Punktschweißgerät auf Basis von Arduino Nano. Extrem kostengünstiges Punktschweißen von Lithiumbatterien zu Hause. Schweißinverter mit Arduino
Wir präsentieren Ihnen ein Diagramm eines Schweißinverters, den Sie mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen können. Die maximale Stromaufnahme beträgt 32 Ampere, 220 Volt. Der Schweißstrom beträgt etwa 250 Ampere, wodurch Sie problemlos mit einer 5-teiligen Elektrode und einer Lichtbogenlänge von 1 cm schweißen können, die mehr als 1 cm in das Niedertemperaturplasma eindringt. Der Wirkungsgrad der Quelle liegt auf dem Niveau von im Laden gekauften Quellen und ist möglicherweise besser (d. h. bei Wechselrichtern).
Abbildung 1 zeigt ein Diagramm der Stromversorgung zum Schweißen.
Abb.1 Schematische Darstellung Stromversorgung
Der Transformator ist auf Ferrit Ш7х7 oder 8х8 gewickelt
Die Primärwicklung besteht aus 100 Windungen aus 0,3 mm dickem PEV-Draht
Sekundärseite 2 hat 15 Windungen aus 1 mm dickem PEV-Draht
Sekundär 3 hat 15 Windungen mit 0,2 mm PEV
Sekundär 4 und 5, 20 Windungen PEV-Draht 0,35 mm
Alle Wicklungen müssen über die gesamte Breite des Rahmens gewickelt werden, dadurch ergibt sich eine deutlich stabilere Spannung.
Abb.2 Schematische Darstellung eines Schweißinverters
Abbildung 2 zeigt ein Diagramm des Schweißgeräts. Die Frequenz beträgt 41 kHz, Sie können es aber auch mit 55 kHz versuchen. Der Transformator bei 55 kHz hat dann 9 mal 3 Windungen, um den PV des Transformators zu erhöhen.
41-kHz-Transformator – zwei Sätze Ø20x28 2000 nm, Spalt 0,05 mm, Zeitungsdichtung, 12 Vit x 4 Vit, 10 kV mm x 30 kV mm, Kupferband (Zinn) in Papier. Die Transformatorwicklungen bestehen aus Kupferblech mit einer Dicke von 0,25 mm und einer Breite von 40 mm und sind mit Papier umwickelt Kasse. Die Sekundärseite besteht aus drei Lagen Zinn (Sandwich), die zur Isolierung untereinander durch Fluorkunststoffband voneinander getrennt sind, z bessere Leitfähigkeit Bei hochfrequenten Strömen werden die Kontaktenden der Sekundärseite am Ausgang des Transformators miteinander verlötet.
Der Induktor L2 ist auf einen Kern Ø20x28, Ferrit 2000 nm, 5 Windungen, 25 mm², Spalt 0,15 - 0,5 mm (zwei Lagen Papier vom Drucker) gewickelt. Stromwandler - Stromsensor zwei Ringe K30x18x7 Primärdraht durch den Ring gefädelt, sekundär 85 Drahtwindungen 0,5 mm dick.
Schweißmontage
Wickeln des Transformators
Das Wickeln des Transformators muss mit Kupferblech mit einer Dicke von 0,3 mm und einer Breite von 40 mm erfolgen. Es muss mit Thermopapier einer Registrierkasse mit einer Dicke von 0,05 mm umwickelt werden. Dieses Papier ist langlebig und reißt nicht so stark wie üblich beim Wickeln eines Transformators.
Sie sagen mir, warum wickeln Sie ihn nicht mit einem gewöhnlichen dicken Draht auf, aber das ist nicht möglich, weil dieser Transformator mit hochfrequenten Strömen arbeitet und diese Ströme auf die Oberfläche des Leiters verlagert werden und die Mitte des dicken Drahtes nicht genutzt wird, was zu einer Erwärmung führt, dieses Phänomen nennt man Skin-Effekt!
Und man muss dagegen ankämpfen, man muss nur einen Leiter mit einer großen Oberfläche herstellen, also ein dünnes Kupferblech, es hat eine große Oberfläche, entlang derer Strom fließt, und die Sekundärwicklung sollte aus einem Sandwich aus drei getrennten Kupferbändern bestehen Durch Fluorkunststofffolie ist es dünner und alle diese Schichten sind in Thermopapier eingewickelt. Dieses Papier hat die Eigenschaft, beim Erhitzen dunkler zu werden, das brauchen wir nicht und es ist schlecht, es bringt nichts, Hauptsache es reißt nicht.
Sie können die Wicklungen mit PEV-Draht mit einem Querschnitt von 0,5...0,7 mm, bestehend aus mehreren Dutzend Adern, wickeln, aber das ist noch schlimmer, da die Drähte rund sind und durch Luftspalte miteinander verbunden sind, was die Hitze verlangsamt übertragen und haben im Vergleich zu Zinn eine um 30 % kleinere Gesamtquerschnittsfläche der Drähte, die in das Ferritkernfenster passen.
Es ist nicht das Ferrit, das den Transformator erwärmt, sondern die Wicklung, daher müssen Sie diese Empfehlungen befolgen.
Der Transformator und die gesamte Struktur müssen von einem Ventilator mit 220 Volt, 0,13 Ampere oder mehr in das Gehäuse geblasen werden.
Design
Um alle leistungsstarken Komponenten zu kühlen, empfiehlt es sich, Kühler mit Lüftern von alten Pentium 4- und Athlon 64-Computern zu verwenden. Ich habe diese Kühler für nur 3 bis 4 US-Dollar pro Stück in einem Computerladen gekauft, der Upgrades durchführt.
Die Kraftschrägbrücke muss auf zwei solchen Strahlern hergestellt werden, Oberer Teil Brücke auf einem Unterteilübereinander. Schrauben Sie die Brückendioden HFA30 und HFA25 durch einen Glimmerabstandshalter auf diese Strahler. IRG4PC50W muss ohne Glimmer durch KTP8 Wärmeleitpaste verschraubt werden.
