Плата для точечной сварки аккумуляторов 18650

Обновлено: 15.05.2024

В жизни каждого «радиогубителя» возникает момент, когда нужно сварить между собой несколько литиевых аккумуляторов — либо при ремонте сдохшей от возраста АКБ ноутбука, либо при сборке питания для очередной поделки. Паять «литий» 60-ваттным паяльником неудобно и страшновато — чуть перегреешь — и у тебя в руках дымовая граната, которую бесполезно тушить водой.

Мне совершенно не хотелось ради нескольких сварок в год искать трансформатор, пилить его и перематывать. Хотелось найти ультрадешёвый и ультрапростой способ сваривать аккумуляторы электрическим током.

Мощный низковольтный источник постоянного тока, доступный каждому — это обычная б.у. АКБ от машины. Готов поспорить, что он у вас уже есть где-то в кладовке или найдётся у соседа.

дождаться морозов. Подойдите к бедолаге, у которого не заводится машина — он скоро побежит за новым свежим аккумулятором в магазин, а старый отдаст вам просто так. На морозе старая свинцовая АКБ может и плохо работает, но после заряда дома в тепле выйдет на полную ёмкость.

Чтобы сваривать аккумуляторы током от батареи, нам нужно будет выдавать ток короткими импульсами в считанные миллисекунды — иначе получим не сварку, а выжигание дыр в металле. Самый дешёвый и доступный способ коммутировать ток 12-вольтовой батареи — электромеханическое реле (соленоидное).

Проблема в том, что обычные автомобильные реле на 12 вольт рассчитаны максимум на 100 ампер, а токи короткого замыкания при сварке в разы больше. Есть риск, что якорь реле просто приварится. И тогда на просторах Алиэкспресс я наткнулся на мотоциклетные реле стартера. Подумалось, что если эти реле выдерживают ток стартера, причём много тысяч раз, то и для моих целей сгодится. Окончательно убедило вот это видео, где автор испытывает аналогичное реле:

Моё реле было куплено за 253 рубля и доехало до Москвы меньше, чем за 20 дней. Характеристики реле с сайта продавца:

Предназначено для мотоциклов с двигателем 110 или 125 кубов
Номинальный ток — 100 ампер сроком до 30 секунд
Ток возбуждения обмотки — 3 ампера
Рассчитано на 50 тыс. циклов
Вес — 156 граммов

Агрегат порадовал качеством — под контакты выведены два омеднённых резьбовых соединения, все провода — залиты компаундом для водонепроницаемости.

На скорую руку собрал «тестовый стенд», контакты реле замыкал вручную. Провод использовал одножильный, сечением 4 квадрата, зачищенные наконечники фиксировал клеммником. Для подстраховки снабдил одну из клемм к АКБ «страховочной петлёй» — если бы якорь реле решил бы пригореть и устроить короткое замыкание, я бы успел сдёрнуть клемму с АКБ за эту верёвку:

Испытания показали, что машинка работает на твёрдую пятёрку. Якорь очень громко стучит, а электроды дают чёткие вспышки; реле не пригорает. Чтобы не тратить никелевую полосу и не практиковаться на опасном литии, мучил лезвие канцелярского ножа. На фото вы видите несколько качественных точек и несколько передержанных:

Передержанные точки видны и на изнанке лезвия:

Едем дальше. Как показал эксперимент на лезвии, выдержать необходимую длину импульса для сварки вручную невозможно, надо делать управление от тактовой кнопки или на микроконтроллере.

Сначала нагородил простую схему на мощном транзисторе, но быстро вспомнил, что соленоид в реле хочет кушать аж 3 ампера. Порылся в ящике и нашёл взамен транзистору MOSFET IRF3205 и набросал простую схему с ним:

Схема довольно нехитрая — собственно, MOSFET, два резистора — на 1К и 10К, да диод, предохраняющий цепь от индуцированного соленоидом тока в момент обесточивания реле.

Сначала пробуем схему на фольге (с радостными щелчками жжёт дырки насквозь через несколько слоёв), потом достаём из загашника никелевую ленту для соединения аккумуляторных сборок. Коротко жмём кнопку, получаем громкую вспышку, и рассматриваем прожжённую дыру. Блокноту тоже досталось — прожгло не только никель, но и пару листов под ним :)

Даже сваренную двумя точками ленту разделить руками не выходит.

Очевидно, что схема работает, дело за тонкой настройкой «выдержки и экспозиции». Если верить экспериментам с осциллографом того же товарища с YouTube, у которого я подсмотрел идею с реле стартера, то на срыв якоря уходит около 21мс — от этого времени и будем плясать.

