Схема точечной сварки для аккумуляторов с Алиэкспресс

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

Тестирую точечную сварку на 12в с алиэкспресс для 18650 на аккумуляторе или конденсаторе

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:

Точечная сварка для аккумуляторов с Алиэкспресс

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:

• собственно Arduino — сойдёт Nano, ProMini или Pro Micro,
• Оптопара Sharp PC817 с токоограничивающим резистором на 220Ом — чтобы гальванически развязать Ардуино и реле,
• Понижающий напряжение модуль, например XM1584, чтобы превратить 12 вольт от батареи в безопасные для Ардуины 5 вольт
• также нам понадобятся резисторы на 1K и 10K, потенциометр на 10К, какой-нибудь диод и любой buzzer.
• Ну и, наконец, нам будет нужна никелевая лента, которой сваривают аккумуляторы.

Заливаем в Arduino немудрёный код:

const int buttonPin = 11; // Кнопка спуска const int ledPin = 12; // Пин с сигнальным светодиодом const int triggerPin = 10; // MOSFET с реле const int buzzerPin = 9; // Пищалка const int analogPin = A3; // Переменный резистор 10К для выставления длины импульса // Объявляем переменные: int WeldingNow = LOW; int buttonState; int lastButtonState = LOW; unsigned long lastDebounceTime = 0; unsigned long debounceDelay = 50; // минимальное время в мс, которое надо выждать до срабатывания. Сделано для предотвращения ложных срабатываний при дребезге контактов спусковой кнопки int sensorValue = 0; // считываем значение, выставленное на потенциометре в эту переменную. int weldingTime = 0; // . и на его основе выставляем задержку void setup() < pinMode(analogPin, INPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(triggerPin, OUTPUT); pinMode(buzzerPin, OUTPUT); digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); Serial.begin(9600); >void loop() < sensorValue = analogRead(analogPin); // считываем значение, выставленное на потенциометре weldingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); // приводим его к миллисекундам в диапазоне от 15 до 255 Serial.print(«Analog pot reads = «); Serial.print(sensorValue); Serial.print(«t so we will weld for = «); Serial.print(weldingTime); Serial.println(«ms. «); // Для предотврещения ложных срабатываний кнопки убеждаемся сначала, что она зажата минимум в течение 50мс, прежде чем начать сварку: int reading = digitalRead(buttonPin); if (reading != lastButtonState) < lastDebounceTime = millis(); >if ((millis() — lastDebounceTime) > debounceDelay) < if (reading != buttonState) < buttonState = reading; if (buttonState == HIGH) < WeldingNow = !WeldingNow; >> > // Если команда получена, то начинаем: if (WeldingNow == HIGH) < Serial.println(«== Welding starts now! ==»); delay(1000); // Выдаём три коротких и один длинный писк в динамик: int cnt = 1; while (cnt playTone(956, 300); delay(1); // И сразу после последнего писка приоткрываем MOSFET на нужное количество миллисекунд: digitalWrite(ledPin, HIGH); digitalWrite(triggerPin, HIGH); delay(weldingTime); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); Serial.println(«== Welding ended! = https://habrastorage.org/files/65a/449/3f9/65a4493f9b654925898776da835f5f93.JPG»/>

Несколько важных слов о технике безопасности:

• При сварке в стороны могут разлетаться микроскопические брызги металла. Не выпендривайтесь, одевайте защитные очки, они стоят три копейки.
• Несмотря на мощность, реле теоретически может «пригореть» — якорь реле приплавится к месту контакта и не сможет вернуться обратно. Вы получите короткое замыкание и быстрый разогрев проводов. Заранее обдумайте, как вы в такой ситуации будете сдёргивать с АКБ клемму.
• Вы можете получать разные степени сварки в зависимости от заряда АКБ. Во избежание сюрпризов настраивайте длину сварочного импульса на полностью заряженной АКБ.
• Заранее подумайте, что вы будете делать, если продырявите литиевый аккумулятор 18650 — как вы будете хватать раскалившийся элемент и куда его закинете догорать. Скорее всего, у вас такого не произойдёт, но с видео последствий самовозгораний 18650 лучше ознакомьтесь заранее. Как минимум, приготовьте металлическое ведро с крышкой.
• Контролируйте заряд вашей автомобильной батареи, не допускайте её сильного разряда (ниже 11 вольт). Это не полезно батарее, да и соседа, которому срочно потребуется «прикурить» машину зимой, не выручите.

• DIY или Сделай сам
• Электроника для начинающих

Источник: habr.com

Как сделать точечную сварку для АКБ 18650

Точечная сварка

На чтение 7 мин

Несложно сделать точечную сварку для аккумуляторов 18650 своими руками — она надежна, поэтому популярна. Подобный метод обеспечивает фиксацию материала в отдельных местах заготовки, позволяет соединять как миниатюрные элементы в электронных устройствах, так и тяжелые стальные листы.

Особенности и принцип работы точечной сварки

Часто аппараты для точечной сварки делают самостоятельно. Даже если приобретать прибор в магазине, чтобы получить нужные характеристики, его необходимо будет дорабатывать, например:

• увеличить силу тока;
• переделать или заменить таймер.

На коэффициент прочности соединительного узла влияет размер точки, ее структура.

Большое значение имеют такие показатели:

1. Виды применяемых электродов.
2. Сила тока.
3. Коэффициент сжатия материала.

Сварка обеспечивает надежную фиксацию металла, технология имеет высокую производительность. Принцип работы основан на законе Джоуля-Ленца, т.е. предусматривает разогрев металлов под воздействием электрической энергии. Ток проходит через электроды, температура обрабатываемого материала возрастает, коэффициент сопротивления при этом минимальный. Диаметр точки — 3-12 мм.

Схема и из каких деталей состоит устройство

Точечную контактную сварку называют термомеханической.

Схема ее работы следующая:

1. Детали стыкуют в заданной позиции, плотно прижимают между электродами.
2. Подают электрический разряд.
3. В заданной точке заготовку нагревают до температуры плавления металла.

Контактный прибор собирают из б/у блоков, снять их можно с различных девайсов. Работает аппарат просто: конденсаторы заряжают до 30 В, на сварочной вилке растет потенциал. Нажимают кнопку «Пуск», расположенную на вилке. Чтобы сварить 2 металлических фрагмента, следует их плотно прижать друг к другу. После этого стартует процесс варки, во время которого температура материала многократно возрастает и становится достаточной, чтобы расплавить даже тугоплавкий металл.

Аппарат прост в устройстве и надежен, включает 2 блока:

• контактный;
• источник тока.

Рекомендуем к прочтению Самодельный аппарат для точечной сварки

Предъявляемые требования

Технология дифференцируется на мягкие и жесткие методы фиксации материала.

При мягком методе практикуют постепенный нагрев заготовки. На электродах значение тока около 100 А на 1 мм². В подобных случаях используется меньше энергии и мощности. При таких показателях хорошо обрабатывать высокопрочную сталь.

При жестких режимах используют большие кратковременные токи, например 300 А на 1 мм². Длительность контакта составляет 0,1-1,6 секунды. Давление электродов на 1 мм² возрастает до 8 кг. Для такой работы необходимы аппараты повышенной мощности.

Режим применяют для заготовок из меди, алюминия, высоколегированного металла.

Как сделать в домашних условиях

Для работы в домашних условиях используют оборудование, которое несложно собрать своими руками. Оно может быть мобильным или стационарным.

1. Задайте на приборе базовые параметры.
2. Определите напряжение в точке сварки.
3. Установите силу тока (переменный или постоянный).
4. Посчитайте время импульса.
5. Определите, сколько надо электродов, их марку.

В зоне сварки металлы «встречаются» друг с другом, в эту точку поступает мощный электрический импульс, происходит процесс соединения.

Трансформатор — это базовый элемент, он задает силу тока.

Изготовить прибор нужной мощности несложно самостоятельно:

1. Возьмите сердечник сечением 60 см².
2. Плотно стяните пластины с помощью болтов (8 мм).
3. Укрепите с торца блок профилем «П».
4. Сделайте первичную обмотку с помощью провода ПЭВ (диаметр — 2,9 мм), намотайте 2 десятка витков.
5. Заверните сердечник в трансформаторную бумагу. В начале работы — в изоленту.
6. Распределите витки равномерно по всему изделию.
7. Скомпонуйте еще одну обмотку на второй стойке (сформирована из самодельной шины). Этот элемент соберите из 14 медных деталей, сечение — 200 мм².
8. Просверлите в верхнем блоке сердечника отверстие, к нему прикрепите кабель.

Из автомобильного аккумулятора

Иногда используют точечную сварку, которая получает питание от АКБ. Подходит для этих целей ионно-литиевый аккумулятор — он компактен, обладает хорошей емкостью. Перегревать блоки не надо, они могут выйти из строя.

Рекомендуем к прочтению Как сделать аппарат для сварки из микроволновки

• аккумулятор емкостью 55 А*ч и напряжением 12 В;
• провод сечением 6 мм²;
• 2 щупа, которыми закрепляют электроды (сечение — от 3 мм);
• небольшая кассета, чтобы зафиксировать аккумулятор;
• никелевая лента 0,12 x 7 мм;
• кольца (во избежание утечек).

Перед началом функционирования автомобильного аккумулятора его необходимо протестировать. К фиксаторам прикручивают провода, закрепляют их на клеммах. Все контакты защищают. Сварочный аппарат для аккумуляторов (сами элементы питания) устанавливают в блоках, они должны быть соосны во время работы.

Из микроволнового или телевизионного трансформатора

Аппарат для точечной сварки должен иметь трансформатор. Он увеличивает показатель входного напряжения до нужного значения. К важнейшим параметрам относят коэффициент трансформации. В печах СВЧ есть соответствующие блоки, которые меняют напряжение, на их основе собирают самостоятельно аппарат.

Подойдет блок мощностью 720-820 Вт, при этом допустимо приварить листы из металла толщиной до 1 мм. Для питания магнетрона нужно небольшое напряжение. Все элементы в процессе работы нагреваются, поэтому необходима система охлаждения.

Из конденсаторов

Конденсаторную сварку активно применяют, когда необходимо делать локальную обработку металла. Длительность процесса занимает тысячную долю секунды, глубина прогрева небольшая, используют листы металла толщиной до 2 мм. Чтобы не возникало конфликтов с частотой импульса и уровнем обработки, нужны специальные агрегаты — контактные сварочные механизмы.

Практикуют 2 метода:

1. Без трансформатора конденсаторы разряжаются на заготовку.
2. Разряд из конденсаторов поступает на первичную обмотку, вторичная цепь — заготовка для проваривания.

Как применять в работе с АКБ 18650

Для сварки аккумуляторов 18650 необходим короткий импульс (0,01-0,1 секунды), иначе будет прожжен материал самой АКБ. Важно, чтобы временные интервалы были конгруэнтны. Первичную обмотку рассчитывают на 220 В, напряжение до 6 В, сила тока составляет 100-1000 А. При пайке вручную невозможно точно отмерять хронометраж, необходимо использовать таймер. Иногда сваривают миниатюрные элементы, которые не испытывают нагрузок. При сварке батареек используют агрегат на 12 В, им можно обрабатывать тонкие листы металла.

Рекомендуем к прочтению Описание технологии контактной точечной сварки

Технология в общем

С точки зрения технологии при контактной сварке происходит соединение двух металлических элементов, механическое давление на них, нагревание до высокой температуры. Время воздействия на шов — всего 2-3 мс, площадь нагрева — несколько квадратных миллиметров.

В технике, где отсутствуют трансформаторы, тепловая зона возникает в зоне сопротивления контакта (на плоскости). Сила тока доходит до 100 А, время воздействия импульса не превышает 0,006 секунды.

Сварочные приемы

Для работы небольших инверторов (вес до 8,4 кг) достаточно напряжения 220 В. Зона плавления окутана во время работы газами, они защищают материал от лишнего контакта с кислородом. Искусство сварки — это умение управлять электродами: необходимо правильно выстроить угол наклона и силу тока.

При работе с трансформатором возникают сложности:

1. Аппарат громоздкий.
2. Слишком сильно шумит.
3. «Просаживает» сеть (скачет напряжение).

Для нормальной работы необходим прибор соответствующих параметров.

Способы избежания ошибок

При работе с точечной сваркой новички нередко совершают ошибки, избежать их возможно, если учитывать следующие факторы:

1. При жестких режимах сварки недопустимо, чтобы возникали трещины, прожоги. Причина — слишком большая сила тока.
2. Вмятин от электродов не должны быть глубиной более 10%.
3. Не должно происходить выдавливание лишнего металла.
4. Недопустимо излишнее проваривание зоны обработки.
5. Чтобы не появлялись внутренние дефекты, параметры обработки остаются константными.
6. Если степень плавления недостаточна, то это формирует неправильное образование точки фиксации.

Преимущества и недостатки

Точечная сварка надежна и эстетична, время приложения усилий, подачи тока и сжатия рассчитывают, используя циклограмму процесса соединения металла.

Преимущества точечной сварки:

1. Допустимо работать с самыми разными элементами (в т. ч. миниатюрными) из различных металлов.
2. Структура металла в точке фиксации не видоизменяется.
3. Высокая производительность (до 800 точек/мин.).
4. Возможность автоматизировать процесс.
5. Выполнять работы способен сварщик невысокой квалификации.

Однако сварка травмоопасна, надо соблюдать осторожность. Работник может получить ожог от раскаленных брызг. Испарения могут повредить легкие. Есть риск поражения электрическим током.

Источник: svarkaved.ru

Точечная сварка своими руками

Точечная сварка своими руками — свариваем аккумуляторы

Точечная сварка своими руками — мне потребовалось сделать модернизацию аккумуляторной батареи шуруповерта, то-есть заменить NiCd батареи на литиевые емкости 18650. А для того, чтобы соединить между собой банки и не навредить им, нужно быстрое и надежное соединение. Объединять емкости путем пайки — это плохой вариант, так как во время такой процедуры происходит сильный нагрев аккумулятора.

Вследствие чего, электролит может закипеть и парами разорвать оболочку баллона. Дома под рукой оказалась выжившая свой срок микроволновая печь, вот из нее я настроился изготовить необходимую мне точечную контактную сварку. По расчетам данная сварка, выполненная на трансформаторе от микроволновой печи может обеспечить выходной ток до 850А.

Перечень деталей и необходимых инструментов:

• Трансформатор от микроволновой печи;
• Клеммник для соединения проводов;
• Отрезок медного провода сечением 2,26мм²;
• Восьми миллиметровый многожильный провод;
• Контролер с таймером;
• Блок питания на 12v/0,5А;
• Корпус от компьютерного блока питания;
• Выключатель 220v;
• Одиночный кнопочный выключатель без фиксации;
• Небольшая рейка из дерева;
• Подходящая пружина.

Точечная сварка своими руками в подробностях:

Пункт 1

Во первых нужно где-то раздобыть ненужную микроволновку, но с функционирующим трансформатором, чем он будет мощнее, тем лучше для изготовления точечной сварки. Далее демонтируем из нее транс, как я писал выше, мне достался с током потребления 850А.

Теперь приступаем к разборке компьютерного блока питания, выбрасываем из корпуса все, кроме гнезда для подключения сети 220v. В дальнейшем в этот корпус будем монтировать все детали, необходимые для точечной сварки.

Сейчас нужно установить в корпус силовой трансформатор, плату контроллера с таймером и блок питания, тщательно выполняем компоновку всех комплектующих. Затем намечаем где должны быть отверстия под крепежные винты, которые нужно будет просверлить.

Пункт 2

Удаление вторичной обмотки

На этом шаге нам необходимо убрать вторичную обмотку с трансформатора от печки, чтобы не ошибиться ориентируетесь по обмотке с самым тонким проводом. Это и есть вторичка, а потом вместо нее нужно будет намотать восьми миллиметровым проводом новую вторичную обмотку.

Чтобы облегчить процесс удаления вторички с трансформатора без его разборки, для этого подойдет остро заточенное зубило либо стамеска. Этими инструментами проще всего можно убрать эмаль-провод, просто элементарно срезаем его с одной стороны, потом с другой. Когда все срезали, оставшийся в трансформаторе эмаль-провод можно удалить с помощью плоскогубцев либо просто выбить сверлом. Я лично удалял при помощи сверла.

Пункт 3

Размещение новой обмотки

Теперь взамен удаленной обмотки требуется разместить на сердечнике новую в количестве двух витков силовым проводом. Устанавливаем подготовленный трансформатор в корпус. В районе решетки для циркуляции воздуха делаем пару отверстий, через них будут пропускаться выводы катушки. Теперь сверлим намеченные ранее отверстия в днище корпуса для фиксации трансформатора.

Вслед за этим мы должны установить на фронтальной панели плату контроллера с таймером, а немного ниже ставим светодиод в подготовленное отверстие. Однако, прежде чем это сделать, светодиод нужно предварительно выпаять из платы, а его выводы удлинить тонким проводом.

На тыльную панель помещаем сетевой выключатель.

На следующей картинке показана схема соединения всех элементов:

У блока питания удаляем вилку, ввиду того, что она скрадывает полезное пространство, а затем напрямую к разъему питания подпаиваем отрезками проводов. Все элементы точечной сварки паяются кусками проводов, но от контроллера до транса я выполнил на клеммах. Теперь нужно подключить к таймеру кнопочный выключатель, который не имеет фиксатора. При помощи потенциометра устанавливаем на таймере время импульсного разряда, во время которого происходит точечная сварка деталей. Оптимальное время разряда выбирается уже в процессе сварки.

Пункт 4

Используя металлические уголки фиксируем на корпусе аппарата деревянную рейку.

Извлекаем из клеммной планки элементы для зажима проводов и вставляем их на подготовленные концы проводов и фиксируем винтами. Теперь крепим их к рейке при помощи шурупов.

Кнопочный выключатель также помещаем на рейке, предварительно сделав для него отверстие:

Делаем контактные электроды, если нет возможности выточить на токарном станке такие контакты, то тогда из медного провода сечением 2,26 мм² скручиваем как показано на картинке. Не забудьте немного заострить их концы:

Крепим их в клеммных зажимах:

Пункт 5

Продолжая процесс точечная сварка своими руками, настало время установить пружину для выполнения реверса после разряда импульса на детали. Для выполнения этой операции крепим на крышке корпуса добавочную рейку.

На этом этапе можно считать, что сборка точечной сварки закончена. Устройство получилось очень мощное, поэтому при сварке тонких деталей нужно контролировать время отсечки таймера.

Источник: usilitelstabo.ru