Точечная сварка из блока питания
Обновлено: 20.09.2024
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:
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
Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора
Наверняка, при работе с аккумуляторами по их замене, вам требовалась контактная сварка. Так как литии-ионные батареи очень нежелательно паять обычным припоем, есть опасность перегрева. Покупать или мастерить дорогостоящее оборудование для двух-трех случаев точно не выгодно и затратно. А вот такой аппарат для контактной сварки доступен абсолютно каждому. Ведь он по сути состоит всего из одной детали, под названием - суперконденсатор.
Это почти такой же конденсатор, только высокой емкости. Обладающий всеми теми же плюсами, что и обычный конденсатор.
Понадобится
- .
- Толстая проволока, сечением не менее 2 кв. мм.
Изготовление простейшего аппарата для контактной сварки из суперконденсатора
Выпрямляем их кусачкам или плоскогубцами, чтобы они были очень ровные. Теперь с одной стороны у каждого отрезка напильником зачищаем край, снимая лаковую изоляцию.
Напряжение не должно превышать 2,7 В. Хотя, как видите на фото, у меня оно больше на одну десятую. Это конечно не критично, но лучше не рисковать.
Контактная сварка
Теперь разберемся как сваривать. Поскольку наш аппарат до невозможности простой, он не может регулировать длину импульсов. Вся задача тем самым ложится на вас. Поэтому выдержку придется делать интуитивно.
Вот пример, как припаять металлическую полоску к батарейке. Кладем полоску на батарейку. Теперь подносим контакты аппарата и тем самым быстро замыкаем его.
Все надежно и точно не отвалится. Главный упор делайте на тренировки, а дальше все пойдет как по маслу. Одной зарядки ионистора хватит на десяток таких сварок.
Смотрите видео
Простой аппарат для контактной сварки
Это инструкция (руководство) о том, как сделать из испорченной микроволновой печи дешёвый удобный и портативный аппарат для точечной сварки металла.
Пожалуйста, обратите внимание на то, что это опасно, об этом свидетельствует надпись изображённая на трансформаторе: «ОПАСНО, ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ», примите все возможные меры предосторожности, выполняя следующие инструкции:
Материалы
Мизерная стоимость этой точечной сварки может быть вообще уменьшена до нуля, если вы найдёте следующие комплектующие, не прибегая к покупке:
1. Очень старая микроволновая печь – можно найти на свалке.
2. Деревянная доска.
3. Т-образные кронштейны.
4. Винты.
5. Кабель диаметром 1см с твердым сердечником, подойдёт и многожильный, но убедитесь, что каждая нить имеет диаметр минимум 1 мм.
6. Прочие деревообрабатывающие инструменты и электрические соединители.
7. 3-х контактные разъёмы (по желанию).
8. Металлическая перемычка для крепления длинной минимум 15см (по желанию).
9. Разъём от блока питания ПК (по желанию).
10. Клеммник (внутренний диаметр 1 см).
Вынимаем трансформатор из микроволновки
Этот шаг описывает как достать трансформатор из микроволновой печи
1. Разберите микроволновую печь, не касаясь никаких элементов на печатных платах.
2. Найдите высоковольтный конденсатор, он должен быть прикреплён к конденсатору и выглядеть как магазин от пистолета с 2 проводами, выходящими из одного конца.
3. Выполните короткое замыкание конденсатора при помощи отвёртки. ВНИМАНИЕ: СМОТРЕТЬ НА ЭТО НЕ НУЖНО, ИСКРА ОЧЕНЬ ЯРКАЯ, МОЖЕТЕ ПОВРЕДИТЬ ЗРЕНИЕ.
4. Снимите трансформатор.
Строение аппарата контактной сварки
Вся эта конструкция изготовлена из одной деревянной доски и единственная модификация, которую в неё необходимо внести состоит в разрезании доски до определённой длины, таким образом, чтобы все части имели одинаковую высоту.
Как видно из рисунка, две средние части образуют основание, на которое крепится трансформатор, между ними находится разъем питания блока питания.
На передней панели расположены две длинные части, соединенные T-образными кронштейнами (не затягивайте верхние винты, это должно быть гибкое соединение).
На переднем конце не хватает двух электродов, прикрепите их внизу длинной детали, длинную деталь прикрепите к короткой для дополнительной стабильности и поддержки.
Электроды
Любой, кто имеет опыт в сварке, знает, что при экстремальных температурах электроды расплавляются очень быстро, я ломал голову над решением этой проблемы и понял, что заземляющий штырь 3-контактных штепселей можно использовать в качестве электродов, они широко доступны и стоят копейки, а затем разработал способ прикрепления их к сварочному оборудованию и стратегию по замене (чтобы их можно было заменить так же легко, как сверло у дрели). Ниже приведен пример создания собственных электродов для этого агрегата:
1. Разделите 2 3х-контактных штепселя и извлеките штыри заземления (самый длинный штифт).
2. Разделите две части клеммной колодки и соберите металлические детали.
3. Закрутите штифт заземления в кусок медного лома и поместите его в металлический штифт клеммной колодки, затяните металлический штифт до упора.
4. Вкрутите металлический штифт клеммной колодки в деревянную доску со свободным концом, направленным к трансформатору, они будут прикреплены к концам кабеля диаметром 1 см.
Электрические модификации аппарата
Секрет успешной точечной сварки заключается в контроле за прохождением большого количества тока через точку сварки и выработке необходимой температуры, чего довольно трудно добиться из-за сопротивления материалов.
Однако вторичная обмотка микроволнового трансформатора имеет противоположное предназначение, она способствует значительному увеличению напряжения электросети за счет уменьшения тока, поэтому его необходимо модифицировать, если вы хотите, чтобы работал сварочный аппарат. Как это сделать описано ниже:
1. Снимите вторичную обмотку микроволнового трансформатора (это обмотка, которая не подключена к сети, имеет провод меньшего диаметра и больше извилин), для этого я использовал угловую шлифовальную машину с отсекающим лезвием, чтобы разрезать через весь кусок. Хоть первичные обмотки и не могут быть повреждены при точечной сварке, я бы советовал соблюдать осторожность.
2. Используя кабель диаметром 1 см, сделайте как можно больше петель через пространство, где раньше были вторичные обмотки (в моем случае это 3), затем удлините остальную часть кабеля до передней части, на которой находятся электроды, и присоедините их, предварительно завинтив готовый трансформатор на опорную плиту конструкционного каркаса.
3. Некоторые из вас могут заметить разъем питания PSU под трансформатором, я взял его из испорченного блока питания компьютера.
Другие детали
Обратите внимание на то, как я усилил конструкцию, закрепив среднюю доску металлической перемычкой. Трансформатор от микроволновки невероятно тяжёлый.
Провода коричневого и синего цвета, которые прикреплены к первичной катушке, подключены к разъему питания, упомянутому выше.
Можно сделать еще некоторые улучшения: полностью закрыть трансформатор (создать внешнюю защитного кожуха) и добавить внутрь систему охлаждения для обеспечения безопасности и продления время эксплуатации, так как он нагревается во время использования, однако я предпочитаю суровый вариант, как сейчас.
Original article in English
Читайте также: