Паяльник для аккумуляторов своими руками

Ультрабюджетная точечная сварка литиевых аккумуляторов дома

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.

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

Реле приехало в аккуратной картонной коробочке и при распаковке отдало дикой вонью китайской резины. Виновник — резиновый кожух поверх металлического корпуса, запах не выветривается уже который день.

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:

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.

Читайте также:  Как сшить чехлы для лыж своими руками

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.

Собираем нашу нехитрую схему. Кнопку спуска подключаем к пину D11 Ардуино, притянув к «земле» через резистор на 10К. MOSFET — к pin D10, «пищалку» — к D9. Потенциометр подключил крайними контактами к пинам VCC и GND, а средним — к пину А3 Ардуино. При желании можете подключить к пину D12 яркий сигнальный светодиод.

Заливаем в Arduino немудрёный код:

Затем подключаемся к Ардуине с помощью Serial monitor и поворотами потенциометра выставляем длину сварочного импульса. Я опытным путём подобрал длину в 25 миллисекунд, но в вашем случае задержка может быть иной.

По нажатию на спусковую кнопку Ардуино несколько раз пропищит, после чего включит на мгновение реле. Вам потребуется извести небольшое количество ленты перед тем, как вы подберёте оптимальную длину импульса — чтобы и сваривалось, и не прожигало дыры насквозь.

В результате имеем простую бесхитростную сварочную установку, которую легко разобрать:

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.

Источник

Поделки своими руками для автолюбителей

Паяльник моментального нагрева на аккумуляторах, схема

Всем привет, паяльников моментального нагрева я делал очень много, как сетевых, так и автономных. Некоторые из них раздал друзьям и родственникам, а другие, так и не обрели корпуса и до сих пор пылятся где то там.

Решил изготовить аналогичный паяльник для личного пользования, но не совсем обычный паяльник, а полностью автономной, то есть питается он от встроенного аккумулятора. Нагревается за пару тройку секунд и имеет возможность регулировки мощности. Конструкцию я бы назвал довольно удачной и удобной, этот паяльник импульсного типа, такие в частности бывают сетевыми и даже сейчас аналогичное можно купить, но не такой, как этот.

Покупные паяльники питаются от сети и в своем составе содержат железный, сетевой трансформатор, вторичная обмотка которого представляет толстую шину — замкнутое жало.

За счёт короткого замыкания и относительно большого сопротивления жала, последняя нагревается, принцип очень простой. Я уже показывал много схем и конструкций таких паяльников, в которых я использовал импульсный блок питания вместо железного трансформатора.

Данный же паяльник имеет схожий принцип работы, полностью импульсный, только внутри у него понижающий преобразователь напряжения. Преобразователь питается от высокотоковых литий-ионных аккумуляторов.

В составе преобразователя импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого замкнуто железным жалом, ток в данной обмотки огромный, что вызывает нагрев жала.

На вопросы типа, — а почему не взять и просто не замкнуть жалом аккумуляторы минуя преобразователь отвечу кратко — убьёте аккумулятор или расплавите жало.

В этом же случае на вторичной обмотке напряжение очень мало, но за счёт большого сечения провода ток большой, плюс мы можем регулировать мощность преобразователя и температуру жала в целом.

Схема — это полноценный двухтактной понижающий преобразователь, только малых размеров.

Читайте также:  Как сшить красивые шорты своими руками

Имеем импульсный, кольцевой трансформатор, которым управляют пара мощных мосфетов RF3205, а ими управляет шим контроллер SG3525.

Рабочая частота шим контроллера зависит от номиналов указанных компонентов, с таким раскладом частота на выходе будет около 30-32 килогерц.

Резистор R6 отвечает за мертвое время — это пауза во время которой транзисторы закрыты, нужна она для того, чтобы внутренний драйвер шим контроллера успел полностью разрядить затвор транзистора одного плеча, пока не открылся другой транзистор.

В данном случае, так как транзисторов у нас всего одна пара или по одной штучке в плече, делать мёртвое время большим нет смысла.

Конденсатор С4 отвечает за плавный пуск — это плавное увеличение длительности управляющих импульсов в момент запуска инвертора. Он исключает образование больших токов при пуске.

В схеме мы имеем несколько переменных резисторов, два из них подстрочные R2,R4, а третий R3 отвечает за регулировку мощности. По факту регулировка мощности заключается в том, что мы вручную меняем скважность управляющих импульсов и тем регулируя время нахождения транзисторов в одном из двух состояний, чем больше времени транзисторы открыты, тем больше и мощность.

Вторичная обмотка трансформатора — низковольтная, но ток в этой обмотки большой, она нагружено жалом.

Теперь по поводу того, что тут делает плата повышающего преобразователя МТ3608.

Изначально я планировал питать этот паяльник от трех высоко-токовых аккумуляторов 18650, но позже передумал, так как размеры паяльника в таком случае были бы большими. В итоге количество аккумуляторов снизил до 2, то есть суммарное, номинальное напряжение 7,4 вольта.

Полевые транзисторы и которые я использовал довольно классные, но для того, чтобы они полностью открылись и сопротивление их открытого канала было минимально возможным, ну чтобы не грелись, на их затвор нужно подавать управляющие импульсы с напряжением минимум 10 вольт.

А мы помним, что наш аккумулятор на 7,4 вольта, также минимальное, питающее напряжение шим контроллера SG3525 составляет 8 вольт, чтобы одним выстрелом убить двух зайцев микросхему запитал от платы преобразователя МТ3608.

На её вход поступает 7,4 вольта от аккумуляторов на выходе выставлено 12 вольт, которые поступают на шим контроллер, а основное, силовое питание берётся напрямую с аккумуляторов.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Кнопка запуска паяльника просто подаёт питание на вход платы МТ3608, следовательно запускает управление и инвертор в целом, а силовое питание всё время подключено к аккумулятору и от них практически ничего не потребляет если кнопка не нажата.

Это по поводу схемы, теперь об компонентах…

Трансформатор кольцевой с проницаемостью 2300, производитель неизвестен, первичная обмотка изначально содержала 14 витков с отводом от середины, потом количество витков снизил, так как планировал питать преобразователь от более низкого напряжения.

Обмотка намотана литцендратом из сорока параллельных проводов диаметром 0,22 миллиметра в каждой жиле.

Конечно же все провода в лаковой изоляцией, вторичная обмотка два витка, также литцендрат, хотя можно использовать медную шину, а литцендрат выбран по той причине, что им легче мотать.

Количество жил вторичной обмотки 140, провод тот же, как и в случае первичной обмотки.

Полевые транзисторы любые с напряжением сток исток от 20,30 вольт и с токам стока в 30 ампер и более, подберите транзисторы с минимально возможным сопротивлением открытого канала.

На малой мощности транзисторы холодные, но их необходимо установить на радиатор, если радиатор общий подложки ключей обязательно нужно изолировать. В моем случае радиатором служат пара алюминиевых уголков.

Аккумуляторы вот такие стандарт 18650,

подключены последовательно. Это не обычные аккумуляторы, а высокотоковые, то есть их можно разряжать большими токами под 20,30 ампер. Обычные литий-ионные от ноутбуков тут не прокатят, так как схема жрёт огромные токи, особенно в момент разогрева жала.

Благо такой паяльник работает только тогда, когда вы паяете, то есть в момент нажатия кнопки, ну и мощность при желании можно сделать поменьше.

Батарея дополнена 20-амперной платой защиты,

данная плата защищает аккумуляторы от глубокого разряда, перезаряда и коротких замыканий. Плата снабжена ещё и системой балансировки банок, это очень важная опция, балансировка залог долгой и счастливой жизни литиевых аккумуляторов.

Плата защиты отключает аккумуляторы при достижении на них напряжения примерно 5,2 — 5,4 вольта и благодаря применению повышающего преобразователя МТ3608 инвертор прекрасно работает даже от такого низкого напряжения.

Читайте также:  Программатор avrisp mkii своими руками

Кнопка запуска — практически любая без фиксации я поставил обычный микрик.

Жало можно сделать из железного прутка с диаметром 2-3 миллиметра, в моем случае это стержень от сварочного электрода. Железное жало в отличие от медного, разогревается быстрее и самое важное — ну почти вечное, менять такое жало вам придётся через многие годы, даже если активно пользоваться паяльником.

Жалу придаём примерно вот такую форму,

а кончик обрабатываем, чтобы уменьшить его диаметр, это нужно для того, чтобы именно кончик нагревался быстрее.

Такое жало очень легко облуживается, работать им удобно. Держатели жала сделаны из латунных монтажных клемм.

Настройка..

Если всё собрано правильно, правильно рассчитан трансформатор, все компоненты оригинальные и нет соплей на плате, схема заработает сразу.

Наладка достаточно простая, сначала вам нужно установить жало, затем путём вращения подстроечников R4,R2 выставить лимиты мощности, то есть ограничить максимальную мощность паяльника так, чтобы жало не расплавилась, а нагрелось максимум до 450-500 градусов. А нижней лимит необходимо выставить таким образом, чтобы при положении минимальной мощности основного переменника жало нагрелось градусов до 250-300.

Я специально установил эти подстроечные резисторы, чтобы вы могли подгонять паяльник под определенное жало,

например если жало тонкое, то максимальная длительность импульсов может его попросту расплавить и длительность нужно ограничить, а если жало толстое, мощности может не хватать для нормального разогрева и подстроечниками нужно её добавить.

Ну а основной переменник R2 у нас сугубо будет менять мощность в пределах выбранных лимитов.

Но учитывая то, что железное жало буквально вечное, то есть его менять не придётся, можете основной переменник тоже заменить подстроечным, выставив оптимальную температуру для пайки и больше не трогать его, а если нужно регулировка мощности данный резистор выводится за пределы корпуса и делается аналоговая шкала температур.

Я хочу, чтобы вы правильно поняли, регулировка мощности тут есть, но это никак не термо-стабилизация, выставленная температура на жале не будет поддерживаться стабильным и зависит от питающего напряжения.

Корпус взят от электронного трансформатора 150 Вольт-ампер.

Корпус железный с отверстиями для естественного охлаждения.

Одна из боковин корпуса убрана, на её месте кусок текстолита, на котором приклеены держатели жала.

Дно корпуса изолировано несколькими слоями каптонового скотча во избежании случайных КЗ между дорожками платы и корпуса.

Трансформатор дополнительно зафиксирован эпоксидкой, держатели — суперклеем с добавлением соды,

это не лучшее решение с точки зрения эстетики и ремонтопригодности, но тут ломаться нечему, а на выставку паяльник отправлять я не собираюсь, поэтому над внешним видом особо не старался.

Аккумуляторы установлены в рукоятке. Рукоятка взята от древнего паяльника такого же плана, она сделана из пластика.

Какая мощность у такого паяльника? Учитывая кратковременный режим работы с соответствующим трансформатором можно снять хоть 200 ватт, в моем случае максимальная мощность ограниченна на уровне 120 ватт, трансик у меня маленький, да и условия охлаждения не ахти.

Этого более чем достаточно, но если использовать тонкое жало, например 1-1,5 мм, то мощности в 20-40 ватт будет вполне достаточно для комфортной работы, такое решение более предпочтительное, так как увеличивается время автономной работы.

Я думаю нет необходимости отвечать на вопрос по поводу того насколько хватит аккумуляторов, это решаете вы, чем толще жало, тем больше мощности уходит на его разогрев, следовательно аккумуляторы будут разряжаться быстрее.

Учитывая, что данный паяльник включен только в момент пайки, заряда батареи хватит на достаточно продолжительное время.

В самом конце я добавил небольшой светодиод, который светится только в момент работы паяльника, освещая зону пайки и одновременно является индикатором работы.

Паятельными характеристиками данного паяльника очень доволен, у меня есть довольно мощный аккумуляторный паяльник, но ему нужно около 20-30 секунд на разогрев жала, а наш девайс разогревается гораздо быстрее всё зависит от выставленной мощность и толщины жала. Можно сделать так, чтобы паяльник был готов спустя 3-4 секунды после нажатия кнопки.

Паять можно и массивные компоненты, мощности хватит. Остывает жало тоже быстро, что немаловажно, правда если работать продолжительное время без отдышки нагреваются латунные держатели.

Основные фишки я думаю понятны. Относительно компактные размеры и легкий вес, по сравнению с промышленными паяльниками аналогичного принципа нагрева, полная автономность, быстрый разогрев, достаточно большая мощность.

Источник

Оцените статью
Своими руками