Kontaktní svařování pro baterie 18650 / Habr

Krátký článek o výrobě vlastního aparátu pro kontaktní svařování baterií (18650 a podobně). S pomocí takového zařízení to můžete udělat doma a z odpadových materiálů svařovat a opravovat baterie a sestavy. Levné, veselé a dostupné pro každého.

Bodové svařování je druh kontaktního svařování (zdroje).

Existují komerční možnosti, stejné SUNKKO, ale téměř všechny možnosti vyžadují úpravy, aby vyhovovaly jejich materiálům a jsou potřebné – zvýšení proudu, výměna časovače a tak dále. Je jednodušší vytvořit verzi „pro sebe“.

Výhody – získáte záměrně funkční možnost s vestavěnými vlastnostmi. Poskytněte ty, které potřebujete.
Základní a osvědčené DIY možnosti jsou postaveny na bázi výkonného transformátoru (step-down) a časovače s relé. Existuje možnost, jak to udělat ještě jednodušší – pouze elektrody napájené autobaterií, ale to není nejpohodlnější varianta.

• vysoký svařovací proud (až 600 900 A);
• dvojité pulzní svařování;
• nastavení doby trvání pulsu (zlomky sekundy);
• napájení desky bez pomocného transformátoru;
• otevřený firmware (Arduino) a možnost upravit kód.

Řídicí desku lze nalézt sestavenou nebo samostatně (deska s plošnými spoji). Pro samostatnou výrobu plošného spoje (LUT) přikládám soubor dot_svarka.lay6.

Navíc byl zakoupen kodér KY-040 pro ovládání menu a provádění úprav.

Pro pohodlí byl zvolen OLED displej s úhlopříčkou 0,96″ a I2C sběrnicí (4pin). Tato možnost funguje správně s knihovnami Arduino a vypadá slušně. Další možnosti lze použít za předpokladu, že jsou provedeny příslušné úpravy.

Pro vyslání svařovacího signálu se používá tlačítko nebo mikrospínač (koncový spínač).
Postačí i jednoduchý pedál, podle toho, co se vám hodí. Jedná se o jednoduché dvouvodičové připojení.

Dále budete potřebovat dráty, pojistky, zástrčku, konektory, ventilátor a tak dále. Drobnosti, které se dají sehnat po ruce nebo v nejbližší prodejně rádií. Spořivý kutil by to měl mít po ruce.

Budete potřebovat spotřební materiál, jako je niklová páska pro svařování prvků.

Existuje dobrý model 3D tištěné rukojeti pro bodové svařování (Spot Welder Handle ZBU-4.2 w/button).

Část kódu zpracování kodéru

// 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; >

Sestavení zařízení není obtížné. Nejdražší pro mě bylo najít dobrý výkonný snižovací transformátor. Jednou z cenově nejdostupnějších možností je transformátor mikrovlnné trouby s 1,5 vinutím namísto sekundárního zvyšovacího vinutí. 2 závity silného měděného drátu (průřez 50, 70 mmXNUMX).

Záměrně nepíšu o těle zařízení – neexistují žádné zvláštní požadavky. Obvykle používají pouzdra pro elektronická zařízení nebo ze starých zařízení. Za sebe mohu doporučit stínění skříně zevnitř před rušením pulzů a také zajištění chladicího ventilátoru transformátoru, který se při dlouhodobém provozu dost zahřívá.

Schéma svařovací desky vypadá takto.

Po montáži je nejlepší provést testy a určit optimální hodnoty trvání pulsu. V mém případě byl použit měděný drát 6 mXNUMX. mm jako elektrody.

Dvojitý pulz svařuje dobře, dobu trvání volíme v závislosti na tloušťce pásky. Odolává roztržení stejně dobře jako tovární svařování.

Nyní můžete snadno sestavit velkou baterii pro elektrokolo, opravit baterii pro hoverboard a upgradovat šroubovák.

Video z testování domácí kontaktní svářečky.

K přebalení baterie notebooku jsem potřeboval kontaktní bodové svařování Po chvíli přemýšlení a prohlížení cen hotových řešení dostupných ve městě jsem se rozhodl, že mým dalším DIY projektem bude bodové svařování.

Není žádným tajemstvím, že baterie notebooku je nejčastěji sestava baterií 18650. Takové baterie není vhodné pájet, za prvé se zvětší tloušťka sestavy a nevejde se do pouzdra a za druhé, co je nejdůležitější, jde o lokální ohřev baterie. Topení je extrémně negativní. Možností je tedy provést bodové svařování sami. Nejprve jsem chtěl sestavit generátor pulsů na mikrokontroléru a řídit vybíjení z autobaterie pomocí MOSFETů, protože stará baterie ležela nevyužitá. Ale po posouzení nákladů na domácí produkt a surfování na Aliexpressu jsem si uvědomil, že jsem ve skutečnosti nezískal žádnou výhodu z hlediska ceny, a objednal jsem si ovladač odtud. Obecně byla další možnost bodového svařování vlastníma rukama z mikrovlnné trouby. Výsledkem však byla velmi velká konstrukce a také zahřívá baterie, protože bez regulátoru zahřívá svařované prvky. Tato látka je dobrá pouze na výrobu plechovek.

To je vše, tímto by mohl být konec článku o montáži kontaktního bodového sváru, ale ne! Nelíbila se mi ani varianta s autobaterií, byla příliš objemná. Jsou dvě možnosti – lithiová baterie – která by měla také fungovat, baterie life po tento problém řeší bez problémů, ale kupovat baterii na bodové svařování a to i na 2-3 použití za rok jaksi není racionální. Rozhodl jsem se tedy vyzkoušet 3 možnosti. Ti, kteří odebírají kanál, vědí, že jsem nedávno rozebral asi 3 kilogramy elektronických cigaret a nashromáždil jsem spoustu malých lithium-iontových baterií. a rozhodl jsem se z nich sestavit baterii a otestovat ji. Dále mě zaujala možnost provedení bodového svaru kondenzátoru. Tak jsem koupil tuto desku na Aliexpress:

za 720 Kč. Mám docela dobrý ovladač bodového svařování. Tato deska umožňuje připájet ještě 5 MOSFETů na druhou stranu, pokud by to někomu nestačilo, ale těchto 5 MOSFETů propálí i 2 destičky 0,15mm připájením a vytvořením průchozího otvoru. Výkon je více než dostatečný, ale. no, čtěte dál, dojde k porovnání různých proudových zdrojů a jeden se ukázal být prostě příliš výkonný.

Jako první jsem testoval montáž s autobaterií.

Desky 0,15 jsou svařeny v režimu 4, 0,2 jsou svařeny na objemu 5. Baterie ale není čerstvá, s novou to bude lepší, ale kdo bude kupovat novou baterii pro takové účely? je objemný a drahý. Ale domácí produkt je dobrý a funguje. Nemá smysl poskytovat schéma takového bodového svařování, stačí tento obrázek od prodejce:

Dále jsem vyrobil sestavu 56 malých baterií z elektronických cigaret o kapacitě 280 mAh. 3 po sobě jdoucí sestavy 18 baterií zapojených paralelně. Všechno to vypadá takto:

Tuto baterii jsem sestavil jako náhradu za autobaterii, takže napětí je stejné – 12 voltů. Na tuto desku nelze dodat více než 15 voltů. Za prvé, tranzistory s efektem pole jsou řízeny přes fototranzistor a napětí na hradle nemůže být zvýšeno nad 20 voltů, soudě podle datasheetu, a regulátor – pulzní generátor je napájen přes lineární snižovací stabilizátor, který zvládne maximálně 15 voltů, a pak, když budete mít štěstí, vyhoří při přestávce, a pokud nebudete mít štěstí, tak i vy. V prvním případě se jednoduše vymění levné pravítko, v druhém případě shoří mikrokontrolér a celá deska jde do koše.

Takto to vypadá sestavené:

Sestava se ukázala jako velmi kompaktní, 20 bodů vybilo baterii o 0,02 voltu. Zde je výsledek této montáže v režimu 4 s deskou 0,15.

A tady utržená 0,15 destička z baterie 18650, hroty vytrhané, kontakt výborný:

Ale chtěl jsem více než 12 voltů, chtěl jsem 20-30 voltů. A existuje řešení! Rozložení desky je navrženo tak, že MOSFETy jsou napájeny samostatně a zdroj a drain prostě fungují jako spínač, to znamená, že MOSFETy jsou zapojeny jako relé a deska je rozdělena na nízkonapěťovou a vysokonapěťovou část. Desku samotnou lze připojit na 12 voltů (ve skutečnosti od 6,5 do 15), ale GND IN a GND OUT lze zatížit až 40 volty (IPLU300N04S4-R8 PSOF-8).

Takže toto je obvod kondenzátorového bodového svařovacího stroje, který jsem sestavil vlastníma rukama:

Snižovací stabilizátor na mikroobvodu LM2596, může být napájen z maximálně 40 voltů, sníží se na požadovanou úroveň. Proudově napájí pouze desku, protéká jí maximálně 100 miliampérů. Ano, jeho použití je nadměrné, ale stojí méně než plechovka piva. A pokud vezmete 5 kusů najednou, cena vyjde na 50 rublů. za kus.

Reklama: LLC “ALIBABA.KOM (RU)” DIČ: 7703380158

24V autolampa je připojena, protože v okamžiku zapnutí mají kondenzátory nulový odpor a napájení přejde do ochrany. Po dobití kondenzátorů tuto lampu při svařování zkratuji, nestihnou se vybít na nulu a zdroj na takový pokles adekvátně reaguje. Pokud to váš zdroj zvládne, můžete žárovku vyhodit.

Samotná sestava kondenzátoru vypadá takto.

Zde je 20 kondenzátorů 10 000 mikrofaradů při 35 voltech. Pokud jej nabijete na 35 voltů (nedoporučuji, 30 voltů je maximum), dostanete nabití 100 joulů! není slabý. A jak bylo potvrzeno, není vůbec slabý ani při 24 voltech.

Samotné bodové svařování kondenzátoru dopadlo takto (tělo bylo vytištěno na domácí 3D tiskárně Cuboid 3 na kinematice XY. Popis a montáž.):

Napájel jsem tuto domácí kondenzátorovou svářečku z 24 voltů, nastavil jsem výkon na minimum a rozhodl jsem se svařit 2 desky po 0,15 mm, v důsledku čehož minimální impuls vypálil průchozí otvor pod jednou sondou v obou deskách! A druhá sonda se přilepila na talíře, myslel jsem, že jsem nesnědl dost kaše, špatně jsem to stlačil, zopakoval a… to samé. Pro fólii 0,15 se bodové svařování kondenzátoru ukázalo jako příliš mnoho i na minimálním prvním režimu! Musel jsem snížit napětí na 12 voltů.

Abych to shrnul, chci říct, že pro napájení ze zásuvky je lepší sestavit kondenzátorový bodový svar, ten dává nejsilnější impuls. Navíc je snadné regulovat výkon, stačí snížit napájecí napětí.

Pokud potřebujete turistiku, postačí lithium-iontová baterie. Moje je 58 watthodin (sestava 56 baterií 280 mAh při 1,04 Wh)

Nejhorší variantou bodového svařování je autobaterie, která je velká a těžká. Pokud se chystáte svařovat v garáži vedle auta nebo si ho chcete vozit s sebou domů, pak je to vaše volba. Ano, vaří o něco lépe než lithium-iontová baterie, ale jen o něco lépe a extra hmotnost nepřeváží její přednosti. Pro sebe jsem nechal bodové svařování pro baterie na sestavě kondenzátoru.

Video o bodovém svařování udělej si sám.