Регулятор контактной сварки из ардуино. Аппарат для точечной сварки на основе Arduino Nano. Виды таймеров для точечной сварки

В некоторых случаях вместо пайки выгоднее использовать точечную сварку. К примеру, такой способ может пригодится для ремонта аккумуляторных батарей, состоящих из нескольких аккумуляторов. Пайка вызывает чрезмерный нагрев ячеек, что может привести к выходу их из строя. А вот точечная сварка нагревает элементы не так сильно, поскольку действует относительно непродолжительное время.

Для оптимизации всего процесса в системе используется Arduino Nano. Это управляющий блок, который позволяет эффективно управлять энергоснабжением установки. Таким образом, каждая сварка является оптимальной для конкретного случая, и энергии потребляется столько, сколько необходимо, не больше, и не меньше. Контактными элементами здесь является медный провод, а энергия поступает от обычного автомобильного аккумулятора, или двух, если требуется ток большей силы.

Текущий проект является почти идеальным с точки зрения сложности создания/эффективности работы. Автор проекта показал основные этапы создания системы, выложив все данные на Instructables .

По словам автора, стандартной батареи хватает для точечной сварки двух никелевых полос толщиной в 0.15 мм. Для более толстых полос металла потребуется две батареи, собранных в схему параллельно. Время импульса сварочного аппарата настраивается, и составляет от 1 до 20 мс. Этого вполне достаточно для сварки никелевых полос, описанных выше.

Плату автор рекомендует делать на заказ у производителя. Стоимость заказа 10 подобных плат - около 20 евро.

В ходе сварки обе руки будут заняты. Как управлять всей системой? Конечно же, при помощи ножного переключателя. Он очень простой.

А вот результат работы:

Таймер реле времени представляет собой устройство, при помощи которого можно осуществлять регулировку времени воздействия тока, импульса. Таймер реле времени для точечной сварки отмеряет продолжительность воздействия сварочного тока на соединяемые детали, периодичность его возникновения. Это устройство используется для автоматизации сварочных процессов, производства сварочного шва, с целью создания разнообразных конструкций из листового металла. Оно осуществляет управление электрической нагрузкой в соответствии с заданной программой. Программируется реле времени для контактной сварки в строгом соответствии с инструкцией. Этот процесс заключается в установке временных интервалов между определенными действиями, а также времени действия сварочного тока.

Принцип работы

Данное реле времени для точечной сварки сможет осуществлять включение и выключение устройства в заданном режиме с определенной периодичностью на постоянной основе. Если говорить попроще, то оно осуществляет смыкание и размыкание контактов. При помощи датчика поворота производится настройка промежутков времени в минутах и секундах по истечению, которого необходимо включить или отключить сварку.

Дисплей служит для отображения информации о текущем времени включения, периоде воздействия на метал сварочного аппарата, количестве минут и секунд до включения или выключения.

Виды таймеров для точечной сварки

На рынке можно найти таймеры с цифровым или аналоговым программированным. Используемые в них реле бывают разных типов, но самыми распространенными и недорогими являются электронные устройства. Их принцип работы основан на специальной программе, которая записана на микроконтроллере. С его помощью можно осуществлять регулировку времени задержки или включения.

В настоящее время можно приобрести реле времени:

с выдержкой на отключение;
с задержкой на включение;
настроенное на установленное время после подачи напряжения;
настроенное на установленное время после подачи импульса;
тактовый генератор.

Комплектующее для создания реле времени

Чтобы создать таймер реле времени для точечной сварки понадобятся такие детали:

плата Arduino Uno для осуществления программирования;
плата прототипирования или Sensor shield – обеспечивает облегчение соединения, установленных датчиков с платой;
провода по типу мама-мама;
дисплей, на котором могут отображаться минимум две строки с 16 символов в ряду;
реле, осуществляющее переключение нагрузки;
датчик угла поворота, оснащенный кнопкой;
блок питания для обеспечения снабжения устройства электрическим током (при проведении испытаний можно запитать его через USB кабель).

Особенности создания таймера реле времени для точечной сварки на плате arduino

Для его изготовления необходимо четко следовать схеме.

При этом часто применяемую плату arduino uno лучше будет заменить на arduino pro mini так как она имеет существенно меньший размер, стоит дешевле и при этом значительно легче осуществить припайку проводов.

После сбора всех составных частей таймера для контактной сварки на ардуино нужно припаять провода, которые соединяют плату с остальными элементами этого устройства. Все элементы необходимо очистить от налета и ржавчины. Это существенно повысит время эксплуатации таймера реле.

Нужно подобрать подходящий корпус и собрать все элементы в нем. Он обеспечит устройству приличный внешний вид, защиту от случайных ударов и механических воздействий.

На завершение необходимо осуществить монтаж включателя. Он понадобится, если хозяин сварки решит на продолжительное время оставить ее без присмотра, чтобы не допустить возгорания, повреждения имущества в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. С его помощью покидая помещение, любой пользователь сможет без особых усилий отключить устройство.

«Обратите внимание!
Таймер для контактной сварки на 561 является более продвинутым устройством, так как создан на новом современном микроконтроллере. Он позволяет более точно отмерять время, устанавливать периодичность включения и выключения устройства.»

Таймер для контактной сварки на 555 не такой совершенный и имеет урезанный функционал. Но нередко используется для создания таких устройств, так как является более дешевым.

Чтобы лучше понять, как создать сварочный аппарат стоит связаться с сотрудниками компании. Кроме этого, предлагаем рассмотреть схему создания этого устройства. Она поможет понять принцип функционирования аппарата, что и куда необходимо припаять.

Заключение

Таймер для точечной сварки на ардуино является точным и качественным устройством, которое при должных эксплуатациях, прослужит долгие годы. Он является достаточно простым устройством, поэтому без труда может быть смонтирован на любой сварке. Кроме этого, таймер точечной сварки легок в уходе. Он работает даже в лютый мороз, на него практически никак не влияют негативные проявления природной среды.

Собрать устройство можно своими руками или обратится к профессионалам. Последний вариант более предпочтителен, так как гарантированно обеспечивает конечный результат. Компания проведет тестирование элементов устройства, выявит неполадки, устранит их, восстановив, таким образом, его работоспособность.

2017-08-22 в 01:31

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 высокая температура достигается на очень короткий промежуток времени, которого просто недостаточно для нагрева аккумулятора.

Поиск по интернету готовых решений привел меня к весьма дорогостоящим устройствам, и только лишь 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.

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.

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.

#include

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);

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.setCursor(6, 1); // Устанавливаем курсор в начало 2 строки

delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Delay: Milliseconds");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Repeat: times");
}

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:

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("сайт"); // Выводим текст
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Delay: Ms");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Repeat: times");

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

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. После отправился в гараж (на всякий случай).

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!

Тест схемы на лампе накаливания.

Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу группу

Плату автор рекомендует делать на заказ у производителя. Стоимость заказа 10 подобных плат - около 20 евро.

А вот результат работы:

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.

Коллективный опыт предлагает два варианта - либо отправиться на помойку в поисках старой микроволновки, раскурочить её и достать трансформатор, либо изрядно потратиться .

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.

Подсказываю - лучший способ обзавестись старой АКБ задаром - это

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: