Точечная сварка своими руками из микроволновки ардуино

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 19.09.2024

Мой вариант точечной сварки на Atmel AVR ATtiny48 с использованием трансформатора от старой микроволновки. Используется двухсегментный LED дисплей, кнопки и пищалка. Коммутация трансформатора через симистор. Время импульса 0.1 — 99 секунд и старт/стоп вручную (когда значение на дисплее 0).

Трансформатор от не инверторной печи, мощностью около киловата (чем больше, тем лучше). Тонкая обмотка трансформатора аккуратно удаляется ножовкой, удаляется металлическая магнитная перемычка между обмотками, ограничивающая мощность.
В получившийся просвет просовывается толстый провод в изоляции больше 10мм в диаметре — 2 витка. Я использовал от грузового автомобиля для подключения аккумулятора.

Концы этого провода прикручены к медным стержням толщиной около 15 мм.
Стержни заточены.

Для индикации используется двухсегментный индикатор, подключены напрямую к контроллеру, у контроллера выводов много, по этому не стал заморачиваться с динамическим отображением. Каждый дисплей подключен через один резистор — лень было распаивать на каждый сегмент. Разница в яркости не особо заметна.

В блоке управления 3 кнопки — вверх, вниз, выбор/импульс.
Пищалка пассивная информирует о нажатии кнопок и предупреждает перед импульсом.

Программа написана на C в Atmel Studio 6.0.

Есть режим настроек (функция Setup) — вход одновременно нажать кнопки вверх и вниз.
Настройки:
1. Задержка перед импульсом в секундах
2. Показывает по десяткам количество срабатываний.
3. Температура контроллера
4. Калибровка внутреннего генератора. На пищалку выводится частота 15625 Гц, кнопками подстраивается OSCCAL. На дисплее значение в шестнадцатиричном виде.
5. 60 секундный цикл для проверки встроенного генератора.

Дребезг кнопок исключается посредством задержки (используется таймер 0).
После срабатывания прерывания PCINT1 по изменению значения пинов, активируется прерывание по сравнению TCNT0 и OCR0A таймера 0 и ждем срабатывания прерывания. В нем уже получаем состояние кнопок.
Длительное нажатие кнопок используется для быстрого изменения времени/настроек.
Для этого используется прерывание Watchdog, а также для мигания светодиодом. Решил извратиться таким образом.
Сброс по зависанию не используется.

Для вывода на дисплей используется своя микробиблиотека.

Схема:

Точечная сварка, как известно, выполняется на специализированном оборудовании, однако подобное устройство можно не только найти в серийном исполнении, но и сделать своими руками: для этого пригодится трансформатор, извлеченный из старой микроволновки. Аппарат, полученный в итоге, даст вам возможность качественно выполнять точечную сварку при помощи переменного тока, сила которого не регулируется.

Самодельный аппарат для точечной сварки в сборе

Трансформатор выступает важнейшим элементом любого такого устройства для точечной сварки: его задача состоит в том, чтобы увеличить значение входного напряжения до требуемой величины. Чтобы эффективно справляться с этим, устройство должно обладать высоким коэффициентом трансформации. Такими трансформаторами оснащаются большие микроволновые печи, одну из которых вам и необходимо найти. Когда вы найдете такую модель микроволновки, надо будет очень аккуратно извлечь из нее трансформатор.

Схема работы точеной сварки и схема сварочного аппарата

Технологию сборки аппарата для точечной сварки более-менее детально можно увидеть на видео ниже. Пример данного самодельного устройства поможет нам проиллюстрировать процесс создания точечной сварки из микроволновой печи. Для более подробного ознакомления с деталями сборки читайте статью полностью.

Вынимаем трансформатор из микроволновой печи

Если в самодельном аппарате для точечной сварки задействован трансформатор, имеющий мощность 700–800 Вт, то с его помощью вы сможете соединять листы из металла, толщина которых доходит до 1 мм. Такой трансформатор входит в категорию устройств повышающего типа, для обеспечения питания магнетрона он способен вырабатывать напряжение, равное 4 кВ.

Магнетрон, которым оснащена любая микроволновка, требует для своей работы высокого напряжения. В связи с этим подключенный к нему трансформатор отличается меньшим количеством витков на своей первичной обмотке и большим – на вторичной. На последней создается напряжение порядка 2 кВ, увеличивающееся затем в два раза за счет использования специального удвоителя. Проверять работоспособность такого устройства путем измерения напряжения, подключенного к его первичной обмотке, нет никакого смысла.

Извлекаем трансформатор из микроволновой печи

Извлекать из микроволновки трансформатор следует аккуратно. Не следует брать в руки молоток и другие тяжелые предметы. С микроволновки откручивается ее основа, убираются все крепления, и трансформатор аккуратно снимается с места его установки. В извлеченном из СВЧ-печи устройстве вам понадобятся, во-первых, его магнитопровод, во-вторых, первичная обмотка, которая по сравнению со вторичной выполнена из более толстого провода и имеет меньше витков.

Вторичную обмотку из-за ее ненадобности вам придется демонтировать, для чего уже пригодятся молоток и зубило. Очень важно при этом не повредить и не помять первичную обмотку, поэтому действовать надо с максимальной аккуратностью. Если при демонтаже вторичной обмотки вы обнаружите в трансформаторе шунты, используемые для ограничения силы тока, их тоже надо удалить.

Вторичную обмотку можно срезать стамеской

Если магнитопровод трансформатора является не клееной, а сварной конструкцией, то удалять с него вторичную обмотку лучше при помощи стамески или обычной ножовки по металлу. Если же обмотка очень плотно набита в окно магнитопровода, то ее, разрезав провода, необходимо будет высверлить или выковырять. Делать это надо очень аккуратно, так как магнитопровод может разрушиться из-за таких манипуляций.

После выполнения демонтажных работ следует намотать новую вторичную обмотку. Для этого вам будет необходим провод диаметром не меньше 1 см. Если такого провода у вас в запасе нет, его придется купить. При этом совсем не обязательно приобретать цельный многожильный провод такого сечения, можно использовать и пучок из нескольких отдельных проводников, которые в сумме обеспечат требуемый диаметр. После монтажа новой вторичной обмотки ваш модернизированный трансформатор будет способен вырабатывать ток, сила которого составляет до 1000 А.

Старую обмотку можно спилить ножовкой по металлу

Если вы хотите сделать аппарат для точечной сварки более мощным, то технических возможностей одного трансформатора вам может не хватить. Здесь необходимо использовать два таких устройства (соответственно, разобрав две микроволновки).

Тонкости модернизации трансформатора от СВЧ-печи

Чтобы сделать вторичную обмотку, вам надо намотать на сердечник 2–3 витка, что обеспечит получение выходного напряжения порядка 2 В, а силы кратковременного сварочного тока – больше 800 А. Этого вполне достаточно для эффективной работы аппарата точечной сварки. Намотка такого количества витков может вызвать затруднения, если используемый провод имеет толстый слой изоляции. Решить эту проблему достаточно просто: необходимо снять с провода стандартную изоляцию и обмотать его изолентой, имеющей тканевую основу. Очень важно, чтобы провод, используемый для вторичной обмотки, имел минимально возможную длину, что позволит избежать необоснованного увеличения его сопротивления и, соответственно, уменьшения силы тока.

Новая вторичная обмотка заняла свое место

Если вам надо сваривать металлические листы толщиной до 5 мм, имейте в виду, что для этого потребуется аппарат для точечной сварки, обладающий большей мощностью. Чтобы сделать его своими руками, необходимо использовать соединенные в одну цепь два трансформатора. Соблюдать соответствующие правила при выполнении такого соединения надо обязательно. Если вы ошибетесь и неправильно подключите выводы первичных и вторичных обмоток двух трансформаторов, может возникнуть короткое замыкание. Правильность соединения обмоток, если на их одноименных выводах нет маркировки, проверяется при помощи вольтметра.

После правильного соединения одноименных выводов двух трансформаторов требуется замерить значение силы тока, который они совместно формируют. Как правило, самодельные трансформаторы, предназначенные для аппаратов точечной сварки, эксплуатировать которые планируется в домашних мастерских, ограничивают по силе тока – не более 2000 А. Превышение этого значения спровоцирует перебои в работе электрической сети не только в вашем доме, но и у ваших ближайших соседей. А это, естественно, приведет к конфликтам. Значение силы тока, выдаваемого соединенными трансформаторами, а также наличие короткого замыкания в их цепи проверяют при помощи амперметра.

Еще один пример сборки точечной сварки представлен на видео ниже:

Как определить одноименные выводы трансформаторов

Если выводы обмоток соединяемых устройств не имеют маркировки, то необходимо определить среди них одноименные, чтобы их и соединить между собой. Решить такую задачу можно следующим способом: первичные и вторичные обмотки двух или более трансформаторов соединяют последовательно, на вход такого объединенного устройства подают напряжение, а к выходным выводам (выводы с последовательно соединенных вторичных обмоток) подключают вольтметр переменного напряжения.

В зависимости от направления подключения вольтметр может вести себя по-разному:

показывать то или иное значение напряжения;
не показывать вообще никакого напряжения в цепи.

Если вольтметр выдает какое-либо напряжение, значит, в цепи соединения и первичных, и вторичных обмоток присутствуют разноименные выводы. При соединении обмоток таким неправильным способом в них протекают следующие процессы: напряжение, поступающее на вход первичных обмоток двух соединенных трансформаторов, уменьшается на каждой из них вполовину; увеличение напряжения происходит на вторичных обмотках, каждая из которых обладает одинаковым коэффициентом трансформации. Вольтметр на выходе зарегистрирует суммарное напряжение, значение которого равно удвоенной величине входного.

Определяем выводы трансформаторов на данной схеме

Электроды для самодельной точечной сварки

Выбирая для аппарата точечной сварки, собранного своими руками из микроволновки, электроды, следует обращать внимание на то, чтобы их диаметр соответствовал диаметру провода, с которым они соединены. В качестве таких элементов можно использовать медные прутки, а для устройств небольшой мощности подойдут жала от профессиональных паяльников.

В процессе эксплуатации электроды для точечной сварки активно изнашиваются. Чтобы корректировать их геометрические параметры, их необходимо постоянно подтачивать. Естественно, что со временем такие элементы потребуют замены на новые.

Вариант изготовления электродов из толстой медной проволоки

Провода, связывающие электроды с аппаратом для точечной сварки, имеют достаточно большой диаметр, поэтому облегчить их пайку помогут специальные наконечники, предварительно подвергнутые лужению. Поскольку электроды для такого устройства являются съемными, в местах их соединения с наконечниками пайку не выполняют. Конечно, в таких местах, постоянно подвергаемых окислению, также происходит потеря мощности, но очистить их значительно легче, чем обжатые наконечники.

Устанавливаем электроды на сварочный аппарат

Как уже было указано выше, электрод для контактной сварки можно сделать из медного прутка или жала от профессионального паяльника, если мощность устройства невысока. Провод от аппарата присоединяется к электроду с помощью медного наконечника, который соединен с ним при помощи пайки.

Установка нижнего электрода

Наконечник совмещают с электродом при помощи болтового соединения, которое должно быть очень надежным, чтобы увеличение сопротивления в месте ненадежного контакта не приводило к потере мощности аппарата для точечной сварки. Чтобы выполнить такое соединение, в электроде и наконечнике делают отверстия одинакового диаметра.

Болты и гайки, с помощью которых будут соединяться электроды и наконечники с проводами, лучше всего выбирать из меди или ее сплавов, отличающихся минимальным электрическим сопротивлением. Элементы таких соединений, значительно упрощающих обслуживание аппарата для контактной сварки, совсем несложно изготовить своими руками.

Органы управления самодельной точечной сваркой

Управление аппаратом точечной сварки (особенно сделанного из микроволновки своими руками) не отличается особенной сложностью. Для этого вполне достаточно двух элементов: рычага и выключателя. Сила сжатия между электродами, за которую отвечает рычаг, должна обеспечивать в точке выполнения сварки надежный контакт соединяемых деталей. Чтобы выполнить эти важные требования, рычажные механизмы таких аппаратов можно дополнить винтовыми элементами, которые обеспечивают еще более значительную силу сжатия. Естественно, такой элемент устройства для точечной сварки должен обладать очень высокой надежностью.

Конструкция рычагов незамысловата. Удобства добавит простая резинка, установленная над верхним рычагом

На серьезном производственном оборудовании, которое используется для соединения листов стали значительной толщины, устанавливают элементы сжатия, создающие давление от 50 до 1000 кг – в зависимости от необходимости. А на аппаратах точечной сварки, применяемых для нерегулярных и несложных работ в домашней мастерской, вполне достаточно того, чтобы такой механизм создавал давление до 30 кг. Для удобства и простоты работы на аппарате точечной сварки его прижимной рычаг делают более длинным, это также позволит увеличить силу сжатия до необходимого значения.

Для самодельного домашнего устройства вполне достаточно рычага, длина которого будет составлять 60 см. При помощи такого рычага можно увеличить прилагаемое усилие в 10 раз. Соответственно, если вы будете давить на рычаг с усилием 3 кг, то электроды и соединяемые детали будут сжиматься силой 30 кг. Чтобы такой рычаг при надавливании не сдвигал с места сам аппарат, основание оборудования необходимо надежно зафиксировать на поверхности рабочего стола при помощи струбцины.

Аппарат точечной сварки, сделанный своими руками, в работе

Выключатель, отвечающий в устройстве за подачу тока к сварочным электродам, подключают к цепи первичной обмотки трансформатора, сила тока в которой значительно меньше, чем во вторичной. Если подключить выключатель ко вторичной обмотке, то он создаст дополнительное сопротивление, а его контакты под воздействием сильного тока намертво приварятся.

Если в качестве прижимного механизма применяется рычаг, то выключатель лучше расположить прямо на нем, тогда вторая рука будет свободной (ее можно использовать для поддержки свариваемых деталей).

Особенности работы на самодельном оборудовании для точечной сварки заключаются в том, что подавать ток на электроды следует только тогда, когда они находятся в сжатом состоянии. В противном случае вы столкнетесь с интенсивным искрением электродов и, как следствие, с их активным подгоранием. Получить первоначальный опыт по работе на таком устройстве можно при помощи обучающего видео.

Электроды оборудования для точечной сварки активно нагреваются в процессе работы. Кроме того, интенсивному нагреву подвержены трансформатор и токопроводящие элементы такого устройства. Чтобы избежать слишком сильного нагрева, который может привести к выходу оборудования для точечной сварки из строя, следует предусмотреть простейшую систему охлаждения. Для этого часто используют обычный вентилятор. Можно также делать перерывы в работе, необходимые для охлаждения элементов аппарата.

Время выдержки электродов под током в сжатом состоянии в процессе выполнения сварки можно контролировать визуально, ориентируясь на цвет точки в месте соединения, либо использовать для этого специальное реле.

Очевидно, что изготовить аппарат для точечной сварки на основе трансформатора от микроволновки совсем несложно, внимательно изучив представленные видео и фото процесса сборки и учтя озвученные рекомендации.

В данном мозгопроекте я хочу рассказать, как своими руками сделать резистивный аппарат для точечной сварки из компонентов старой микроволновой печи. Я планирую его использовать для приваривания никелевых пластин к аккумулятору 18650, но в зависимости от положения держателя электродов аппарат можно будет использовать для приваривания листов металла и других металлических предметов. А теперь приступим к изготовлению устройства!

Шаг 1: Разборка микроволновки

Предупреждение!
Внутри микроволновой печи существует опасность. Большой конденсатор может быть заряжен и является потенциальным источником опасного или смертельного электрического удара. Поэтому вам следует как можно быстрее разрядить его, закоротив контакты конденсатора с помощью металлического стержня отвертки.

Итак, снимите кожух микроволновки, чтобы добраться до электронных компонентов устройства. Разрядите конденсатор, как было указано ранее, и приступайте к демонтажу частей микроволновки. Найдите трансформатор, который должен выглядеть примерно так, как показано на фото. Открутите гайки и он должен вполне легко вынуться. Я также извлек несколько концевых выключателей, которые будут использоваться в дальнейшем, и некоторые кабели для подключения электропитания.

Шаг 2: Снятие вторичной обмотки

Необходимо повторно намотать вторичную обмотку, если нам нужно получить больший ток и меньшее напряжение. Первичная обмотка – это куда подается питание, а вторичная имеет более тонкий провод обмотки с прикрепленными красными проводами.

Меньшее количество витков провода увеличивает ток, но снижает напряжение, а большее количество витков увеличивает напряжение, но снижает ток. Нам не нужна вторичная обмотка трансформатора, поэтому ее необходимо аккуратно снять. Будьте осторожны, чтобы не повредить первичную обмотку.

Шаг 3: Добавление новой обмотки

Новая обмотка обеспечит необходимый ток для работы нашего сварочного аппарата. Выбор толстого кабеля позволит уменьшить число витков с тысяч до единиц и обеспечить при этом требуемую токовую нагрузку. Толстый кабель имеет хорошую изоляцию, которая при нагреве не расплавится, как в тонком кабеле.

Сначала установите первичную обмотку, за ней 2 шунта с каждой стороны и затем намотайте поверх пару витков синим кабелем. Не забудьте оставить достаточную длину кабеля для прикрепления сварочных электродов.