Die Anschlüsse der Dioden und Transistoren müssen an beiden Strahlern zueinander verschraubt werden und zwischen den Anschlüssen und den beiden Strahlern eine Platine eingefügt werden, die den 300-Volt-Stromkreis mit den Brückenteilen verbindet.
Aus dem Diagramm geht nicht hervor, dass 12 bis 14 Stück 0,15-Mikron-630-Volt-Kondensatoren an diese Platine in eine 300-V-Stromversorgung gelötet werden müssen. Dies ist notwendig, damit die Emissionen des Transformators in den Stromkreis gelangen und die resonanten Stromstöße der Leistungsschalter vom Transformator eliminiert werden.
Der Rest der Brücke wird durch hängende Installation von Leitern kurzer Länge miteinander verbunden.
Das Diagramm zeigt auch Snubber, sie haben Kondensatoren C15 C16, sie sollten die Marke K78-2 oder SVV-81 haben. Dort darf man keinen Müll hinstellen, da Snubber eine wichtige Rolle spielen:
Erste- Sie dämpfen die Resonanzemissionen des Transformators
zweite- Sie reduzieren die IGBT-Verluste beim Abschalten erheblich, da IGBTs schnell öffnen, aber schließen viel langsamer und beim Schließen werden die Kapazitäten C15 und C16 über die VD32-VD31-Diode länger als die Schließzeit des IGBT geladen, d als es ohne es wäre.
Wenn IGBT schnell ist offen, Anschließend werden die Snubber über die Widerstände R24 und R25 gleichmäßig entladen und die Hauptstromversorgung wird über diese Widerstände freigegeben.
Einstellungen
Legen Sie Strom an die 15-Volt-PWM und mindestens einen Lüfter an, um die Kapazität C6 zu entladen, die die Reaktionszeit des Relais steuert.
Das Relais K1 wird benötigt, um den Widerstand R11 zu schließen, nachdem die Kondensatoren C9...12 über den Widerstand R11 aufgeladen wurden, was den Stromstoß reduziert, wenn das Schweißgerät an ein 220-Volt-Netz angeschlossen wird.
Ohne den direkten Widerstand R11 würde es beim Einschalten beim Laden einer 3000 μm großen 400-V-Kapazität zu einem großen BAC kommen, weshalb diese Maßnahme erforderlich ist.
Überprüfen Sie die Funktion des Relaisschließwiderstands R11 2 bis 10 Sekunden nach dem Anlegen der Spannung an die PWM-Platine.
Überprüfen Sie die PWM-Platine auf das Vorhandensein von Rechteckimpulsen, die an die HCPL3120-Optokoppler gesendet werden, nachdem beide Relais K1 und K2 aktiviert sind.
Die Breite der Impulse sollte relativ zur Nullpause 44 % Null 66 % betragen
Überprüfen Sie die Treiber von Optokopplern und Verstärkern, die ein Rechtecksignal mit einer Amplitude von 15 Volt treiben, und stellen Sie sicher, dass die Spannung an den IGBT-Gates 16 Volt nicht überschreitet.
Legen Sie eine 15-Volt-Stromversorgung an die Brücke an, um deren Funktion zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Brücke ordnungsgemäß hergestellt wurde.
Die Stromaufnahme sollte im Leerlauf 100mA nicht überschreiten.
Überprüfen Sie die korrekte Anordnung der Wicklungen des Leistungstransformators und des Stromtransformators mithilfe eines Zweistrahl-Oszilloskops.
Ein Strahl des Oszilloskops liegt auf der Primärseite, der zweite auf der Sekundärseite, so dass die Phasen der Impulse gleich sind, der einzige Unterschied besteht in der Spannung der Wicklungen.
Versorgen Sie die Brücke von den Leistungskondensatoren C9...C12 über eine 220-Volt-150-200-Watt-Glühbirne mit Strom, nachdem Sie zuvor die PWM-Frequenz auf 55 kHz eingestellt haben, schließen Sie ein Oszilloskop an den Kollektor-Emitter des unteren IGBT-Transistors an und schauen Sie an der Signalform so anpassen, dass es nicht wie üblich zu Spannungsspitzen über 330 Volt kommt.
Beginnen Sie damit, die PWM-Taktfrequenz zu senken, bis am unteren IGBT-Schalter eine kleine Krümmung auftritt, die auf eine Übersättigung des Transformators hinweist. Notieren Sie sich die Frequenz, bei der die Krümmung auftrat, dividieren Sie sie durch 2 und addieren Sie das Ergebnis zur Übersättigungsfrequenz, z. B. dividieren Sie 30 kHz Übersättigung um 2 = 15 und 30 + 15 = 45 , 45 Dies ist die Betriebsfrequenz des Transformators und der PWM.
Der Stromverbrauch der Brücke sollte etwa 150 mA betragen und die Glühbirne sollte kaum leuchten; wenn sie sehr hell leuchtet, deutet dies auf einen Ausfall der Transformatorwicklungen oder eine falsch montierte Brücke hin.
Mit Ausgang verbinden Schweißdraht mindestens 2 Meter lang sein, um zusätzliche Ausgangsinduktivität zu erzeugen.
Versorgen Sie die Brücke über einen 2200-Watt-Wasserkocher mit Strom und stellen Sie den Strom an der Glühbirne auf mindestens R3 näher am Widerstand R5 auf PWM ein Laut Oszilloskop sollte die Spannung mehr als 360 Volt betragen und der Transformator sollte keine Geräusche verursachen. Falls vorhanden, stellen Sie sicher, dass der Transformator-Stromsensor richtig phasengesteuert ist, und führen Sie den Draht in die entgegengesetzte Richtung durch den Ring.
Wenn das Rauschen weiterhin besteht, müssen Sie die PWM-Karte und die Optokoppler-Treiber entfernt von Störquellen platzieren, hauptsächlich vom Leistungstransformator und der Induktivität L2 sowie den Stromleitern.
Auch beim Zusammenbau der Brücke müssen die Treiber neben den Strahlern der Brücke über den IGBT-Transistoren und nicht näher an den Widerständen R24 R25 um 3 Zentimeter angebracht werden. Die Treiberausgangs- und IGBT-Gate-Verbindungen müssen kurz sein. Die Leitungen von der PWM zu den Optokopplern sollten nicht in der Nähe von Störquellen verlaufen und so kurz wie möglich sein.
Alle Signalleitungen vom Stromwandler und diejenigen, die von der PWM zu den Optokopplern gehen, sollten zur Reduzierung des Rauschpegels verdrillt und so kurz wie möglich sein.
Als nächstes beginnen wir, den Schweißstrom zu erhöhen, indem wir den Widerstand R3 näher am Widerstand R4 verwenden, der Schweißausgang wird am unteren IGBT-Schalter geschlossen, die Impulsbreite nimmt leicht zu, was auf den PWM-Betrieb hinweist. Mehr Strom bedeutet mehr Breite, weniger Strom bedeutet weniger Breite.
Es dürfen keine Geräusche auftreten, sonst scheitert es.IGBT.
Fügen Sie Strom hinzu und hören Sie zu, beobachten Sie das Oszilloskop auf Überspannung der unteren Taste, so dass diese 500 Volt nicht überschreitet, maximal 550 Volt im Stoß, normalerweise jedoch 340 Volt.
Erreichen Sie den Strom, bei dem die Breite plötzlich maximal wird, was darauf hinweist, dass der Wasserkocher keinen maximalen Strom liefern kann.
Das war's, jetzt gehen wir direkt ohne Wasserkocher von Minimum auf Maximum, schauen auf das Oszilloskop und lauschen, damit es ruhig ist. Erreichen Sie den maximalen Strom, sollte die Breite zunehmen, die Emissionen sind normal, normalerweise nicht mehr als 340 Volt.
Beginnen Sie zu Beginn 10 Sekunden lang mit dem Kochen. Wir überprüfen die Heizkörper, dann 20 Sekunden, auch kalt und 1 Minute, der Transformator ist warm, 2 lange Elektroden brennen, 4mm Transformator ist bitter
Die Strahler der 150ebu02-Dioden haben sich nach drei Elektroden merklich erwärmt, das Kochen ist schon schwierig, der Mensch wird müde, obwohl er gut kocht, der Transformator ist heiß und es kocht sowieso niemand. Der Ventilator bringt den Transformator nach 2 Minuten in einen warmen Zustand und Sie können ihn erneut kochen, bis er bauscht.
Nachfolgend können Sie Leiterplatten im LAY-Format und andere Dateien herunterladen
Evgeny Rodikov (evgen100777 [Hund] rambler.ru). Wenn Sie beim Zusammenbau des Schweißgeräts Fragen haben, schreiben Sie an E-Mail.
Liste der Radioelemente
| Bezeichnung | Typ | Konfession | Menge | Notiz | Geschäft | Mein Notizblock | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Netzteil | |||||||
| Linearregler | LM78L15 | 2 | Zum Notizblock | ||||
| AC/DC-Wandler | TOP224Y | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Spannungsreferenz-IC | TL431 | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Gleichrichterdiode | BYV26C | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Gleichrichterdiode | HER307 | 2 | Zum Notizblock | ||||
| Gleichrichterdiode | 1N4148 | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Schottky Diode | MBR20100CT | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Schutzdiode | P6KE200A | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Diodenbrücke | KBPC3510 | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Optokoppler | PC817 | 1 | Zum Notizblock | ||||
| C1, C2 | 10uF 450V | 2 | Zum Notizblock | ||||
| Elektrolytkondensator | 100uF 100V | 2 | Zum Notizblock | ||||
| Elektrolytkondensator | 470uF 400V | 6 | Zum Notizblock | ||||
| Elektrolytkondensator | 50uF 25V | 1 | Zum Notizblock | ||||
| C4, C6, C8 | Kondensator | 0,1uF | 3 | Zum Notizblock | |||
| C5 | Kondensator | 1nF 1000V | 1 | Zum Notizblock | |||
| C7 | Elektrolytkondensator | 1000uF 25V | 1 | Zum Notizblock | |||
| Kondensator | 510 pF | 2 | Zum Notizblock | ||||
| C13, C14 | Elektrolytkondensator | 10 µF | 2 | Zum Notizblock | |||
| VDS1 | Diodenbrücke | 600V 2A | 1 | Zum Notizblock | |||
| NTC1 | Thermistor | 10 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R1 | Widerstand | 47 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R2 | Widerstand | 510 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R3 | Widerstand | 200 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R4 | Widerstand | 10 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| Widerstand | 6,2 Ohm | 1 | Zum Notizblock | ||||
| Widerstand | 30Ohm 5W | 2 | Zum Notizblock | ||||
| Schweißinverter | |||||||
| PWM-Controller | UC3845 | 1 | Zum Notizblock | ||||
| VT1 | MOSFET-Transistor | IRF120 | 1 | Zum Notizblock | |||
| VD1 | Gleichrichterdiode | 1N4148 | 1 | Zum Notizblock | |||
| VD2, VD3 | Schottky Diode | 1N5819 | 2 | Zum Notizblock | |||
| VD4 | Zenerdiode | 1N4739A | 1 | 9V | Zum Notizblock | ||
| VD5-VD7 | Gleichrichterdiode | 1N4007 | 3 | Spannung reduzieren | Zum Notizblock | ||
| VD8 | Diodenbrücke | KBPC3510 | 2 | Zum Notizblock | |||
| C1 | Kondensator | 22 nF | 1 | Zum Notizblock | |||
| C2, C4, C8 | Kondensator | 0,1 µF | 3 | Zum Notizblock | |||
| C3 | Kondensator | 4,7 nF | 1 | Zum Notizblock | |||
| C5 | Kondensator | 2,2 nF | 1 | Zum Notizblock | |||
| C6 | Elektrolytkondensator | 22 µF | 1 | Zum Notizblock | |||
| C7 | Elektrolytkondensator | 200 µF | 1 | Zum Notizblock | |||
| C9-C12 | Elektrolytkondensator | 3000uF 400V | 4 | Zum Notizblock | |||
| R1, R2 | Widerstand | 33 kOhm | 2 | Zum Notizblock | |||
| R4 | Widerstand | 510 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R5 | Widerstand | 1,3 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R7 | Widerstand | 150 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R8 | Widerstand | 1Ohm 1Watt | 1 | Zum Notizblock | |||
| R9 | Widerstand | 2 MOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R10 | Widerstand | 1,5 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| R11 | Widerstand | 25Ohm 40Watt | 1 | Zum Notizblock | |||
| R3 | Trimmerwiderstand | 2,2 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| Trimmerwiderstand | 10 kOhm | 1 | Zum Notizblock | ||||
| K1 | Relais | 12V 40A | 1 | Zum Notizblock | |||
| K2 | Relais | RES-49 | 1 | Zum Notizblock | |||
| Q6-Q11 | IGBT-Transistor | IRG4PC50W | 6 | ||||
In manchen Fällen ist es rentabler, Punktschweißen anstelle von Löten zu verwenden. Diese Methode kann beispielsweise für die Reparatur von Batterien nützlich sein, die aus mehreren Batterien bestehen. Beim Löten kommt es zu einer übermäßigen Erwärmung der Zellen, was zum Zellversagen führen kann. Und hier Punktschweißen Es erhitzt die Elemente nicht so stark, da es nur eine relativ kurze Zeit hält.
Um den gesamten Prozess zu optimieren, nutzt das System Arduino Nano. Hierbei handelt es sich um eine Steuereinheit, mit der Sie die Energieversorgung der Anlage effektiv verwalten können. Somit ist jede Schweißung für den Einzelfall optimal und es wird so viel Energie verbraucht wie nötig, nicht mehr und nicht weniger. Die Kontaktelemente bestehen hier aus Kupferdraht und die Energie kommt von einer normalen Autobatterie oder zwei, wenn ein höherer Strom benötigt wird.
Das aktuelle Projekt ist in Bezug auf die Komplexität der Erstellung/Effizienz der Arbeit nahezu ideal. Der Autor des Projekts zeigte die Hauptphasen der Systemerstellung und veröffentlichte alle Daten auf Instructables.
Nach Angaben des Autors reicht eine Standardbatterie aus, um zwei 0,15 mm dicke Nickelstreifen punktzuschweißen. Für dickere Metallstreifen sind zwei Batterien erforderlich, die parallel in einem Stromkreis angeordnet sind. Die Pulszeit des Schweißgeräts ist einstellbar und reicht von 1 bis 20 ms. Für das Verschweißen der oben beschriebenen Nickelstreifen ist dies völlig ausreichend.
Der Autor empfiehlt, das Board beim Hersteller zu bestellen. Die Kosten für die Bestellung von 10 solcher Boards betragen etwa 20 Euro.
Beim Schweißen sind beide Hände beschäftigt. Wie verwaltet man das gesamte System? Natürlich per Fußschalter. Es ist sehr einfach.
Und hier ist das Ergebnis der Arbeit:
Ein Zeitrelais-Timer ist ein Gerät, mit dem Sie die Einwirkungszeit eines Stroms oder Impulses einstellen können. Der Zeitrelais-Timer für Punktschweißen misst die Einwirkungsdauer des Schweißstroms auf die zu verbindenden Teile und die Häufigkeit seines Auftretens. Dieses Gerät dient der Automatisierung Schweißverfahren, Herstellung einer Schweißnaht, um zu erstellen verschiedene Designs aus Blech. Es steuert die elektrische Last nach einem vorgegebenen Programm. Das Zeitrelais für Kontaktschweißen wird streng nach Anleitung programmiert. Bei diesem Vorgang werden Zeitintervalle zwischen bestimmten Aktionen sowie die Dauer des Schweißstroms eingestellt.
Arbeitsprinzip
Dieses Zeitrelais zum Punktschweißen kann das Gerät in einem bestimmten Modus mit einer bestimmten Frequenz kontinuierlich ein- und ausschalten. Vereinfacht ausgedrückt schließt und öffnet es Kontakte. Mithilfe eines Rotationssensors können Sie die Zeitintervalle in Minuten und Sekunden einstellen, nach denen Sie das Schweißen ein- oder ausschalten müssen.
Das Display dient zur Anzeige von Informationen über die aktuelle Schaltzeit, die Einwirkungsdauer auf das Metall des Schweißgerätes, die Anzahl der Minuten und Sekunden bis zum Ein- bzw. Ausschalten.
Arten von Timern für Punktschweißen
Auf dem Markt finden Sie Zeitschaltuhren mit digitaler oder analoger Programmierung. Die darin verwendeten Relais sind verschiedene Typen, aber am gebräuchlichsten und kostengünstigsten sind elektronische Geräte. Ihr Funktionsprinzip basiert auf einem speziellen Programm, das auf einem Mikrocontroller aufgezeichnet wird. Es kann verwendet werden, um die Verzögerung oder die Einschaltzeit anzupassen.
Derzeit können Sie ein Zeitrelais erwerben:
- mit Abschaltverzögerung;
- mit Einschaltverzögerung;
- nach Anlegen der Spannung für eine eingestellte Zeit konfiguriert;
- konfiguriert für eine festgelegte Zeit nach der Impulsgabe;
- Taktgenerator.
Zubehör zum Aufbau eines Zeitrelais
Um einen Zeitrelais-Timer für Punktschweißen zu erstellen, benötigen Sie folgende Teile:
- Arduino Uno-Board zum Programmieren;
- Prototyping-Platine oder Sensorschild – erleichtert die Verbindung installierter Sensoren mit der Platine;
- Buchse-zu-Buchse-Drähte;
- ein Display, das mindestens zwei Zeilen mit 16 Zeichen pro Zeile anzeigen kann;
- Relais, das die Last schaltet;
- Drehwinkelsensor mit Knopf ausgestattet;
- Netzteil zur Versorgung des Gerätes elektrischer Schock(Während des Tests können Sie es über ein USB-Kabel mit Strom versorgen.)
Funktionen zum Erstellen eines Zeitrelais-Timers für Punktschweißen auf einer Arduino-Platine
Um es zu schaffen, müssen Sie sich strikt an das Diagramm halten.
Gleichzeitig wäre es besser, das häufig verwendete Arduino-Uno-Board durch ein Arduino-Pro-Mini zu ersetzen, da dieses deutlich kleiner ist, weniger kostet und sich die Drähte viel einfacher löten lassen.
Nachdem wir alle gesammelt haben Komponenten Um einen Timer zum Widerstandsschweißen auf Arduino herzustellen, müssen Sie die Drähte anlöten, die die Platine mit den übrigen Elementen dieses Geräts verbinden. Alle Elemente müssen von Plaque und Rost gereinigt werden. Dadurch wird die Betriebszeit des Relais-Timers erheblich verlängert.
Sie müssen einen geeigneten Koffer auswählen und alle darin enthaltenen Elemente zusammenbauen. Es verleiht dem Gerät ein anständiges Aussehen und schützt es vor versehentlichen Stößen und mechanischen Einflüssen.
Zum Abschluss muss der Schalter installiert werden. Es wird benötigt, wenn der Schweißerbesitzer beschließt, das Gerät längere Zeit unbeaufsichtigt zu lassen, um im Notfall einen Brand oder Sachschäden zu verhindern. Mit seiner Hilfe kann jeder Benutzer das Gelände verlassen besondere Anstrengung Schalten Sie das Gerät aus.
"Beachten Sie!
Der Widerstandsschweiß-Timer des 561 ist ein fortschrittlicheres Gerät, da er auf einem neuen modernen Mikrocontroller basiert. Damit können Sie die Zeit genauer messen und die Häufigkeit des Ein- und Ausschaltens des Geräts einstellen.“
Der Timer für das Kontaktschweißen beim 555 ist nicht so perfekt und weist eine eingeschränkte Funktionalität auf. Für die Herstellung solcher Geräte wird es jedoch häufig verwendet, da es billiger ist.
Um besser zu verstehen, wie ein Schweißgerät hergestellt wird, sollten Sie sich an die Mitarbeiter des Unternehmens wenden. Darüber hinaus schlagen wir vor, das Design dieses Geräts zu berücksichtigen. Es hilft Ihnen, das Funktionsprinzip des Geräts zu verstehen und zu verstehen, was wo gelötet werden muss.
Abschluss
Der Arduino-Punktschweiß-Timer ist genau und Qualitätsgerät, die bei richtiger Pflege viele Jahre halten wird. Er ist genug einfaches Gerät, sodass es problemlos an jeder Schweißstelle montiert werden kann. Darüber hinaus ist der Punktschweiß-Timer einfach zu warten. Es funktioniert auch bei starkem Frost und ist praktisch unbeeinflusst von negativen Auswirkungen der natürlichen Umwelt.
Sie können das Gerät selbst zusammenbauen oder sich an Profis wenden. Die letztere Option ist vorzuziehen, da sie das Endergebnis garantiert. Das Unternehmen testet die Geräteelemente, erkennt Probleme, behebt sie und stellt so die Funktionalität wieder her.
Hallo, Gehirnwäschen! Ich präsentiere Ihnen eine Punktschweißmaschine, die auf dem Arduino Nano-Mikrocontroller basiert.
Mit dieser Maschine können beispielsweise Platten oder Leiter an die Pole einer 18650-Batterie geschweißt werden. Für das Projekt benötigen wir eine Stromquelle mit einer Spannung von 7-12 V (12 V empfohlen) sowie Autobatterie 12 V Spannung als Stromquelle für das Schweißgerät selbst. Typischerweise hat eine Standardbatterie eine Kapazität von 45 Ah, was ausreicht, um 0,15 mm dicke Nickelplatten zu schweißen. Um dickere Nickelplatten zu schweißen, benötigen Sie einen Akku mit größerer Kapazität oder zwei parallel geschaltete Akkus.
Das Schweißgerät erzeugt einen Doppelimpuls, dessen Wert 1/8 einer Sekunde beträgt.
Die Dauer des zweiten Impulses wird über ein Potentiometer eingestellt und in Millisekunden auf dem Bildschirm angezeigt, sodass die Einstellung der Dauer dieses Impulses sehr praktisch ist. Der Einstellbereich liegt zwischen 1 und 20 ms.
Sehen Sie sich das Video an, das den Herstellungsprozess des Geräts detailliert zeigt.
Schritt 1: Herstellung der Leiterplatte
Zur Herstellung einer Leiterplatte können Sie Eagle-Dateien verwenden, die im Folgenden verfügbar sind.
Am einfachsten ist es, Boards beim Hersteller zu bestellen Leiterplatten. Zum Beispiel auf der Website pcbway.com. Hier können Sie 10 Boards für ca. 20 € erwerben.
Aber wenn Sie es gewohnt sind, alles selbst zu machen, dann verwenden Sie die mitgelieferten Diagramme und Dateien, um einen Prototyp einer Platine zu erstellen.
Schritt 2: Komponenten auf den Platinen installieren und die Leiter verlöten
Der Prozess des Installierens und Lötens von Komponenten ist recht standardisiert und einfach. Installieren Sie zuerst kleine Komponenten und dann größere.
Tipps Schweißelektrode aus hartem Material Kupferkabel mit einem Querschnitt von 10 Quadratmillimetern. Verwenden Sie für Kabel flexible Kabel. Kupferkabel mit einem Querschnitt von 16 Quadratmillimetern.
Schritt 3: Fußschalter
Zum Fahren Schweißgerät Sie benötigen einen Fußschalter, da beide Hände zum Festhalten der Schweißdrahtspitzen verwendet werden.
Zu diesem Zweck habe ich genommen Holzbox, in dem der oben genannte Schalter eingebaut war.
Ein Bekannter kam, brachte zwei LATRs mit und fragte, ob es möglich sei, daraus einen Spotter zu machen? Wenn man eine ähnliche Frage hört, fällt einem normalerweise eine Anekdote ein, wie ein Nachbar einen anderen fragt, ob er Geige spielen kann, und als Antwort hört er „Ich weiß es nicht, ich habe es nicht versucht“ – also ich Ich habe die gleiche Antwort – ich weiß es nicht, wahrscheinlich „ja“, aber was ist ein „Spotter“?
Während der Tee kochte und kochte, hörte ich mir im Allgemeinen einen kurzen Vortrag darüber an, dass man nicht tun sollte, was man nicht tun sollte, dass man näher an den Menschen sein muss, dann werden sich die Menschen zu mir hingezogen fühlen, und Tauchen Sie auch kurz in die Geschichte der Autowerkstätten ein, illustriert mit köstlichen Geschichten aus dem Leben von „Chiropper“ und „Blechschmied“. Dann wurde mir klar, dass ein Spotter ein kleines „Schweißgerät“ ist, das nach dem Prinzip einer Punktschweißmaschine funktioniert. Wird zum „Ergreifen“ von Metallscheiben und anderen kleinen Gegenständen verwendet Befestigungselemente an die verbeulte Karosserie, mit deren Hilfe das verformte Blech anschließend begradigt wird. Stimmt, es gibt auch „ Rückwärtshammer„wird benötigt, aber sie sagen, dass dies nicht mehr mein Anliegen ist – nur der elektronische Teil der Schaltung wird von mir benötigt.“
Nachdem wir uns die Spotter-Schaltkreise online angesehen hatten, wurde klar, dass wir ein One-Shot-Gerät brauchten, das den Triac für kurze Zeit „öffnet“ und den Leistungstransformator mit Netzspannung versorgt. Die Sekundärwicklung des Transformators sollte eine Spannung von 5-7 V mit einem Strom erzeugen, der ausreicht, um die Unterlegscheiben zu „ergreifen“.
Um einen Triac-Steuerimpuls zu erzeugen, verwenden Sie verschiedene Wege– von der einfachen Kondensatorentladung bis zum Einsatz von Mikrocontrollern mit Synchronisation auf die Netzspannungsphasen. Uns interessiert die einfachere Schaltung – sei es „mit einem Kondensator“.
Durchsuchungen „im Nachttisch“ ergaben, dass es neben passiven Elementen auch passende Triacs und Thyristoren sowie viele andere „Kleinigkeiten“ gibt – Transistoren und Relais für unterschiedliche Betriebsspannungen ( Abb.1). Schade, dass es keine Optokoppler gibt, aber Sie können versuchen, einen Koin ein kurzes „Rechteck“ zusammenzubauen, einschließlich eines Relais, das mit seinem Schließkontakt den Triac öffnet und schließt.
Außerdem haben wir bei der Ersatzteilsuche mehrere Netzteile mit DC-Ausgangsspannungen von 5 bis 15 V gefunden – wir haben uns für ein Industrienetzteil aus „sowjetischen“ Zeiten namens BP-A1 9V/0,2A entschieden ( Abb.2). Bei Belastung mit einem 100-Ohm-Widerstand erzeugt das Netzteil eine Spannung von etwa 12 V (es stellte sich heraus, dass diese bereits umgewandelt war).
Wir wählen die Triacs TS132-40-10, ein 12-Volt-Relais aus dem verfügbaren elektronischen „Müll“ aus, nehmen mehrere KT315-Transistoren, Widerstände und Kondensatoren und beginnen mit dem Prototypenbau und dem Testen der Schaltung (auf Abb. 3 einer der Einrichtungsphasen).
Das Ergebnis wird in angezeigt Figur 4. Alles ist ganz einfach: Wenn Sie die Taste S1 drücken, beginnt sich der Kondensator C1 aufzuladen und an seinem rechten Anschluss erscheint eine positive Spannung, die der Versorgungsspannung entspricht. Diese Spannung wird, nachdem sie den Strombegrenzungswiderstand R2 passiert hat, der Basis des Transistors VT1 zugeführt, dieser öffnet und die Wicklung des Relais K1 wird mit Spannung versorgt, wodurch die Kontakte des Relais K1.1 geschlossen werden. Öffnungs-Triac T1.
Während sich der Kondensator C1 auflädt, nimmt die Spannung an seinem rechten Anschluss allmählich ab und wenn sie einen Wert erreicht, der unter der Öffnungsspannung des Transistors liegt, schließt der Transistor, die Relaiswicklung wird stromlos und der offene Kontakt K1.1 stoppt versorgt die Steuerelektrode des Triacs mit Spannung und schließt am Ende der Stromhalbwelle der Netzspannung. Um die Impulse zu begrenzen, die beim Loslassen der Taste S1 und beim Abschalten der Relaiswicklung K1 auftreten, sind die Dioden VD1 und VD2 eingebaut.
Im Prinzip funktioniert alles so, aber bei der Überwachung der Zeit des offenen Zustands des Triacs stellte sich heraus, dass dieser ziemlich viel „läuft“. Es scheint, dass sie selbst unter Berücksichtigung möglicher Änderungen aller Ein-Aus-Verzögerungen in elektronischen und mechanischen Schaltkreisen nicht mehr als 20 ms betragen sollte, tatsächlich stellte sich jedoch heraus, dass sie um ein Vielfaches länger war, und außerdem dauert der Impuls 20 ms -40 ms länger und dann alle 100 ms.
Nach ein wenig Experimentieren stellte sich heraus, dass diese Änderung der Impulsbreite hauptsächlich auf eine Änderung des Versorgungsspannungspegels der Schaltung und den Betrieb des Transistors VT1 zurückzuführen ist. Der erste wurde „geheilt“, indem ein einfacher parametrischer Stabilisator in das Netzteil eingebaut wurde, der aus einem Widerstand, einer Zenerdiode und einem Leistungstransistor bestand ( Abb.5). Und die Kaskade am Transistor VT1 wurde durch einen Schmitt-Trigger an 2 Transistoren und den Einbau eines zusätzlichen Emitterfolgers ersetzt. Das Diagramm hatte die in gezeigte Form Abbildung 6.
Das Funktionsprinzip bleibt gleich, es wurde die Möglichkeit hinzugefügt, die Impulsdauer über die Schalter S3 und S4 diskret zu ändern. Der Schmitt-Trigger ist auf VT1 und VT2 montiert, seine „Schwelle“ kann geändert werden in kleinen GrenzenÄndern des Widerstandswerts der Widerstände R11 oder R12.
Beim Prototyping und Testen der Funktionsweise des elektronischen Teils des Spotters wurden mehrere Diagramme erstellt, anhand derer Zeitintervalle und die daraus resultierenden Verzögerungen von Kanten beurteilt werden können. Zu diesem Zeitpunkt verfügte die Schaltung über einen Zeitkondensator mit einer Kapazität von 1 μF und die Widerstände R7 und R8 hatten einen Widerstandswert von 120 kOhm bzw. 180 kOhm. An Abbildung 7 Oben zeigt den Zustand der Relaiswicklung, unten die Spannung an den Kontakten beim Schalten eines an +14,5 V angeschlossenen Widerstands (die Datei zur Ansicht durch das Programm befindet sich im archivierten Anhang zum Text, die Spannungen wurden über den Widerstand gemessen Teiler mit zufälligen Teilungskoeffizienten, daher stimmt die „Volt“-Skala nicht. Die Dauer aller Relaisstromimpulse betrug ca. 253...254 ms, die Kontaktschaltzeit betrug 267...268 ms. „Expansion“ ist mit einer Verlängerung der Stillstandszeit verbunden – das lässt sich daran erkennen Bilder 8 Und 9 beim Vergleich der Differenz, die auftritt, wenn Kontakte geschlossen und geöffnet sind (5,3 ms vs. 20 ms).
Um die zeitliche Stabilität der Impulsbildung zu überprüfen, wurden vier aufeinanderfolgende Schaltungen unter Kontrolle der Spannung in der Last durchgeführt (Datei in derselben Anwendung). Auf eine verallgemeinerte Abbildung 10 Es ist ersichtlich, dass alle Impulse in der Last eine ziemlich ähnliche Dauer haben – etwa 275...283 ms – und davon abhängen, wo die Halbwelle der Netzspannung zum Zeitpunkt des Einschaltens auftritt. Diese. Die maximale theoretische Instabilität überschreitet nicht die Zeit einer Halbwelle der Netzspannung - 10 ms.
Bei der Einstellung von R7 = 1 kOhm und R8 = 10 kOhm mit C1 = 1 μF konnte eine Impulsdauer von weniger als einer Halbwelle der Netzspannung erreicht werden. Bei 2 µF - von 1 bis 2 Perioden, bei 8 µF - von 3 bis 4 (Datei im Anhang).
IN endgültige Version Spotter, Teile mit den angegebenen Werten Abbildung 6. Was an der Sekundärwicklung des Leistungstransformators passiert ist, ist in dargestellt Abbildung 11. Die Dauer des kürzesten Impulses (der erste in der Abbildung) beträgt etwa 50...60 ms, der zweite - 140...150 ms, der dritte - 300...310 ms, der vierte - 390...400 ms (mit einer Zeitkondensatorkapazität von 4 μF, 8 μF, 12 μF und 16 μF).
Nach der Überprüfung der Elektronik geht es nun an die Hardware.
Als Leistungstransformator wurde ein 9-Ampere-LATR verwendet (rechts). Reis. 12). Seine Wicklung besteht aus Draht mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm ( Abb.13) und der Magnetkreis hat Innendurchmesser, ausreichend zum Aufwickeln von 7 Windungen von 3 parallel gefalteten Aluminiumreifen mit einem Gesamtquerschnitt von ca. 75-80 mm².
Wir zerlegen den LATR sorgfältig, nur für den Fall, dass wir die gesamte Struktur auf dem Foto „reparieren“ und die Schlussfolgerungen „kopieren“ ( Abb.14). Es ist gut, dass der Draht dick ist – es ist praktisch, die Windungen zu zählen.
Überprüfen Sie nach der Demontage sorgfältig die Wicklung, reinigen Sie sie mit einem Pinsel mit harten Borsten von Staub, Schmutz und Graphitrückständen und wischen Sie sie ab weiche Kleidung leicht mit Alkohol angefeuchtet.
Wir löten eine Glassicherung mit fünf Ampere an Klemme „A“, schließen den Tester an die „mittlere“ Klemme der Spule „G“ an und legen eine Spannung von 230 V an die Sicherung und die „unbenannte“ Klemme an. Der Tester zeigt eine Spannung von etwa 110 V an. Nichts brummt oder wird heiß – wir können davon ausgehen, dass der Transformator normal ist.
Dann umwickeln wir die Primärwicklung mit Fluorkunststoffband mit einer solchen Überlappung, dass wir mindestens zwei oder drei Lagen erhalten ( Abb.15). Danach wickeln wir eine Test-Sekundärwicklung mit mehreren Windungen mit einem flexiblen Draht in Isolierung. Durch Anlegen von Strom und Messen der Spannung an dieser Wicklung bestimmen wir benötigte Menge Umdrehungen, um 6...7 V zu erhalten. In unserem Fall stellte sich heraus, dass bei Anlegen von 230 V an die Klemmen „E“ und „unbenannt“ mit 7 Umdrehungen am Ausgang 7 V erhalten werden. Wenn Strom an „A“ und „unnamed“ angelegt wird, erhalten wir 6,3 V.
Für die Sekundärwicklung wurden „sehr gebrauchte“ Aluminium-Sammelschienen verwendet – sie wurden aus einem alten Schweißtransformator entnommen und hatten an manchen Stellen überhaupt keine Isolierung. Um zu verhindern, dass die Kurven miteinander kurzgeschlossen werden, mussten die Reifen mit Sichelband umwickelt werden ( Abb.16). Die Wicklung erfolgte so, dass zwei oder drei Beschichtungsschichten entstanden.
Nach dem Aufwickeln des Transformators und der Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltung auf dem Schreibtisch wurden alle Teile des Spotters in ein passendes Gehäuse eingebaut (es sieht aus, als wäre es auch von einer Art LATR - Abb.17).
Die Anschlüsse der Sekundärwicklung des Transformators werden mit M6-M8-Schrauben und -Muttern geklemmt und zur Frontplatte des Gehäuses herausgeführt. An diesen Bolzen auf der anderen Seite der Frontplatte sind Stromkabel befestigt, die zur Karosserie und zum „Rückwärtshammer“ führen. Aussehen in der Phase der Hausinspektion wird gezeigt Abbildung 18. Oben links befinden sich die Netzspannungsanzeige La1 und der Netzschalter S1, rechts der Impulsspannungsschalter S5. Es schaltet die Verbindung zum Netzwerk entweder von Anschluss „A“ oder Anschluss „E“ des Transformators um.
Abb.18 
Unten befindet sich ein Anschluss für den S2-Taster und die Sekundärwicklungsleitungen. Ganz unten im Gehäuse, unter dem aufklappbaren Deckel, sind Impulsdauerschalter verbaut (Abb. 19).
Alle anderen Elemente der Schaltung sind an der Unterseite des Gehäuses und der Frontplatte befestigt ( Abb.20, Abb.21, Abb.22). Es sieht zwar nicht sehr schick aus, aber das Hauptziel bestand hier darin, die Länge der Leiter zu reduzieren, um den Einfluss elektromagnetischer Impulse auf den elektronischen Teil der Schaltung zu verringern.
Die Leiterplatte war nicht verdrahtet – alle Transistoren und deren „Verrohrung“ waren angelötet Steckbrett aus Fiberglas, mit in Quadrate geschnittener Folie (sichtbar auf Abb.22).
Netzschalter S1 - JS608A, der das Schalten von 10-A-Strömen ermöglicht („gepaarte“ Klemmen sind parallel geschaltet). Es gab keinen zweiten solchen Schalter, also wurde S5 als TP1-2 installiert, seine Anschlüsse sind ebenfalls parallel geschaltet (wenn man ihn bei ausgeschaltetem Netzstrom verwendet, kann er ziemlich große Ströme durch sich selbst leiten). Impulsdauerschalter S3 und S4 - TP1-2.
Taste S2 – KM1-1. Der Anschluss zum Anschließen der Tastenkabel ist COM (DB-9).
Indikator La1 - TN-0,2 in den entsprechenden Einbauarmaturen.
An Zeichnungen 23, 24 , 25 Es werden Fotos gezeigt, die bei der Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Spotters aufgenommen wurden. Eine Möbelecke mit den Maßen 20 x 20 x 2 mm wurde an ein 0,8 mm dickes Weißblech (Montageplatte aus einem Computergehäuse) punktgeschweißt. Verschiedene Größen„Ferkel“ auf Abb.23 Und Abb.24– dies bei unterschiedlichen „Koch“-Spannungen (6 V und 7 V). In beiden Fällen wird die Möbelecke dicht verschweißt.
An Abb.26 gezeigt Rückseite Platte und man sieht, dass es sich durch und durch erhitzt, die Farbe verbrennt und abfliegt.
Nachdem ich den Spotter einem Freund gegeben hatte, rief er etwa eine Woche später an und sagte, er habe einen umgekehrten „Hammer“ gemacht, ihn angeschlossen und die Funktion des gesamten Geräts überprüft – alles ist in Ordnung, alles funktioniert. Es stellte sich heraus, dass im Betrieb keine Langzeitimpulse erforderlich sind (d. h. die Elemente S4, C3, C4, R4 können weggelassen werden), es besteht jedoch die Notwendigkeit, den Transformator „direkt“ an das Netzwerk anzuschließen. Soweit ich weiß, geschieht dies, damit die Oberfläche des verbeulten Metalls mithilfe von Kohlenstoffelektroden erhitzt werden kann. Es ist nicht schwierig, die Stromversorgung „direkt“ bereitzustellen – sie haben einen Schalter installiert, mit dem Sie die „Strom“-Klemmen des Triacs schließen können. Der nicht ausreichend große Gesamtquerschnitt der Kerne in der Sekundärwicklung ist etwas verwirrend (Berechnungen zufolge ist mehr erforderlich), aber da mehr als zwei Wochen vergangen sind und der Besitzer des Geräts vor der „Schwäche von“ gewarnt wurde die Wicklung“ und rief nicht an, dann passierte nichts Schlimmes.
Bei Experimenten mit der Schaltung wurde eine Version eines Triacs getestet, der aus zwei T122-20-5-4-Thyristoren zusammengesetzt war (sie sind in zu sehen). Abbildung 1 Im Hintergrund). Der Anschlussplan ist in dargestellt Abb.27, Dioden VD3 und VD4 - 1N4007.
Literatur:
- Goroshkov B.I., „ Elektronische Geräte", Moskau, "Radio und Kommunikation", 1984.
- Massenradiobibliothek, Ya.S. Kublanovsky, „Thyristor devices“, M., „Radio and Communications“, 1987, Ausgabe 1104.
Andrey Goltsov, Iskitim.
Liste der Radioelemente
| Bezeichnung | Typ | Konfession | Menge | Notiz | Geschäft | Mein Notizblock | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zum Bild Nr. 6 | |||||||
| VT1, VT2, VT3 | Bipolartransistor | KT315B | 3 | Zum Notizblock | |||
| T1 | Thyristor und Triac | TS132-40-12 | 1 | Zum Notizblock | |||
| VD1, VD2 | Diode | KD521B | 2 | Zum Notizblock | |||
| R1 | Widerstand | 1 kOhm | 1 | 0,5 W | Zum Notizblock | ||
| R2 | Widerstand | 330 kOhm | 1 | 0,5 W | Zum Notizblock | ||
| R3, R4 | Widerstand | 15 kOhm | 2 | 0,5 W | Zum Notizblock | ||
| R5 | Widerstand | 300 Ohm | 1 | 2 W | Zum Notizblock | ||
| R6 | Widerstand | 39 Ohm | 1 | 2 W | Zum Notizblock | ||
| R7 | Widerstand | 12 kOhm | 1 | 0,5 W | Zum Notizblock | ||
| R8 | Widerstand | 18 kOhm | 1 | 0,5 W | |||