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.
Конкретно требовалось:
- 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.
Выбранный вариант платы управления реализован на базе микроконтроллера ATmega. В плюсах — наличие преобразователя питания (Hi-Link) и гальванической развязки низковольтной части схемы.
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 двух проводное 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).
Ссылка на скетч welding__dot.ino.
// encoder pin and interrupt
const byte encoder_A_Pin = 3;
const byte encoder_B_Pin = 2;
const byte encoderButtonPin = 4;
const byte interruptA = 1;
const byte interruptB = 0;
boolean encoder_rotate = false;
// last state encoder A pin
boolean currentA = false;
// last state encoder B pin
boolean currentB = false;
// Timeout for different long and short button on
const unsigned long timoutHoldButton = 9000; // 9 sec
// Timeout for bounce protect encoder button
const unsigned long debounceEncButton = 20; // 20 ms
// Time on encoder button
unsigned long timeOnEncButton = 0;
// Time off encoder button
unsigned long timeOffEncButton = 0;
unsigned int buttonEncCurrentVal = HIGH;
unsigned int buttonEncLastVal = HIGH;
boolean ignoreEncOff = false;
void setup() {
// encoder init
pinMode(encoder_A_Pin, INPUT);
digitalWrite(encoder_A_Pin, HIGH);
pinMode(encoder_B_Pin, INPUT);
digitalWrite(encoder_B_Pin, HIGH);
pinMode(encoderButtonPin, INPUT);
digitalWrite(encoderButtonPin, HIGH);
// enable encoder change interrupt
attachInterrupt(interruptA, onA, CHANGE);
attachInterrupt(interruptB, onB, CHANGE);
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// increment rotate
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void onA(){
if (encoder_rotate) delay (1);
if (digitalRead(encoder_A_Pin) != currentA ) {
currentA = !currentA;
if ( currentA && !currentB ) {
Serial.println("+ encoder");
}
encoder_rotate = false;
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// decrement rotate
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void onB(){
if ( encoder_rotate ) delay (1);
if( digitalRead(encoder_B_Pin) != currentB ) {
currentB = !currentB;
if( currentB && !currentA ){
Serial.println("- encoder");
}
encoder_rotate = false;
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// main loop
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void loop() {
CurrentTime = millis();
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// ENCODER BUTTON
encoder_rotate = true;
buttonEncCurrentVal = digitalRead(encoderButtonPin);
// Test for button pressed and store the down time
if (buttonEncCurrentVal == LOW && buttonEncLastVal == HIGH && (CurrentTime - timeOffEncButton) > long(debounceEncButton)){
timeOnEncButton = CurrentTime;
}
// Test for button release and store the up time
if (buttonEncCurrentVal == HIGH && buttonEncLastVal == LOW && (CurrentTime - timeOnEncButton) > long(debounceEncButton)){
if (ignoreEncOff == false){
Serial.println(F("short enc"));
}else{
ignoreEncOff = false;
}
timeOffEncButton = CurrentTime;
}
// Test for button held down for longer than the hold time
if (buttonEncCurrentVal == LOW && (CurrentTime - timeOnEncButton) > long(timoutHoldButton)){
Serial.println(F("long enc"));
ignoreEncOff = true;
timeOnEncButton = CurrentTime;
}
buttonEncLastVal = buttonEncCurrentVal;
}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.
Видео тестирования самодельной контактной сварки.
Процесс сварки элементов 18650 в батарею.
Для меня подобный вариант обошелся практически в два раза дешевле, чем заводские. Которые все равно требуют доработки. Да и результат дает самодельная контактная сварка отличный.
Комментарии (71)
staticmain
24.07.2019 13:59+2А почему перчатки матерчатые а не резиновые? Матерчатые легко протыкаются между «звеньев» проводом + опасность возгорания.
Lexus08 Автор
24.07.2019 14:21Согласен.
Bedal
24.07.2019 15:55Матерчатые — не идеал, но резиновые тоже проткнутся, если у провода конец не скруглён или провод жильный. А при возгорании как раз «резиновые» перчатки прилипнут к коже и сделают максимальный ожог.
Наилучшим вариантом, наверно, можно считать тонкие садовые, где латекс нанесён на ткань и кожи не касается.ProLimit
24.07.2019 17:19А зачем вообще перчатки в данном случае???
lonelymyp
24.07.2019 18:23+8Обычно во время работы руки грязные, ещё и с царапинами, да и ногти иногда обкусаны или не стрижены, на фотках выходит некрасиво.
Но одел перчатки и на фотке сразу кажется что процесс происходит в крутой чистой лаборатории, с профессиональными инженерами в перчатках и халатах соблюдающих ТБ.
Мы тоже для фоток и видео в инструкциях так делаем, только перчатки подороже.
Bedal
24.07.2019 19:01Это уже совсем другой вопрос :-) Заговорили о перчатках — отреагировал непосредственно.
staticmain
24.07.2019 22:28А при возгорании как раз «резиновые» перчатки прилипнут к коже и сделают максимальный ожог.
Нормальные резиновые перчатки не горят — тыкал паяльником.Bedal
25.07.2019 08:43паяльник — это всего лишь 300°. Сварка или открытый огонь (расконтачилось/заискрило/зажгло), другие температуры дают. В общем, сделайте пробу зажигалкой, только не на руке.
Но, повторюсь — я не встреваю в обсуждение, нужны ли перчатки вообще. Речь только о том, какие лучше в упомянутых случаях.
Alexeyslav
25.07.2019 10:12В резиновых не вариант работать вообще. Они не дают коже дышать и от долгого применения резиновых перчаток коже становится плохо(особенно если вспомнить что на внутренней поверхности там ещё и тальк нанесён...), а обычно ведь не 5 минут в них работают! Матерчатые самый лучший вариант, если не предполагается работа с кислотами и другими жидкостями. дырки? Ну и что… от небольших заусенцев спасает толщина перчаток резиновые-латексные рвутся и прокалываются только так. Разве что в тефлоновых работать, но… как ни крути а матерчатые наиболее универсальные и безопасные(до тех пор пока не работаем с агрессивными жидкостями).
Bedal
25.07.2019 10:40Чисто матерчатые имеют ешё один недостаток: очень трудно что-то надёжно удерживать, скользят.
Садовые же бывают достаточно тонкими, чтобы в них можно было работать. При этом они достаточно тканевые, чтобы можно было работать долго (и работают же :-), при этом достаточно защищающие.
Вот, что-то в этом роде:
Бывают и тоньше и толще, бывает больше латекса или меньшевсегда можно подобрать.Alexeyslav
25.07.2019 11:31Если заметить, то на них резиновое покрытие только на пальцах, они по прежнему дашат как тканевые и имеют какую-то защиту от влажной почвы с возможными агрессивными химикатами. Но они достаточно грубы чтобы даже паяльник в руках держать.
Bedal
25.07.2019 11:42я же написал, что разные бывают. Это просто первое попавшееся фото.
У меня достаточно тонкие и правильно подобранные под размер — хоть нитку в иголку вдевай.Alexeyslav
25.07.2019 16:52Хоть бы ссылку или название модели для гугления… ниразу нигде таких не видел. Можно даже на алиэкспрессе.
Shiva-TM
25.07.2019 18:05Полистайте каталоги Ansell, подберете что то для себя, я вообще нашел спилковые перчатки и обрезал кончики на трех пальцах правой руки, это конечно не совсем правильно, но…
vladimir87
24.07.2019 14:18+2Lexus08 Автор
24.07.2019 14:21Китайцы давно экономят на качестве проводов. Хилые трансформаторы не дают нужный ток.
Lexus08 Автор
24.07.2019 14:48По ссылке не очень модель то…
vladimir87
24.07.2019 15:23-1Я не про конкретную модель,
а про то, что это придумывание велосипеда чтоб руки и голову занять
sshikov
24.07.2019 22:24А какая очень? Вот вы написали:
>Есть покупные варианты, тот же SUNKKO, но практически все варианты требуют доработки
В связи с этим вопрос — большинство же паяет вполне типовые контакты, все те же 18650 например, и вполне типовую ленту. Неужели же совсем нет нормальных готовых (я не про тот случай, когда вам интересно)? Или они просто сильно дороже, например?
EvgeniyNuAfanasievich
24.07.2019 15:46Что будет, когда один из запаралеленных элементов уйдет в кз?
Talking_Fish
24.07.2019 16:16В зависимости от кол-ва соседей и их внутреннего сопротивления(токоотдачи)
— если сосед один и/или у элемента токоотдача низкая, как часто в АКБ ноутбуков, то сосед(и) умрет от переразряда;
— если соседей сильно больше и/или они с низким внутренним сопротивлением, то скорее всего отгорит контакт внутри закороченного.
Вероятность взрыва полностью определяется конструкцией элемента.
Alexey2005
24.07.2019 22:49Будет как в
известном стихотворенииКак-то админа замучила скука.
И вот он, извлёкши аккум с ноутбука,
Чтоб ёмкость повысить хоть mAh'ов на пять,
Банку к аккуму решил допаять.
Паяет, шаманит, трясёт бородою,
Паяльником плавит припой бессвинцовый…
Аккумулятору сесть не придётся:
Во Владивостоке паяльник найдётся.
А ночью клочки бороды сисадмина
Дождём выпадали на крыши Пекина.EvgeniyNuAfanasievich
25.07.2019 08:25Не знал такого. Спс! Это именно то, что будет в моем представлении развития вышеописанных событий.
amaksr
24.07.2019 17:49+1Тоже недавно делал сварку 18650 на базе старой микроволновки. Хотел сначала заморочиться на Ардуино и прочий хайтек, но решил не ждать посылок, и делать из того, что есть.
У меня схема получилась значительно проще:
Все детали (кроме переменного резистора) нашлись в той-же микроволновке.
Видео в работе
mistergrim
25.07.2019 04:32Я сварщик не настоящий (вот где эта фраза пригодилась), но неужели для такой простой операции необходим Arduino?
xirahai
25.07.2019 09:30На ардуине тоже не современно, кому сейчас нужен ручной сварочник без wi-fi :)
Если серьезно, тут есть о чем подумать. Микропроцессорное управление дает возможность программно реализовать сварку двойным импульсом, с широкими возможностями регулировки. Первый импульс разогревает место сварки, очищая точки контакта и размягчает металл для лучшего прижатия. На это нужно чуть-чуть времени. После чего второй импульс производит окончательную сварку. Судя по схеме, там отслеживается переход через ноль питающей сети — видимо в этот момент происходит коммутация мощной нагрузки. Всё это можно было реализовать на рассыпухе, но на микроконтроллере более компактно. Плюс можно сделать память на разные режимы.
Alexeyslav
25.07.2019 11:21Для обеспечения стабильности параметров сварки — да, желательна. Только не учли один ньюанс… время выдержки начинается в произвольный момент времени, а симистор отпускает в нуле в итоге при стабильном времени время импульса сварки будет варьироваться в пределах 10мс… для 100мс импульса это уже разброс в 10% тогда непонятно чем хуже обычные таймер NE555? И второй ньюанс — двойной импульс — его уже сложно сделать на простых таймерах и логике, по крайней мере сложнее чем написать прошивку под ардуину. Кстати, как и отработать дребезг кнопки.
Я бы в ардуину добавил синхронизацию времени импульса с сетью, чтобы схема выдавала стабильное количество сетевых полупериодов независимо от времени нажатия кнопки.xirahai
25.07.2019 14:23Обратите внимание на оптрон PC817, питаемый прямо от сети через диод VD2 и резистор R10. Похоже что это и есть схема синхронизации с питающей сетью, которая срабатывает на приближении к пику одного из полупериодов синусоиды.
Alexeyslav
25.07.2019 17:03К пику врятли, пик определяется очень ненадёжно. Проще ловить ноль. Да, пожалуй это может быть цепью синхронизации… но в статье об этом ни слова.
VolodjaT
25.07.2019 12:53«это норма» :D
вот такой «телевизор» внутри обычных сварочников теперь
Peacemaker
25.07.2019 13:37Зато паять таким инвертором даже я (айтишик, т.е. сварщик ну совсем не настоящий) научился буквально после одного электрода. Плюс инверторы сильно легче и компактнее старых советских сварочных аппаратов.
zzzmmtt
25.07.2019 15:16Только не паять, а сваривать (я тоже сварщик ненастоящий, хоть и сын сварщика). Вы попробуйте ещё TIG сварку.
xirahai
25.07.2019 15:13Кстати сварочник на фото сделан не очень хорошо. Инверторные аппараты нуждаются в интенсивном охлаждении за счет непрерывной продувки воздухом. В том что на фото, все его внутренности забьются пылью и грязью.
Более правильная конструкция: квадратная труба из алюминия, проходящая внутри аппарата от одного торца корпуса до другого. К ее наружным стенкам (то есть внутри самого сварочника) крепятся охлаждаемые транзисторы и диоды. А внутри трубы есть небольшие продольные ребра для лучшего теплообмена, и в ней продувается воздух. Таким образом электроника инвертора полностью защищена от контакта с окружающей средой, в том числе и от пыльного или влажного воздуха. Остальные элементы греются не так сильно, и охлаждаются за счет внутренней (иногда принудительной) конвекции воздуха в аппарате, отдающего тепло стенкам этой трубы и корпусу сварочника.
shalm
25.07.2019 07:43Мне кажется гораздо удобнее, когда батарейки можно вынуть и зарядить отдельно от устройства, если конечно их в устройстве не 10-15 штук. Я все свои самоделки только со съёмными 18650 проектирую.
zzzmmtt
25.07.2019 08:36+1Когда у вас единицы элементов — да, смысла особого нет варить. Но если у вас десятки элементов с последовательно-параллельным соединением, да ещё и требуется исключить любое «дребезжание» контактов — тут только сварка.
vin2809
25.07.2019 09:07Автору статьи почет и уважение.
Если напряжение питания устройства низкое и потребляемая мощность невелика, а тем более ЗУ состоит из кассеты для одного (нескольких) аккумуляторов, то конечно проще заряжать банки по-отдельности.
А если требуется большой ток (мощность) или напряжение? Например, шуруповерт или ноутбук, то без сварки или спайки банок никак не обойтись.
Dioxin
25.07.2019 10:00Если ток большой, например у литий-полимера, то акб в кроватке не есть хорошая идея, да и конструктивно это сильно больше.
Пример — ноутбук. Было бы здорово сделать заменяемые отдельные акб в ноуте, но чего-то не делают.
А если вспомнить про теслу то там кроватки это прямой пусть к пожару или неработоспособности.shalm
25.07.2019 16:20Почему ж тогда в квадрокоптерах 4S со скоростью разряда 80C батарейки сидят на разъёмах, если так всё плохо?
Alexeyslav
25.07.2019 17:08Отдельные ячейки? Одно дело контакты пружинные, а другое дело… разъём специально рассчитанный под большие токи. И он один на батарею, а ячейки приварены. И даже в таких случаях разъёмы бывают плавятся при интенсивной эксплуатации.
Alexeyslav
25.07.2019 11:28Даже если один аккумулятор. Посоветуйте контакты под аккумуляторы рассчитанные на токи 40-60А… Когда снимаешь с аккумулятора меньше 1А то имеет смысл делать их съёмными и легко заменяемыми. Но когда речь идет о высоких токах или батареях на несколько элементов критичных к состоянию ячейки батареи то тут в съёмности очень мало смысла. И правда, если заменить в ноутбучной батарее одну ячейку, очень быстро батарея разбалансируется и угробит остальные(на самом деле сразу же сработает защита батареи и больше её не включишь без сброса контроллера батареи, на который нужен инженерный пароль). Поэтому батареи ячеек сваривают а не делают их съемными.
shalm
25.07.2019 16:27Вы не следите за мыслью, съёмные батарейки заряжаются отдельно от устройства и они соответственно не могут разбалансироваться.
Alexeyslav
25.07.2019 17:10Это если у них изначально ёмкость была одинаковая. А если ставить туда аккумуляторы как попало, разбалансировка может произойти прямо во время разрядного цикла.
Alexeyslav
25.07.2019 11:36Думал, кстати, что раз ардуина то хотябы от трансформатора от микроволновки обойтись можно будет но нет, не обошлось… А как же свой намотать с нуля? Высокочастотный… есть же даже ферритовые кольца позволяющие киловатт прокачать… сделать несложный инвертор на 50кГц с 12В@10А допустим в 1.2В@100А было бы гораздо интереснее и ардуина уже смотрелась бы в тему.
CrazyRoot
25.07.2019 16:0710 минут не могу понять зачем такую длинную печатную плату делать…
Alexeyslav
25.07.2019 17:13Так это тестовая плата-самореклама китайского сервиса печатных плат. Плата-линейка с всевозможными справочными данными и посадочными местами под SMD-элементы для примера.
grey_rat
25.07.2019 19:19Собирал пару лет назад по схеме из Радиоаматор_9_2012, там проще, на микроконтроллере PIC16F628А. Статья и демонстрационное видео от автора того изделия chipmk.ru/index.php/razdely/59-pribory-dlya-masterskoj/90-apparat-kontaktnoj-svarki
Нашёл даже старые свои фото сварки
www.dropbox.com/s/ts7inw3srar7wk0/DSCF0666.jpg
www.dropbox.com/s/rs7gowji150h3ne/DSCF0656.jpg
QwertyOFF
Доводилось ли кому-либо замерять емкость батареек до и после пайки? Насколько критично сказывается быстрая пайка мощным паяльником?
