Аппарат точечной сварки аккумуляторов

2017-08-22 в 01:31 (последнее изменение 2022-01-10 в 23:24)

Появилась необходимость произвести сварку аккумуляторов 18650. Почему сварить, а не спаять? Да потому что пайка не безопасна для аккумуляторов. Пайкой может повредиться пластиковый изолятор, и в результате произойдет короткое замыкание. Сваркой же высокой температура достигается на очень короткий промежуток времени, которого просто недостаточно для нагрева аккумулятора.

Поиск по интернету готовых решений привел меня к довольно недорогим вариантам, правда только с доставкой из Китая. Поэтому, было приятно решение собрать его самостоятельно. Тем более, что "заводские" аппараты точечной сварки используют некоторые основные комплектующие самоделок, а именно трансформатор от микроволновки. Да, да, именно он нам и пригодится в первую очередь.

Список необходимых компонентов сварочного аппарата аккумуляторов.
1. Трансформатор от микроволновой печи.
2. Плата Arduino (UNO, nano, micro и т.д.).
3. 5 клавиш - 4 для настройки и 1 для сварки.
4. Индикатор 2402, или 1602, или еще какой02.
5. 3 метра провода ПуГВ 1х25.
6. 1 метр провода ПуГВ 1х25. (чтобы вас не запутать)
7. 4 медных луженые кабельных наконечников типа КВТ25-10.
8. 2 медных луженых кабельных наконечников типа SC70.
9. Термоусадка с диаметром 25 мм - 1 метр.
10. Немного термоусадки 12 мм.
11. Термоусадка 8 мм - 3 метра.
12. Монтажная плата - 1 шт.
13. Резистор 820 Ом 1 Вт - 1 шт.
14. Резистор 360 Ом 1 Вт - 2 шт.
15. Резистор 12 Ом 2 Вт - 1 шт.
16. Резистор 10 кОм - 5 шт.
17. Конденсатор 0.1 мкФ 600 В - 1 шт.
18. Симистор BTA41-600 - 1 шт.
19. Опторазвязка MOC3062 - 1 шт.
20. Клемма винтовая двухконтактная - 2 шт.
По компонентам вроде бы все. Но можно заказать готовый модуль платы управления сварочником.

Процесс переделки трансформатора.
Удаляем вторичную обмотку. Она будет состоять из более тонкого провода, и количество ее витков будет велико. Рекомендую срезать ее с одной стороны. После того как обрезали, выбиваем по очереди из каждой части. Процесс не быстрый. Так же нужно будет выбить разделяющие обмотки пластины, которые проклеены.

После тог, как у нас трансформатор остался с одной первичной обмоткой, готовим провод для намотки новой вторичной обмотки. Для этого берем 3 метра провода ПуГВ 1х25 сечением. Полностью снимаем изоляцию со всего провода. Надеваем на провод термоусаживаемую изоляцию. Нагреваем, чтобы усадить. За отсутствием промышленного фена, я производил усадку над пламенем свечи. Замена изоляции нужна для того, чтобы провод смог полностью влезть в место для обмотки. Ведь родная изоляция довольно толстая.

После того как усадили новую изоляцию, режем провод на 3 равные части. Складываем вместе и мотаем такой сборкой два витка. Мне в этом нужна была помощь. Но все получилось. Затем ровняем провода между собой, зачищаем и надеваем на 2 конца 2 кабельных медных наконечника сечением 70. Медных я найти не смог, брал медные луженые. Кстати, провода влазят, стоит только постараться. Как надели, берем кримпер для обжима таких наконечников и обжимаем. Такие кримперы являются, к тому же, гидравлическими. Получается куда лучше, чем сбивать молотком либо еще чем-нибудь.

После этого я взял термоусадку диаметром 25 мм и накинул ее на наконечник и всю часть провода, отходящую от трансформатора.

Трансформатор готов.

Подготовка сварных проводов.
Для того чтобы удобнее было варить, я решил сделать отдельные провода. Выбрал, опять же, сверхгибкий силовой провод ПуГВ 1х25 красного цвета. Стоимость, кстати, не отличалась от других цветов. Взял такого провода один метр. Так же взял еще 4 медных луженых наконечника 25-10. Разделил провод пополам и получил две части по 50 см. С каждой стороны зачистил провод по 2 см и надел термоусадку заранее. Теперь накинул медные луженые наконечники и обжал тем самым кримпером. Термоусадку усадил, и все, провода готовы.
Теперь нужно подумать, чем будем варить. Мне приглянулось на местном радиорынке жало для паяльника диаметром 5 мм. Взял две штуки. Теперь нужно было подумать, куда их и как крепить. И тут вспомнил, что в магазинчике, где брал провода, видел шины нулевые, как раз с множеством отверстий с диаметром 5 мм. Тоже взял две штуки. На фото вы увидите, как я их прикрутил.

Монтаж электронных компонентов.
Для постройки сварочного аппарата решил использовать плату Arduino. Хотел, чтобы можно было настроить и время проварки, и количество таких проварок. Для этого использовал дисплей 24 символа на 2 строки. Хотя можно использовать любой, главное в скетче настроить все. Но о программе позже. Так, основной компонент в схеме - симистор BTA41-600. Вот схемы сварочного аппарата для аккумуляторов.

Схема блока клавиш.

подключение кнопок arduino

Схема силового блока.

Схема подключения дисплея к Arduino.

Вот как все это спаял. Не стал заморачиваться с платой, не хотел тратить время на рисование и травление. Нашел подходящий корпус и приспособил все с помощью термоклея.

Тут фото процесса допиливания программы.

Вот как временно сделал сварочную клавишу. В будущем хочу найти готовую ножную клавишу, чтобы руки не занимать.

С электроникой разобрались. Теперь поговорим о программе.

Программа микроконтроллера сварочного аппарата.
За основу программы взял некоторую часть из этой статьи https://mysku.ru/blog/aliexpress/37304.html. Правда пришлось ее значительно изменить. Не было энкодера. Нужно было добавить количество проварок. Сделать так, чтобы настройки можно было производить четырьмя кнопками. Ну и чтобы сама сварка осуществлялась по ножной клавише, либо еще какой, без таймеров.

Код

#include <LiquidCrystal.h>

int bta = 13; //Вывод к котрому подключен симистор
int svarka = 9; // Вывод клавиши сварки
int secplus = 10; // Вывод клавиши увеличении времени варки
int secminus = 11; // Вывод клавиши уменьшении времени варки
int razplus = 12; // Вывод клавиши увеличения количества проварок
int razminus = 8; // Вывод клавиши уменьшении количества проварок

int lastReportedPos = 1;
int lastReportedPos2 = 1;
volatile int sec = 40;
volatile int raz = 0;

LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);

void setup() {

pinMode(svarka, INPUT);
pinMode(secplus, INPUT);
pinMode(secminus, INPUT);
pinMode(razplus, INPUT);
pinMode(razminus, INPUT);
pinMode(bta, OUTPUT);

lcd.begin(24, 2);                // Указываем какой установлен индикатор
lcd.setCursor(6, 0);             // Устанавливаем курсор в начало 1 строки
lcd.print("Svarka v.1.0");       // Выводим текст
lcd.setCursor(6, 1);             // Устанавливаем курсор в начало 2 строки
lcd.print("Tehnopage.ru");       // Выводим текст
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Delay:     Milliseconds");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Repeat:    times");
}

void fire() {

for (int i = 1; i <= raz; i++) {
    digitalWrite(bta, HIGH);
    delay (sec);
    digitalWrite(bta, LOW);
    delay (sec);
}
delay(1000);

}

void loop() {
if (sec <= 9 ) {
sec = 10;
lastReportedPos = 11;
}

if (sec >= 201 ) {
    sec = 200;
    lastReportedPos = 199;
}
else
{ if (lastReportedPos != sec) {
      lcd.setCursor(7, 0);
      lcd.print("   ");
      lcd.setCursor(7, 0);
      lcd.print(sec);
      lastReportedPos = sec;
    }
}

if (raz <= 0 ) {
raz = 1;
lastReportedPos2 = 2;
}

if (raz >= 11 ) {
    raz = 10;
    lastReportedPos2 = 9;
}
else
{ if (lastReportedPos2 != raz) {
      lcd.setCursor(8, 1);
      lcd.print("   ");
      lcd.setCursor(8, 1);
      lcd.print(raz);
      lastReportedPos2 = raz;
    }
}

if (digitalRead(secplus) == HIGH ) {
sec += 1;
delay(250);
}

if (digitalRead(secminus) == HIGH ) {
sec -= 1;
delay(250);
}

if (digitalRead(razplus) == HIGH ) {
raz += 1;
delay(250);
}

if (digitalRead(razminus) == HIGH ) {
raz -= 1;
delay(250);
}

if (digitalRead(svarka) == HIGH ) {
fire();
}

}

Как и говорил. Программа расчитана для работы на индикаторе 2402.

Если у вас дисплей 1602, замените эти строки следующим содержанием:

Код

lcd.begin(12, 2);                // Указываем какой установлен индикатор
lcd.setCursor(2, 0);             // Устанавливаем курсор в начало 1 строки
lcd.print("Svarka v.1.0");       // Выводим текст
lcd.setCursor(2, 1);             // Устанавливаем курсор в начало 2 строки
lcd.print("Tehnopage.ru");       // Выводим текст
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Delay:     Ms");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Repeat:    times");

Код

lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(sec);
lastReportedPos = sec;

Код

lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print(raz);
lastReportedPos2 = raz;

В программе все просто. Опытным путем настраиваем себе время варки и количество проварок. Может вам и хватит 1 раза. Просто по моим ощущениям, если варить два раза, то получается гораздо лучше. Но у вас может и иначе.

Вот как все получилось у меня. Сперва проверял все на обычной лампочке.

Использование микроконтроллера в таких задачах кому-то может показаться слишком сложным и ненужным. Для другого человека может будет достаточно и автомобильного аккумулятора. Но ведь интересно самодельщику делать самоделки с помощью своих же самоделок!

Однако уже можно приобрести профессиональный сварочный аппарат ценой до 100$.
Либо же заказать готовый модуль платы управления сварочным аппаратом, если у вас есть только трансформатор, а возиться с пайкой нет желания.

UPD 08.01.2022.
Изменил код скетча для работы с диплеем OLED i2c. Статья по ссылке.

Тест схемы на лампе накаливания.

Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте.
Так же у нас есть Telegram канал.
Вам понравился наш материал? Поделитесь с коллегами!