CapWelder — точечная сварка на ионисторах своими руками

updated 21.07.20

схема, 3d модель, фото

Точечная сварка очень полезная штука. Она используется для быстрого соединения аккумуляторов типа 18650 в сборки. На моем канале youtube есть несколько видео о моих экспериментах по созданию аппарата для точечной сварки на суперконденсаторах.

Я переделал на литий шуруповерт, электровелосипед, собрал хранилище для солнечной энергии своей СЭС и даже прокачал электрическую газонокосилку!

Функциональная схема точечной сварки

Для точечной сварки нужен импульс тока в несколько сотен ампер. Часто в качестве источника тока используют трансформатор от микроволновки. Я не хотел связываться с трансформаторами из-за их гигантского размера и веса, а в качестве источника возьму пару ионисторов емкостью 3000 Фарад.

Мощность сварки выбирается в зависимости от толщины никелированной ленты. Для соединения аккумуляторов используют лены толщиной 0.1 мм — 0.3 мм.

Одновибратор на таймере 555 по нажатию на зеленую кнопку формирует одиночный импульс. Переменный резистор на 10к позволяет регулировать длительность импульса от 5 до 30 мс. Импульс с большей длительностью вызывает локальный перегрев места сварки и ухудшает качество соединения.

Сформированный импульс поступает на драйвер силовых транзисторов TC4420, который может резко открыть или закрыть сборку из силовых ключей IRF1324.

По вольт-амперной характеристике понятно, что при напряжении 5 В один транзистор может выдать ток более 100 А. Сборка из 4-х мосфетов выдаст токи примерно в 500 А. А при 7.5В более 1000 А

Для более резкого срабатывания силовых ключей на затворах желательно формировать напряжение 7 — 12В. Это сокращает переходные процессы и уменьшает нагрев транзисторов.

Для повышения напряжения с 5 В до 12 В возьму готовый DC-DC бустер. На выходе бустера обязательно нужен конденсатор на 470 — 1000 мкФ. Именно он питает схему в момент сварки, а диод, расположенный в бустере не дает конденсатору быстро разрядится при замыкании сварочных электродов.

Блок питания на 5 В 3 А подзаряжает ионисторы в перерывах между сварочными импульсами.

• 

• 

Электрическая схема макет печатной платы

Два синих светодиода, соединенные последовательно, начинают светится как раз при напряжении в 5 В. Из них получился индикатор готовности аккумуляторов. Я добавил желтый индикатор контакта электродов. Сделал схему и развел плату в редакторе EasyEDA

• 

• 

Корпус и механическая сборка

В собранном виде получился вполне работоспособный аппарат для точечной сварки. Я установил плату управления на сборку из ионисторов.

• 

• 

Чтобы скрыть потроха — замоделил крышку корпуса во Fusion360 и напечатал её на 3d принтере. Новая версия немного отличается, т.к. сделана под заводскую плату.

Один ионистор на 3000 Ф обошелся примерно 1900 руб. Весь споттер стоит значительно дешевле даже китайских сварочников и справляется с лентой 0.1 — 0.12 мм.

• 

• 

Плата достаточно универсальна. Ее можно использовать для более мощной сварки на 3-х ионисторах напряжением 7.5В. В такой сборке DC-DC бустер можно заменить на диод Шоттки, а вместо одного из 2-х синих светодиодов использовать сабилитрон на 5.1 В. Естественно для зарядки понадобиться блок питания на 7.5В 3А. Такой споттер справляется с лентой до 0.3 мм

Функционал споттера достаточен для домашней мастерской. Однако, можно добавить отложенный автозапуск при касании электродами ленты. Также можно добавить дисплей для индикации параметров и выборов режимов работы. Еще можно сделать двойной импульс сварки.

Если вам понравился проект — поддержите автора! Это мотивирует на создание полезных самоделок!

Также вы можете заказ комплект для самостоятельной сборки CapWelder со всеми необходимыми материалами, кроме ионисторов и блока питания. Их можно заказать самостоятельно по ссылке.

или заказать готовую плату на SMD компонентах

В посылке с комплектом будут все компоненты, в т.ч. печатная плата, корпус и все элементы кроме ИОНИСТОРОВ и блока питания. Вырученные средства пойдут на на закупку материалов для новых проектов, оборудования для съемки, содержание сайта и доменного имени.

Необходимые метериалы

• Таймер NE555
• Драйвер MOSFET TC4420
• Силовые ключи IRF1324 — 4 шт
• Ионисторы на 3000 Ф 2.8 В — 2 шт ил 3 шт (для версии 7.5В)
• Блок питания 5 В 3 А или БП на 7.5 В (для версии 7.5В)
• Gerber файл печатной платы
• Или макетная плата, как в видео
• Потенциометр 10кОм
• Мягкий провод для подключения электродов ПУГВ 1х6 мм2 — 1 м
• Жесткий провод ПуВнг 1х4 мм2 — 0.1 м
• Клеммники для изготовления ручки электрода
• Наконечники для провода 6х6 мм2 — 4 шт или 6 шт (для версии 7.5В)
• Синий светодиод — 1 шт
• Стабилитрон BZX55C3V9 на 3.9В или BZX55C5V1 на 5.1В (для версии 7.5В)- 1 шт
• Желтый светодиод — 1 шт
• Резистор 4.7 кОм 1206 — 2 шт
• Резистор 2.2 кОм 1206 — 1 шт
• Резистор 100 Ом 1206 — 1 шт
• Резистор 220 Ом или на 390 Ом (для версии 7.5В) 1206 — 1 шт
• Конденсатор 4.7 нФ 50 В 0805 — 1 шт
• Конденсатор 2.2 мкФ 25В 1206 — 1 шт
• Электролитический конденсатор 470 мкФ 25В — 1 шт
• Гнездо питания
• Зеленая кнопка
• Кнопка включения
• DC-DC бустер 5В — 12В или диод Шотки 1N5818 (для версии 7.5В)
• Stl файл 3D модели корпуса для печати