Zel
да, в общем-то и обычным паяльником тоже интересно.
Можно попробовать попросить AlexeyNadezhin померить. Он проффи по теме измерений ёмкости цилиндрических аккумуляторов
quwy
От обычного паяльника батареи почти в 100% случаев дохнут, проверено лично. Как ни старался паять в одно касание, не перегревать, результат один — нарушение герметичности, кристаллы у изолятора, смерть элементов. Правда, это про Ni-MH/Ni-Cd, может литий делают усточевее.
Rambalac
Хм. Я даже не знал про это, когда перепаивал Ni-MH в зубной щётке. Уже год работает.
Endru9
использую паяльник, никаких проблем. Правда емкость до и после не измерял, мне это не критично, т.к. в основном я паяю б.у. аккумуляторы для полной выработки. В основном использую кислоту для быстрой и надежной пайки, процесс в секунду. Не знаю на сколько это может повлиять на литий.
vin2809
Согласен с Вами, только нужно использовать:
igrushkin
не сказывается. Нагрева батарей нет вообще
nevzorofff
Смотря как паять.
Я это делаю хорошо прогретым 80Вт паяльником, чтобы лужение не занимало много времени — паяльная кислота на пятак, время пайки 1-2с, за это время корпус элемента на ощупь становиться чуть тёплым. Градусов 40-45. Это вообще не температура для лития. Прибор типа аймакса до и после пайки разницы не видит.
После пайки остатки кислоты убираю тампоном смоченным раствором хоз мыла.
Год после пайки:
lonelymyp
Если быстро и мощным паялом то никак,
если долго и слабым то увеличивается саморазряд, банка сама по себе садится быстро.
Купил дешевый паяльник 100 ватт с толстым плоским медным жалом,
проточил в жале напильником паз типа такого
\_П_/
Мажу густым активным флюсом, прикладываю провод и сверху паяльником с каплей припоя,
в паз жала помешается провод который паяю, провод пропаривается с двух сторон одновременно.
amaksr
Мне кажется такой замер будет иметь мало смысла, так как слишком много переменных, от которых зависит сколько батарея в итоге получит нагрева, и которые трудно повторить (температура и теплоемкость жала/припоя, толщина и материал провода, время контакта). Ясно только, что паяльник нагревает в десятки раз больше металла, львиная доля нагрева распределится в батарею, и весь вопрос в том, насколько это ей повредит.
Видимо батареи все-таки не любят нагрев: довелось как-то разбирать батарею ноута, в которой во всех элементах сработала защита от внутреннего давления — ноут просто оставили в машине под солнцем.
nevzorofff
В машине под солнцем антенна за тонированным козырьком на стекле нагревалась выше 80°С(не могу сказать сколько, после 79 была индикация Hi), а уж до какой температуры нагрелся чёрный бук — даже страшно представить.
ukt
При сварке ток пробегает межу электродами по мет части батареи, расплавляя точечно ник. ленту, приплавляя/приваривая её к батарее.
Насчет паяльника. Круглый аккум — это свернутый пакет с электродами в трубу, полюса изолируются сепаратором, который полиэтилен или полипропилен, хорошо плавится. Это вводное слово.
Возвращаемся к пайке. На положительной клемме, допустим ноутбучного аккума, контактная площадка изолированная от этого пакета, т.к. таким образом решается способ отвода газов при заряде-разряде, с этой стороны паять можно, в разумных пределах, конечно. Но, как известно, нужно два полюса, что бы ток бегал, поэтому у аккума есть и отрицательный полюс, вот от него этот пакет очень близко расположен и может коробится при пайке паяльником.
Вы можете сами убедиться в своём способе пайки, коробится или нет — узнать опытным путём, запаяв одну умершую батарею, потом разобрав её.
Я электровелосипедист со стажем, в своё время собиравший аккумы — не рекомендовал бы паяльником батарею собирать, когда эффект даст о себе знать — не известно, но у меня были печальные моменты в этой истории. Лучше собрать что то подобное ТСму устройству. Трансформатор тока взять от микроволновки, можно и от упса, Ватт, эдак, на 500-800.
nevzorofff
Тут нельзя не согласиться. Сварка быстрее и технологичнее, а когда за год нужно 5-10 АКБ припаять, то сварка — лишняя трата денег.