Пользователь Ютуба AvE тестирует скорострельность реле стартера в сравнении с SSR Fotek на осциллографе

Дополняем схему — вместо нажатий кнопки вручную доверим отсчёт миллисекунд Ардуине. Нам понадобятся:

Лучшие компоненты для создания точечной сварки своими руками с Алиэкспресс (для сварки аккумуляторов)

несколько вариантов сварки, трансформатор для свч, щупы-электроды, никилиевые пластины, корпуса батареек, квинбатерриез.

Для начала список рабочих купонов для Алиэкспресс

Aliexpress — купон $8 при покупке от $80 (начнет работать с 6 мая). Выбираем Saudi Arabia и кликаем сюда.

Акция — зажигаем фонарики. Дают купоны $20 при покупке от $120 (за 3 зажженных фонарика), $25/$120 (за 6 фонариков). Раз в день по фонарику, заходим и кликаем по LIGHT UP.

Купоны можно будет использовать с 6-го мая 10:00 МСК до 13 мая 09:59.

Самый простой вариант контактной сварки для создания недорогого варианта — на базе трансформатора от микроволновки и недорогих компонентов с Али.

На фото список необходимых деталей и схематичное соединение.

В лоте есть все необходимое плюс информация по сборке. Понадобится трансформатор от старой микроволновки.

Плата управления позволяет выставить мощность импульса сварки и его длительность. Тиристор в комплекте на 100А.

Цена от 500 рублей за плату. Есть полностью собранные варианты.

Компоновка чуть другая, этот будет проще разместить в корпусе. Существует готовая панелька под эту плату.

Это усовершенствованный вариант на STM8, дисплей подключается отдельно, дисплей сразу в корпусе под монтаж.

Подходит не только для машинок SUNKKO, но и для DIY вариантов. Расстояние контактов регулируется от 1 до 4 мм, ток до 500А.

Это недорогой вариант держателей, один из самых бюджетных на Али.

В основании цанговый зажим, очень удобно менять стержни для сварки. Это расходный материал.

В лоте 10 шт. Это медные заточенные стержни, которые зажимаются в рабочую часть аппарата для точечной сварки. По мере износа меняются.

Это специальная лента для соединения сборок аккумуляторов. В зависимости от толщины (0.1. 0.2 мм) и ширины от 5мм и шире предназначены для пропускания определенного тока. Чем толще и шире — тем мощнее сборка. Существуют простые ленты, ленты для соединения аккумуляторов в несколько рядов или под углом, а также уже нарубленные пластины для готовых сборок. Обратите внимание на держатели аккумуляторов 18650.

Ну и последний ингредиент — это силовой трансформатор. Беглый поиск по Али дал несколько вариантов, но дешевле брать по месту. Ищите с исправной первичной обмоткой — вторичная повышающая не нужна. Доматываете вторичную своим толстым проводом (20-30 квадратов и выше). Чем толще провод, тем лучше. 2-3 витка достаточно. Трансформатор должен обеспечивать 2-3 вольта на выходе и ток до 100А.

Готовые машинки для точечной сварки. Чтоб не заморачиваться.

Это полный комплект в корпусе, с щупами для сварки, регулировкой. Цена не сильно высокая.

Собственно говоря, для чего это нужно.

Для батарей самостоятельного изготовления можно приобрести готовые наборы: корпус, фурнитура, плата управления, контакты. Изготовление не составит труда. Как говорится, просто добавь элементы 18650.

Лучшие аккумуляторы формфактора 18650 для переделки шуруповертов, для питания мощных устройств и электронных сигарет. Подходят для ремонта электроскутеров, самокатов и велосипедов. Честная емкость 3000мАч, долговременный ток разряда до 30А. Низкий саморазряд, низкое внутреннее сопротивление. Официальный магазин Queenbattery

Контактная сварка для аккумуляторов 18650

Небольшая статья про самостоятельное изготовление аппарата для контактной сварки аккумуляторов (18650 и аналогичных). С помощью подобного устройства можно в домашних условиях ~~и из подручных материалов~~ сваривать и ремонтировать аккумуляторные батареи и сборки. Дешево, сердито и доступно каждому.

Приветствую всех!

Точечная сварка является разновидностью контактной сварки (источник).

Есть покупные варианты, тот же SUNKKO, но практически все варианты требуют доработки под свои материалы и нужны — увеличения тока, замены таймера и так далее. Проще самостоятельно изготовить вариант «под себя».

Преимущества — вы получаете заведомо функциональный вариант, с заложенными характеристиками. Какие вам нужны — такие и предусмотрите.
Базовые и проверенные варианты DIY строятся на базе мощного трансформатора (понижающего) и таймера с реле. Есть возможность сделать еще проще — просто электроды с питанием от автомобильного аккумулятора, но это не самый удобный вариант.

высокий ток сварки (до 600. 900А);
двойной импульс сварки;
подстройка длительности импульса (доли секунды);
питание платы без вспомогательного трансформатора;
открытая прошивка (Arduino) и возможность корректировки кода.

Плату управления можно найти в сборе, так и отдельно (печатную плату). Для самостоятельного изготовления печатной платы (ЛУТ) прикрепляю файл dot_svarka.lay6.

Дополнительно был куплен энкодер KY-040 для управления меню и внесения регулировок.

Для удобства был выбран OLED дисплей с диагональю 0,96" и шиной I2C (4pin). Этот вариант корректно работает с библиотеками Arduino, и внешне прилично выглядит. Можно использовать и другие варианты, при условии соответствующих правок.

Для подачи сигнала сварки используется кнопка или микропереключатель (концевик).
Подойдет и простая педалька, тут кому и что удобно. Это простое двухпроводное подключение.

Дополнительно потребуются провода, предохранители, вилка, коннекторы, вентилятор и так далее… Мелочевка, которую можно найти под рукой или в ближайшем радиомагазине. А у запасливого самодельщика должно быть в наличии.

Потребуются расходные материалы, например, никелевая лента для сварки элементов.

Есть неплохая модель 3D-печатной ручки для контактной сварки (Spot Welder Handle ZBU-4.2 w/button).

Сборка устройства не является затруднительной. Наиболее затратно для меня было найти хороший мощный понижающий трансформатор. Один из самых доступных вариантов — трансформатор от СВЧ-печи, вместо вторичной повышающей обмотки которого наматывается 1,5. 2 витка толстого медного провода (сечение 50. 70 кв. мм).

Сознательно не пишу про корпус устройства — никаких особых требований нет. Обычно используют корпуса для РЭА или от старых устройств. От себя могу порекомендовать экранировать корпус изнутри от помех импульса, а также предусмотреть вентилятор охлаждения трансформатора, который прилично нагревается при длительной работе.

Схема платы сварки выглядит следующим образом.

После сборки лучше всего провести тесты и определить оптимальные значения длительности импульса. В моем случае использован медный провод 6 кв. мм в качестве электродов.

Двойной импульс проваривает хорошо, длительность подбираем в зависимости от толщины ленты. На отрыв держит не хуже заводской сварки.

Теперь можно без проблем собрать большую батарею для электровелосипеда, отремонтировать батарею для гироскутера и модернизировать шуруповерт.

Аппарат точечной сварки из СВЧ

Для правильной сборки батареи из аккумуляторов 18650 решил собрать аппарат точечной сварки из трансформатора от СВЧ. Конструкция простая, много статей в интернете. Я решил собирать с платой управления, с возможностью контроля времени импулься и силы. Для этого заказал плату с алиэкспресса. Трансформатор купил на авито, провод КГ 1х50 (2 м) купил в электроцентре.
Начал удалять высоковольтную обмотку. Сначала стамеской срезал одну сторону:

Затем также срезал другую сторону, оставшуюся часть засверлил и выбил. Убрал шунты между обмоток.

Намотал один виток кабеля 50 квадрат на трансформатор (больше не уместилось). Напряжение вторичной обмотки получилось ~1,7 В. Затем все собрал на доске

Сварные электроды сделал из одножильного кабеля 6 квадрат, муфты и болтов из нержавейки. В муфте нарезал резьбу и болтами зажал медную жилу.

Для питания платы управления нужно было переменное напряжение 9-12 Вольт. Для этого купил на авито древний блок питания и вынул из него трансформатор.

Аппарат заработал, но никелевую полосу не получалось нормально приварить. Нужен был долгий импульс, который приводил к сильному нагреву полосы и аккумулятора.
Подумав над тем, что не так, решил, что недостаточное напряжение вторичной обмотки, и решил перемотать вторичную обмотку, чтобы сделать два полных витка. Для этого снял изоляцию с кабеля и затянул жилу в термоусадку. Благодаря этой манипуляции поместился еще один виток на трансформаторе. Напряжение вторичной обмотки поднялось примерно до 3 В.

Собрал все снова

Попробовал — и вуаля! Пластинка приварилась как положено на минимальном временном интервале (20 мс).
На доске аппарат выглядел мягко говоря не очень здорово, поэтому решил сделать для него корпус из компьютерного блока питания.
Распечатал трафарет для кнопок платы управления

Выпилил и высверлил отверстия

Места в корпусе оказалось слишком мало, поэтому пришлось размещать все очень плотно

Изначально хотел вентилятор убрать и заглушить отверстие пластиной алюминия, но трансформатор был больше, чем корус. Ничего дельного не придумал, как закрыть торчащий трансформатор, и решил просто на длинных винтах сбоку прикрепить вентилятор. Чтобы он не был декорацией, взял остаток блока питания (диодный мост с конденсатором) и подключил к нему вентилятор.

Подключил педаль с алиэкспресса через разъем.
Вот что в итоге получилось:

Таймер для контактной сварки

Когда то я озадачился созданием точечной сварки своими руками для соединения аккумуляторов 18650. Сначала был собран таймер на 555, потом на микроконтроллере pic16f628a. Для него была написана самодельная прошивка, управление энкодером с нажатием, от 0.01 сек до 10 сек и до 10 импульсов. Но этот аппарат точечной сварки давно продан и мне нужно было чем то сваривать аккумуляторы 18650. Для этого на aliexpress был заказан этот таймер за 11.14$ или около 700 российских руб.
Приехало чуть быстрее чем за месяц.
Посмотрим что он из себя представляет.

Что такое контактная сварка?
Берем большой транс, чтоб пробки в квартире не выбивало (от микроволновки например). Срезаем вторичку, первичка на 220 остаётся. Выбираем шунт. Вместо тысяч витков старой вторички запихиваем 2-5 витков толстого провода. Для сварки аккумов можно 3-5 витков сечением 35мм. Для более толстых пластин и проволоки 2 витка сечением 70-120мм. Оконцовываем толстые проводки. Крепим к концам провода электроды в зависимости от задачи. И если подать на первичку транса 220 вольт, то во вторичке пойдет ток в районе 1000А, который разогревает место контакта электродов с металлом. Если это толстое железо или проволока то выдержка обычно большая, несколько секунд и можно просто подавать 220 вольт на транс через автомат или любым другим ручным методом. Если же варить круглые литиевые аккумы, то там тонкие пластины 0.1-0.3мм и нужны очень короткие выдержки, при этом они должны быть одинаковыми для повторяемости результатов. Прожиг аккумуляторов недопустим, разгерметизация банки — банка на выброс. Вот для замены автомата или кнопки, для того чтоб точно выставить короткую выдержку и применяется этот таймер.
Для тех, кто мало представляет что это такое и с чем его едят, можно почитать:
мой прошлый обзор
или обзор от Yurok

Упаковано хорошо, картонная коробочка и внутри плата под несколькими слоями вспененного полиэтилена. Если играть коробкой в футбол то ничего не повредится.
Внутри плата с хорошего качества.

Микросехема контроллера от STMicroelectronics STM8S003F3, триггер Шмитта 74hc14d, оптрон moc3021 и pc817, симистор BTA41600B, стабилизатор lm317k диоды и прочая обвязка.

Силовой симистор желательно прикрутить на радиатор через термопасту. Можно прикрутить его прямо на корпус контактной сварки, но тогда это нужно делать через изолятор. Слюдяная прокладка и изолятор на винт крепления. Плата разделена на две части белой полосой — та часть, которая ближе к симистору, находится под опасным напряжением 220 вольт. Китайские иероглифы возле этой полосы как раз об этом говорят. Большая часть платы контактной сварки находится под низким напряжением и безопасна.

Расшифровка надписей возле светодиодов по порядку от ручек регуляторов:
— Состояние. Светит когда есть питание.
— Статус. Мигает в норме и горит когда подключено постоянное напряжение. При питании постоянным напряжением плата работать не будет.
— Педаль. Тухнет когда нажата педаль.
— Триггер. Светит пока открыт симистор и идет сварка.

Выносной дисплей таймера для точечной сварки содержит несколько светодиодных семисегментных индикаторов, драйвер LED семисегментного индикатора TM1650, и обвязку к нему.

Для работы контактной сварки кроме этой платы таймера нужны:

— Питающий трансформатор на переменное напряжение 9-12в. От постоянки плата не работает. Не видит импульсы сети. Должен мигать второй слева светодиод, от постоянки он не мигает. Большая мощность трансформатора не нужна, от него питается только логика. Зарядка от сотового не подойдет. Готовый подходящий транс есть у этого же продавца. Нужно выбрать версию 220в, стоит меньше 6$ или 370 руб.
— Педаль или кнопка. Что то, что будет замыкать контакты на плате. Нормально разомкнутая.
Готовая педаль от продавца стоит примерно столько же.
— Трансформатор контактной сварки. Силовая часть то есть. Ну если вы интересуетесь такой платой то наверное знаете что это такое. Это трансформатор с первичной обмоткой на 220В и вторичной на низкое напряжение (1-6В) и большой ток (100-1000А). Этот ток и варит.
Этот таймер коммутирует первичку, то есть дает напряжение на первичную обмотку силового трансформатора сварки. Аналогично вместо этого таймера можно поставить просто выключатель — при включении выключателя сварка будет варить, пока включен включатель. Но для сварки аккумуляторов 18650 нужен очень короткий импульс (0.01-0.1 сек), иначе прожигается металл аккумулятора. Так же нужно постоянство результатов, то есть все выдержки точечной сварки должны быть строго одинаковы. Такие условия — выдержки в доли секунды и повторяемость выдержек — невозможно реализовать вручную, по этому я купил этот таймер точечной сварки.
Педаль и транс есть у этого же продавца, силовой трансформатор для точечной сварки можно взять от микроволновки или больший по размеру. Трансформатор тяжелый, с китая заказывать дорого. Можно поискать нерабочую микроволновку или старую на барахолке за малые деньги. Или спрашивать в мастерских по ремонту бытовой техники.

Работа таймера:

Подключаем трансформатор питания (переменка 9-12В) и педаль к соответствующим клеммникам, провода, идущие на силовой трансформатор микроволновки, припаиваются. На плате две ручки — левая для регулировки выдержки времени сварки, правая для регулировки тока. На выносном табло видно цифры, аналогично показывающие слева — выдержку времени и справа — ток. Выдержка времени сварки регулируется от 1 до 50, 1 это один период сети то есть 0.02 секунды. То есть таймер может задавать выдержки до 50*0.02 = 1 секунды. Ток сварки регулируется от 30 до 99.

При нажатии педали микроконтроллер отслеживает напряжение в сети 220 вольт, при пике или нижней части синусоиды дает сигнал на симистор. Пока открыт тиристор, идет ток через первичку сварочного трансформатора и идет сварка. Плата срабатывает как электронный выключатель, ключ.
При значении времени 1 на дисплее и значении тока 99 таймер включает симистор на 20 мс, на один период сети. Если нужно меньше, то можно уменьшить ток правым регулятором и контроллер откроет симистор не на полную синусоиду, а только на ее часть.

Я снял осциллограммы с вторичной обмотки сварочного трансформатора на разных значениях тока и выдержках, их можно увидеть на фото ниже:

мой осциллограф не супер качества, любительский, по этому привожу фото с отзывов али — как это должно выглядеть на экране осциллографа:

Смысл регулировки тока в том, что если трансформатор слишком мощный для сварки аккумуляторов 18650 и прочих похожих, а выдержка времени в 0.02 сек слишком большая и прожигает пластину или аккумы, то можно еще понизить ток — импульс станет слабее и аккумуляторы не будет прожигать.
Я попробовал варить пластину никеля на выдержке 1 и токах от 30 (самые правые) до 99 (левее) результат явно виден. Это можно увидеть на фото ниже.
Пластина шириной 8 мм, толщина 0.15 мм.

Последние две пробы сварки я пробовал сделать на большой выдержке и малом токе. При выдержке 10 и 30 и токе 30 — пластина греется, даже меняет цвет но не приваривается. Для сварки тонких никелевых пластин лучше короткий импульс большим током чем длинный импульс но с слабым током.

Последние точки слева, одна из них сквозная, сделаны как раз на выдержках 10 и 30 и малом значении тока сварки 30.
Все это можно наглядно увидеть в видеоверсии обзора ниже:

В общем плата контактной сварки мне понравилась, есть 50 настроек времени от 0.02 сек до 1 сек и при этом еще 70 градаций тока. Контроллер платы отслеживает периоды сети и включает таймер в период максимума или минимума синусоиды, что гарантирует одинаковые результаты сварки и отличную повторяемость сварки аккумуляторов 18650.
Рекомендую этот таймер для создания точечной сварки из микроволновки своими руками.
Если же необходим более мощный сварочник, споттер для сварки машин то у продавца есть этот же таймер с более мощным симистором на 100А, это будет дешевле, чем покупать отдельно симистор на 100А и плату.

Читайте также: