Точечная сварка для электроники
Обновлено: 24.04.2024
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
Компактные аппараты для точечной сварки аккумуляторов с Aliexpress
Много самодельщиков уже имеют у себя в хозяйстве аппараты для точечной сварки аккумуляторов. Но многие такой аппарат еще не купили. В первую очередь останавливает цена. Но в последнее время стоимость подобных аппаратов заметно снизилась, и позволить его может практически любой мастер. Я лично также пользуюсь сварочным аппаратом из подборки ниже, и очень доволен что приобрел его (DX10). Скажу больше, мой аппарат для сварки даже уже окупил себя несколько раз. Поэтому предлагаю читателям ознакомиться с недорогими вариантами сварочных аппаратов, которые точно пригодятся любому домашнему и не только мастеру.
Аппарат для точечной сварки Mini 6
Благодаря отсутствию дисплея, цена у Mini 6 очень доступна. Но при этом аппарат имеет встроенную батарею на 6500mAh, мощность до 650А и может варить ленту толщиной 0.1-0.12mm (Скорее всего 0.12мм он нормально не проварит, но тонкую ленту вполне должен осилить) Сам аппарат выполнен в форме компактной коробки, которая не займет место на столе. Такой вариант можно брать для нечастой работы, когда нет необходимости по сборке ответственных сборок.
Аппарат для точечной сварки Spot Welder Pro
Spot Welder Pro это еще один бесдисплейный аппарат для точечной сварки. От варианта выше его отличает наличие USB порта, через который можно заряжать любые девайсы (использовать аппарат как Powerbank) и еще этот аппарат можно заряжать через встроенный Type-C порт на задней панели, что очень сильно упрощает процесс зарядки. В остальном же, характеристики такие же, как и у Mini 6: встроенная батарея на 6500mAh, мощность до 650А и может варить ленту толщиной 0.1-0.12mm. Обратите внимание, продавец в подарок даёт USB шнур и небольшую катушку никелевой ленты. На фото катушка выглядит большой, но на самом деле её не так много.
Аппарат для точечной сварки DX10
В отличии от вариантов выше, у DX10 уже есть OLED дисплей, на котором можно наглядно контролировать выставленные мощность и импульс, а также процент заряда. К тому же здесь встроенная батарея имеет ёмкость 10600mAh, что по заверениям продавца должно хватить на 1000 импульсов без подзарядки (но я лично в этом сомневаюсь, либо эти импульсы будут такими, что смогут сварить только фольгу) Также у данного сварочного аппарата мощность может достигать 800А, и он может варить ленту уже до 0.3мм. На корпусе также имеется USB порт, для использования аппарата как powerbank, ну а зарядить его можно через встроенный Type-C порт. Примечательно что в характеристиках указано о 20 уровнях мощности и 20 уровнях длительности импульса. Что может быть полезно для важной работы (не переварить и не недоварить)
Простой аппарат для точечной сварки
Работа устройства очень проста. При нажатии на кнопку, которая установлена на сварочной вилке, происходит зарядка конденсаторов до 30 В. После этого на сварочной вилке появляется потенциал, так как конденсаторы подключены параллельно вилке. Для того чтобы сварить металлы соединяем их и прижимаем вилкой. При замыкании контактов происходит короткое замыкание, в результате чего проскакивают искры и металлы свариваются между собой.
Сборка аппарата для сварки
Припаиваем конденсаторы между собой.
Делаем сварочную вилку. Для этого берем два отрезка толстой медной проволоки. И припаиваем к проводам, изолируем места пайки изолентой.
Корпусом вилки будет служить алюминиевая трубка с пластиковой заглушкой, через которую будут торчать сварочные вывода. Чтобы вывода не проваливались, сажаем их на клей.
То есть к сварочной вилке идут четыре провода: два для сварочных электродов и два для кнопки.
Собираем устройство, припаиваем вилку и кнопку.
Измеряем напряжение на конденсаторах. Оно примерно равно 30 В, что вполне приемлемо.
Пробуем сваривать металлы. В принципе терпимо, учитывая то что я взял не совсем новые конденсаторы. Лента держится довольно неплохо.
Первое, что бросается в глаза, так это большее число конденсаторов, что существенно повышает мощность всего аппарата.
Далее, вместо кнопки – резистор сопротивлением 10-100 Ом. Я решил, что хватит с кнопкой баловаться – все заряжается само через 1-2 секунды. Плюс ко всему кнопка не залипает. Ведь ток мгновенного заряда также порядочный.
И третье это дроссель в цепи вилки, состоящий из 30-100 витков толстой проволоки на ферритовом сердечнике. Благодаря этому дросселю будет увеличено мгновенное время сварки, что повысит её качество, и будет продлена жизнь конденсаторов.
Конденсаторы, эксплуатирующийся в таком аппарате контактной сварки обречены на ранний выход из строя, так как такие перегрузки им не желательны. Но их с лихвой хватит на несколько сотен сварочных соединений.
Сморите видео сборки и испытаний
Читайте также: