглядит аккуратнее, так и в пользовании более приятен, тем более что позволяет сразу подключить 6 контактов, два силовых и четыре дополнительных.
Продается в вариантах штекер или гнездо на кабель и соответственно штекер или гнездо на устройство, часть с кабелем имеет гибкий вывод.

Контактная группа отличается, один из контактов имеет пластиковую вставку, предположу что это плюсовой, тогда при подключении первым всегда будет подключаться общий провод.
На корпусе имеется маркировка с указанием фирмы и типа разъема, а также обозначение полярности контакта, к сожалению желтое на желтом видно плохо.
Провод 8мм.кв помещается в контакте отлично, 10мм влазит с трудом, буквально впритирку.

В процессе работы с разъемом выяснились некоторые сложности. Задумывается то после пайки клеммы запрессовываются в пластиковую часть, собственно потому они отдельно, хотя есть вариант где они уже установлены. Но вот забить туда их не так просто, потому при пайке оставляйте немного места чтобы подлезть ближе к середине чем-то чем можно забить контакт внутрь, иначе если бить по краю, то возможен перекос контакта. Позже я покажу установленные контакты.

Думаю многие из вас знакомы с популярным разъемом XT60, для примера положил его рядом с AS150U, думаю комментарии излишни 🙂

Изначально планировал впихнуть все в корпус, который уже использовался в двух моих устройствах, LCR-метре и регулируемом блоке питания, но увы, упаковка была бы слишком плотной, а блок питания вообще пришлось бы делать отдельно.
В итоге в одном из местных онлайн магазинов был куплен корпус побольше, кроме размера мне было необходимо чтобы корпус имел подставку, чтобы приподнимать его во время работы.

Выбор пал на относительно дорогой (около 11-12 долларов) KH-34-4 с размерами 240х210х100мм.
Поначалу корпус понравился, винты для соединения половинок, а не саморезы, много стоек для плат и даже специальные пазы. Но в процессе сборки оказалось, что верхняя и нижняя часть выгнуты «пузом» и после сборки так и остались, да и вообще конструкция какая-то хилая, а ножка-подставка выдвигается очень тяжело. В общем не рекомендую.

Там же сразу был куплен выключатель питания со светодиодом индикации, решетка вентилятора, а также транзисторы и диоды для доработки драйвера силовых ключей.

Как ни странно, самой большой проблемой в сборке была установка ионисторов, особенно с учетом того, что дно у корпуса не плоское, из-за чего производитель даже стойки сделал разной высоты. Относительно плоская средняя часть, боковые имеют небольшой подъем как элемент дизайна.
В итоге взял обрезок стеклотекстолита, который давно лежал без дела, вырезал по месту, прикрутил к корпусу, обезжирил и через двухсторонний мягкий скотч приклеил конденсаторы. И хотя все держится прочно, позже планирую дополнительно прижать стяжками.

Внимание, чтобы снизить количество возможных проблем рекомендую перед работой разрядить ионисторы.

Сборка велась по схеме включения задуманной производителем платы, на всякий случай начертил её отдельно так как на странице она не полная, а кроме того от другой версии платы. Художник конечно из меня еще тот, но думаю что разобраться хватит.

А так выглядел промежуточный этап, полную сборку не фотографировал так как она привязана к типу корпуса, соответственно у каждого будет своя, отмечу только некоторые пункты:
1. К плате резисторов прикрутил радиатор, но резисторы пришлось перед этим выровнять, между радиатором и резисторами нанес термопасту.
2. Так как плата резисторов является самым греющимся элементом, то лучше её расположить так чтобы через неё проходил поток воздуха от/к вентилятору.
3. На той же линии разместил и блок питания, я использовал 40Вт 12 вольт от Sanmim — ссылка, хотя хотел применить другой, но у этого были крепежные отверстия.
4. Плата контроллера также нагревается, потому она не должна быть » в тени» потока воздуха.

Забегая вперед скажу, что с охлаждением все отлично, родного вентилятора в такой конфигурации достаточно.

В качестве силовых проводов применил 6мм для положительного полюса и 4х2.5 для отрицательного, можно было использовать 8мм в силиконовой изоляции, но резать такой провод на куски было банально жалко.
На третьем фото видно запрессовку контактов, мне их пришлось забивать небольшим молотком через отвертку, в идеале надо было вдавливать или бить точно в центр, но приспособился как-то без этого. Делать это конечно надо после припаивания проводов чтобы не расплавить пластик разъема.
Затем припаял сигнальные провода и провода к светодиоду подсветки, но ставить его пока не стал так как не придумал как лучше установить на ручке.

Сам разъем на корпусе хотел сначала вклеить, но срезав только часть упоров, потом подумал что лучше наверное чтобы он был съемный и в итоге сделал П-образную прижимную пластину из обрезка пластика оставшегося после вырезания окна под дисплей.
Получилось отлично, теперь можно вынуть разъем независимо от всего остального, держится очень прочно.

В готовом виде.

Вышла накладка с платой блока питания, хотел его разместить ближе к боковой стенке и дальше от передней панели, но особенность корпуса не позволила этого. В итоге он получился слишком близко к выключателю питания.

Разъем питания платы контроллера выпаял и запаял на его место клемник, все провода подключенные к клемникам обжаты наконечниками. Кстати клемники на плате контроллера совсем не понравились, заменил бы на что-то более нормальное, но ничего подходящего в должном количестве рядом не было.

Отверстие под болт большого диаметра в плате рассверливать не стал, просто применил другой. Подключение проводов сделал также по диагонали, хотя по задумке синий провод подключается к среднему отверстию.

Ну и собственно то, что получилось. Ощущение, что передняя панель слишком пустая, а вообще мне вид чем-то напомнил какой-то небольшой телевизор из конца 70-х.

Сзади вообще только вентилятор и разъем питания. Для удобства использовался обычный «компьютерный» разъем, у меня почти на всех моих устройствах стоят такие же.

Пришло время проверить всю эту конструкцию в работе.
Так как перед сборкой ионисторы были разряжены, то первым делом надо их зарядить. Сначала был выставлен ток заряда 2 ампера, осталось от предыдущих тестов, решив что новый блок питания может и больше, поднимаю его до 8А, что заметно сказывается на скорости заряда.
Общее время заряда не засекал, примерно минут 15, судя по показаниям платы температура была максимально 51 градус, но это вряд ли соответствует реальности.
Ближе к установленному напряжению ток начал падать, почти в конце заряда он снизился до 0.2-0.4А и примерно при этом значении плата отбалансировала ячейки.
На фото видно, что почти в начале заряда разница была около 15мВ, но к концу сошла на ноль, оба ионистора заряжены до 2.5 вольта.
Далее я экспериментировал и заряжал их до 5.4 вольта, но на текущем этапе решил ограничиться меньшим напряжением.

Читайте также:  Сделать ратрак своими руками

Вентилятор начинает работать при токе примерно 5-6А и выключается в конце процесса балансировки.

Думаю будет вопрос, а как долго будет длиться процесс подготовки в начале работы. Так как обычно идет только дозаряд, то в реальности все работает довольно быстро, особенно если выставить ток заряда 8-10А. Когда устройство отключено, то разряд ионисторов идет медленно, например в выключенном состоянии за двое суток напряжение с 5.4 вольта упало до 5.28.

Так как в работе возможно придется подбирать ток сварки, то проверил как плата умеет разряжать батарею. В данном случае эта функция скорее побочная, так как занимается этим балансир, просто при уменьшении напряжения изменяется и порог срабатывания балансира и он работает как нагрузка пока не разрядит батарею до установленного значения.
Выставил 4.5 вольта, заработал вентилятор и плата стала разряжать батарею, в процессе появился небольшой разбаланс, который был также сведен на нет в конце процесса. Ток разряда не измерял, но разряд с 5 вольт до 4.5 занял полторы минуты.

В процессе разряда также запускается вентилятор и также в конце отключается.

Температурные режимы.
В режиме заряда током 10А при начальном напряжении 3 вольта и конечном 5.4 плата управления заметно нагревается, причем основной нагрев идет не от преобразователя, как это ожидалось, а от одного из транзисторов балансира, хотя скорее это транзистор коммутации питания на ионисторы.
У меня этот транзистор грелся до 80 градусов, потом шел дроссель преобразователя, около 65-70, но заряда током 10А в таком диапазоне маловероятен, тем более что до этого я проверял в диапазоне 1-5 вольт при токе 8А, зарядило без проблем.

Изначально я больше волновался за перегрев резисторов балансира в процессе заряда/балансировки, но оказалось что как раз в этом режиме резисторы почти холодные (второе фото), чего не скажешь о режиме разряда.
При разряде батареи с 5.4 вольта до 3 вольт резисторы прогрелись до 105-110 градусов, потому думаю что моя идея с радиатором все таки не лишняя. плата управления при этом была просто теплая.

В прошлом обзоре я жаловался на то, что получалось приваривать только стальные полоски, но были проблемы с никелевыми даже при максимальных установках и коротких проводах. Здесь я не буду повторять предыдущие тесты, так как меня интересовала сварка именно никелевых полос.
Для теста я сначала брал полоски толщиной 0.12-0.15мм, но быстро поняв что для данного аппарата это просто игрушка, стал эксперименитировать с полосами толщиной 0.2мм, тем более что для сварки ячеек редко кто-то применяет более толстые.

Для начала оказалось что подобные полоски аппарат приваривает без проблем, ну почти без проблем, а точнее с проблемами другого характера.

Я пробовал варить в разных режимах, обычно хватает 20-30мс, но если «хотелось большего», то поднимал и до максимальных 70мс, хотя это уже с большим запасом, в таком режиме на ленте появляются цвета побежалости.

В общем игрался, приваривал ленту к каким-то БУшным аккумуляторам и в какой-то момент заметил странный запах, оказалось что случайно проварил насквозь минусовой контакт аккумулятора, на втором фото немного виден даже пузырек жидкости, которая начала понемногу вылезать из аккумулятора.
Т.е. получается, что можно получить заметно больше чем надо для обычной работы.

Так как выяснилось что мощности хватает даже с запасом я перешел к расширенным тестам, а если говорить простым языком, начал пробовать приваривать все подряд.

Пластинка оцинкованной железки толщиной 0.65мм, шла в комплекте к какому-то вентилятору.
Приваривал полоски ленты толщиной 0.15мм и могу сказать что также варит с запасом по току, также на фото видна попытка приварить друг к другу две полоски никелевой ленты, там вообще надо ставить время импульса порядка 10мс и напряжение 5 вольт

Причем греет так, что следы проявляются и на обратной стороне, но это я немного переусердствовал при опытах.

Это уже попытка приварить стальную пластину 0.55мм к другой подобной пластине, но увы, такой вариант аппарат не потянул, впрочем это уже экстрим.
На фото две стороны пластины, думаю если бы пытался варить с двух сторон «бутерброда», то может даже и приварил бы.

Опять никелевая полоса толщиной 0.15мм, но здесь попытка работы с массивным основанием, в данном случае к бокорезам, и этот тест прошел на ура, чтобы оторвать полосу пришлось приложить приличное усилие, но в итоге порвалась сама полоска.

А вот дальше о некоторых странностях, которые я не совсем понял. На самом деле все эти странности проявлялись и ранее, но в данном тесте они стали более наглядны.
Все дело в том, что во многих тестах при сварке у меня гораздо сильнее грелся один из двух контактов, т.е. приложил контакты, пошел ток, на короткое время одно место контакта раскалилось, а второе нет. Причем практически всегда это бы один и тот же контакт и также почти всегда минусовой.
На каком-то этапе меня это заинтересовало, подумал что дело именно в полярности, поменял, но в итоге варить стало одинаково, перекрутил провода более удобно но с соблюдением полярности, а через время все опять стало также как и было, минусовой контакт во время сварки прогревался лучше.

Но на самом деле проблема лежит еще глубже. Во время сварки часто бывало так, что лента которая варилась минусовым контактом приваривалась к основанию намертво, при этом вторая точка, соединенная с плюсом, также приваривалась намертво, но к сварочному контакту…
Я пробовал по разному затачивать контакты, как трапецией, так и полусферой, но через 7-10 попыток сварки контакт все равно возвращался к плоской форме. При этом если открывать приварившийся контакт от ленты, то не ленте оставалась медь.

Особенно наглядно получилось на примере никелевой ленты и куска DIN рейки, здесь контакты к ленте почти не приваривались, но явно заметно что одна точка из пары явно отличается от другой.

Здесь я отметил синим «минусовые» точки сварки и красным «плюсовые», варилось почти подряд, при этом «минусовые» приварились на 5 баллов, а «плюсовые» можно оторвать руками даже не прилагая усилий.

Если насчет полярности мне сложно сказать что-то конкретное в виду отсутствия опыта, да и поиск по интернету ничего конкретного не дал, то насчет самих контактов скажу, те что идут в комплекте с ручкой нормально подходят для работы с аккумуляторами, но если превысить ток, то начинают перегреваться.
Также возможно с качеством контактов отчасти связана и проблема «прикипания» их к ленте.
Начал искать что вообще используют и во время поиска на ТаоБао попались какие-то дорогие контакты, и если одни стоят 23 доллара за пару (первое и второе фото), то есть оказывается контакты и по 40 долларов за пару (третье фото)…

Но вообще для той ручки что я использую, есть и заметно более бюджетные варианты, например предлагается лот с кучей вариантов, обработанных и необработанных (я так понимаю имеется в виду утончение на конце), китайских и японских, длиной 100 и 500мм — ссылка.

Также встречались электроды и «местного» производства, причем судя по заявлениям —

электроды контактной точечной сварки из дисперсно-упрочненного композиционного материала (ДУКМ). Срок службы в 5 раз выше технической меди и в 2-2,5 раза выше хромистых бронз (БрХ и БрХЦр).

Также во время поиска попался на глаза флюс для облегчения работы с медной лентой, которая начала появляться в последнее время. Как раз товарищ, который занимается аккумуляторами говорил про неё и жаловался что она более «нежная».

Уже было расстроившись, я через время решил поэкспериментировать ещё. В интернете встречал информацию, что лучше варить когда ток больше, а время импульса меньше, я в общем-то так и пытался делать.
Но потом подумал, а почему не попробовать наоборот, снизить ток, но увеличить время. Выставил напряжение 4.0 вольта, импульс 35мс и выяснил что варит очень даже хорошо, при этом проваривает оба контакта и они не прилипают.
Сделал импульс 10, паузу 50 и второй импульс 35, стало еще лучше, но когда поднял напряжение до 4.5 вольта, то варило также, но начинали прилипать контакты.

Красным — пять контактов режим 4.0В, 1/99/35мс (позже поясню почему так хитро)
Зеленым — четыре контакта 4.0В 10/50/35мс
Желтым — шесть контактов 4.5В 10/50/35мс.

Приварилось основательно, лента рвалась, но точки сварки держали отлично.

С доставкой ситуация сложная, как в плане собственно цены за неё, так и выбора продавцов, экономнее покупать все у одного, тогда дешевле доставка по Китаю, но иногда у другого продавца что-то дешевле и надо считать как будет выгоднее, например так было с транзисторами, у одного 0.61, у другого 0.54, но выгоднее было купить по 0.61.
Больше всего к цене добавляет доставка ионисторов, они тяжелые, при этом есть вариант по 5 но БУ или по 6.5 новые, я использую БУ.

О нюансах.
Выше я писал о некоторых особенностях установки времени импульса и паузы, при этом в последнем тесте делал режим 1/99/35.
Все дело в том, что микровыключатель срабатывает слишком рано, когда усилие прижима не очень большое и из-за «шороха» контактов они привариваются. В процессе я попробовал отключить эту функцию и использовать режим автоопределения прижима контактов с задержкой подачи тока в 1 секунду. Стало гораздо лучше, надежно прижал и только потом включается сварочный ток.
Но потом понял как можно сделать еще лучше. Первый импульс делаем минимальным, потом пауза, потом уже полноценный. В этом случае получается так что первым импульсом контакты немного «прихватывает», а только потом варит.

Ну и конечно выводы.
Контроллер и получившийся аппарат реально понравился. Поначалу были сложности, я их описывал, но потом выяснилось что виной было отсутствие практики и надо было просто приспособиться к аппарату. Кроме того, рекомендую иметь запас наконечников и экономить на них не следует.

Что понравилось:
Большой выбор настроек, можно в очень широких пределах менять как сварочный ток, так и время импульса. Кроме того, можно использовать управление от микровыключателя и автоматический режим по замыканию контактов с отработкой паузы.
Также контроллер имеет мощное зарядное устройство, функцию балансира, возможность принудительного разряда ионисторов, поддержку работы с аккумуляторами и возможность отключения зарядного устройства.
Корректное управление вентилятором, в работе он не раздражает, так как включается редко и только по необходимости.
Купленные транзисторы соответствуют заявленному сопротивлению в открытом состоянии, мощный разъем также оказался на высоте, и пользоваться удобно и контактов достаточно даже для подключения подсветки.
Теперь сварочного тока даже с избытком, мне для нормальной работы пришлось использовать напряжение 4-4.5 вольта вместо максимальных 5.4-5.6.

Что не понравилось:
Силовая плата с транзисторами, драйвера на ней нет и хотя она в работе холодная, я понимаю что разряжать затворы через 10кОм резисторы как-то не очень красиво.
Отсутствие в меню платы переключения режима с внешним контактом и авто, сразу заложите выключатель, отключающий микрик ручки.
Были проблемы при сварке, когда один контакт приваривался нормально, а второй нет, оказалось что был слишком большой сварочный ток.
Клеммники на плате контроллера лучше заменить на более качественные.

В общем и целом могу сказать, что аппарат варит, варит весьма неплохо.
Можно конечно сказать что проще сделать его на базе трансформатора от микроволновки, но у обозреваемого есть как минимум одно преимущество, ему надо всего 12 вольт при токе до 5-6А, будет работать даже с БП 12 вольт 1А, но ток заряда не более 2 ампер, соответственно использовать его можно хоть в «чистом поле» с питанием от повербанка, хоть в автомобиле.

На этом у меня пока все, но я буду продолжать экспериментировать.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Здоровая спина
Adblock
detector