Шаг 4: Завершение изготовления трансформатора

Наш супер мощный трансформатор почти готов. Необходимо приварить назад верхнюю часть. Альтернативно, можно использовать 2-компонентную эпоксидку для ее приклеивания. Выбор есть, используйте способ, который лучше вам подходит!

Шаг 5: Выводы электрода

Теперь нам следует прикрепить концы кабеля к медным втулкам, который будут использоваться для сварки. Я выточил медные втулки на станке. Но можно использовать для этой цели медные зажимы из хозяйственного магазина. Я также приложил CAD файл по изготовлению зажима для электрода.

Шаг 6: Сварочный держатель

Я будут использовать сварочный аппарат для приваривания никелевых пластин к аккумулятору. Для этой цели я расположу два сварочных электрода бок о бок, хотя вы можете легко расположить их напротив, как в традиционном сварочном аппарате. Я разработал и вырезал лазером основание из древесно-волокнистой плиты для держателя, на котором будет установлен выключатель и располагаться выводы электрода.

Шаг 7: Завершение проекта

На трансформатор подается опасное напряжение величиной 230 В, поэтому очень важно закрыть трансформатор. Корпус, изготовленный с помощью лазерной резки, может отлично подойти для этой цели. Убедитесь, что все токоведущие части закрыты. Это обеспечит вашу безопасность при работе с аппаратом.

Для подключения фазы и нейтрали к первичной обмотке трансформатора используйте существующие контактные пластины. Я рекомендую установить выключатель между одним из силовых кабелей для удобства включения и выключения устройства. Я использовал выключатель из микроволновки.

Теперь ваш аппарат готов. Пора приступать к точечной сварке!

bamian Куратор с. Казинка, Липецкая область 1007 854

Появилась необходимость прикрепить защелки на нержавеющую кастрюлю, думал чем крепить и решил собрать аппарат точечной сварки, тем более еще на очереди перепарковка аккумуляторов ноутбука и шуруповертова как известно пайка не безопасна для аккумуляторов.
Схемы конечно есть в нете, но я решил делать сам. Первый раз писал для Ардуино скетч, поэтому прошу не пинать сильно если что не так.
Вот что получилось.
Сварочник варит двойными импульсами, как пишут двойной импульс улучшает качество сварочного шва.
7. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам.
Первый импульс как бы прогревает, смягчает металл.
Во время паузы между двумя импульсами, части плотнее прилегают друг к другу обеспечивая этим лучший контакт. Второй импульс непосредственно сама сварка.
Регулировка времени импульсов (от 20 до 960 мсек с шагом 20 (чтоб не мудрить переход через ноль)) только основных.
Импульсы прогрева составляют пропорционально 1/8 от величины основных импульсов.
Есть два режима 1 - управление педалью, "нажал-сварил", и с задержкой 4 секунды "нажал-пауза-сварил".
Защита от перегрева на термисторе т.е. при +80 С, блокируется все, включается вентилятор, при +40С режим сварки восстанавливается.
Трансформатор использовал от 800 ваттной микроволновки, вторичка и шунты убраны и намотаны два витка провода 70 квадратных мм.
Электроника. что было в наличии -
6. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам.
Ардуино Нано,
LCD1602 с i2c,
модуль энкодера,
релейный модуль, модуль пищалки,
Для управления трансформатором использовал тиристорный силовой ключ с опторазвязкой. Где то прочитал что симистор/твердотельное реле не подходят.
При использовании симистора есть ограничения при индуктивной нагрузке (скорость изменения напряжения между основными электродами симистора и скорость изменения рабочего тока). Превышение скорости изменения напряжения на симисторе (из-за наличия его внутренней ёмкости), а также величины этого напряжения, могут приводить к нежелательному открыванию симистора. А тиристоры всегда выключайте на отрицательном полупериоде.
В железе собрал, вроде все работает. В корпус пихаю тепрь. фото попозже выложу.
Вот что получилось - имитация в Протеусе
1. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам. 2. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам. 3. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам. 4. Аппарат точечной сварки на Ардуино Нано. Сделай сам.
В архиве проект в Протеусе, hex файл для имитации работы, два скетча один для русифицированного дисплея, а другой для латиницы. Ну и еще печатка силового блока. Схему не рисовал, в Протеусе думаю все понятно (для наглядности пищалку, силовой блок, вентилятор заменил светодиодами, чтоб было видно как все работают).
Может кому пригодится.

Посл. ред. 25 Сент. 17, 06:44 от bamian

BogAD Кандидат наук Красногорск - Белово 370 173