Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
MetalworkMetalwork
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino

y0yster 26 Aug 2017 12:26 30969 46
  • Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino

    Od dłuższego czasu zastanawiałem się na zrobieniem własnej zgrzewarki punktowej. Nadarzyła się okazja i takowa powstała.
    Na początku dodam, że zainspirowałem się urządzeniem, które było jakiś czas temu prezentowane, a mianowicie Zgrzewarka punktowa do zgrzewania pakietów ogniw Li-Ion Ni-MH itp.. Przedstawiana tam konstrukcja została oparta o schemat z Nowego Elektronika 4/2004.
    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    Podjąłem próbę wykonania tego układu, ale niestety zamiast zgrzewarki miałem spawarkę. Podobno wiele osób doświadcza problemów z przedstawionym układem. Postanowiłem, że zamiast jednego tyrystora wykorzystam dwa, które będą załączać się naprzemiennie. Schemat poniżej:
    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    (część przełączająca)
    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    (część sterująca)
    Sterownik został oparty o Arduino Uno. Kod do niego mieści się na jednej kartce A4:
    Code: c
    Log in, to see the code


    Sam układ działa znakomicie. Trochę już przepracował i wygląda, że jeszcze będzie działał :)
    Jedyna rzecz, której nie ma, a którą chciałbym dorobić to jakaś zgrabna obudowa. Może niedługo powstanie.

    Kilka zdjęć samej konstrukcji:
    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o ArduinoKolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o ArduinoKolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o ArduinoKolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    Zainteresowanych szczegółami budowy konstrukcji odsyłam do mojego bloga.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    y0yster
    Level 19  
    Offline 
    Mój blog: blog.domski.pl
    Strona: domski.pl
    Has specialization in: mikrokontrolery, modelarstwo lotnicze
    y0yster wrote 470 posts with rating 66, helped 9 times. Live in city Nysa. Been with us since 2006 year.
  • MetalworkMetalwork
  • MetalworkMetalwork
  • #4
    y0yster
    Level 19  
    Contar323 wrote:
    Konstrukcja ciekawa, estetyczna.
    Mam jedno pytanie: Po co Arduino?


    Dziękuję. Arduino wykorzystałem do sterowania tyrystorów i zajmuje się ono również wyświetlaniem czasu zgrzania, który można modyfikować za pomocą przycisków.

    piotrek2914 wrote:
    Gratuluję udanego projektu! Mam pytanie. Jaką głównie ma zaletę sterowanie dwoma tyrystorami w mostku 2T2D zamiast przy użyciu jednego triaka?


    Dziękuję. Powiem tak, na początku wykonałem konstrukcję z jednym tyrystorem i mostkiem. Niestety u mnie to nie działało. Tyrystor nie chciał się wyłączyć i miałem spawarkę. Jeśli chodzi natomiast o zastosowanie triaka to i taka wersja była. Niestety nie wytrzymała pierwszego uruchomienia. Triak się przepalił i był cały czas zwarty. Był on za słaby i tylko jednego miałem pod ręką, a tyrystorów mam kilka.
  • #5
    noel200
    Level 25  
    Ja niedawno zrobiłem też zgrzewarkę i jak triak mi się zwarł jak u Ciebie założyłem ssr.
    Te przewody nie za krótke? Co zgrzewasz? Ogniwa 18650? W obecnej wersji nie masz powtarzalności. Na jakość zgrzewów w dużym stopniu wpływa siła docisku elektrod. Trzeba zrobić ramię na sprężynie.
  • #6
    Sinister
    Level 11  
    Nie masz problemów z klejeniem, albo ze spawaniem?

    Co do trafa, ile masz na wtórnym? Trzy zwoje to nie jest już za dużo? Wolę przy zgrzewaniu jak mam niskie napięcie z wysokim amperażem. Jak wygląda u Ciebie?
  • #7
    noel200
    Level 25  
    Nie, nic nie klei i nie spawa.
    Ja mam 3 zwoje nawinięte linką 50mm2. Napięcie jeżeli dobrze pamiętam to coś około 4v, a prąd chciałem zmierzyć, ale zakres amperomierza do 400a był za mały.
    Blachę 0,15 zgrzewam na 60ms.
  • #8
    y0yster
    Level 19  
    noel200 wrote:
    Ja niedawno zrobiłem też zgrzewarkę i jak triak mi się zwarł jak u Ciebie założyłem ssr.

    To zaszalałeś :) Ja niestety nie miałem SSRa tylko kilka trystorów pod ręką.

    noel200 wrote:

    Te przewody nie za krótke?

    Przewody z elektrodami są dla mnie wystarczającej długości, ale pewnie, jak zabuduję to może faktycznie okazać się, że mogą być zbyt krótkie.

    noel200 wrote:

    Co zgrzewasz? Ogniwa 18650? W obecnej wersji nie masz powtarzalności. Na jakość zgrzewów w dużym stopniu wpływa siła docisku elektrod. Trzeba zrobić ramię na sprężynie.

    Tak, zgrzewam ogniwa Li-Ion 18650. Dobrze wiem co masz na myśli, ale jak testowałem to nawet lekko dociskając zgrzew jest w porządku. Mam taśmę o grubości 0.15 mm i dla niej minimum czas zgrzewu to 30 ms, a rozsądne maksimum to jakieś 70 ms. Ja zgrzewam na 50 ms. Zastanawiam się, czy w fabrycznych zgrzewarkach jest jakiś mechanizm kontroli docisku np. sprężyna, o której wspomniałeś.

    Sinister wrote:
    Nie masz problemów z klejeniem, albo ze spawaniem?

    Nie, żadnych. Zgrzewy bardzo dobrze się trzymają.

    Sinister wrote:

    Co do trafa, ile masz na wtórnym? Trzy zwoje to nie jest już za dużo? Wolę przy zgrzewaniu jak mam niskie napięcie z wysokim amperażem. Jak wygląda u Ciebie?

    Trafo na wtórnym zostało nawinięte czterema zwojami przewodem 25mm^2. Według moich obliczeń na wyjściu mam jakieś 4V i 200A. Szczegóły opisane u mnie na stronie.

    noel200 wrote:

    Ja mam 3 zwoje nawinięte linką 50mm2. Napięcie jeżeli dobrze pamiętam to coś około 4v, a prąd chciałem zmierzyć, ale zakres amperomierza do 400a był za mały.

    Na prawdę? Trzy zwoje 50mm^2, jak Ci się to udało zmieścić? Ja z swoimi czterema 25mm^2 musiałem się dobrze nagimnastykować :).

    noel200 wrote:
    Blachę 0,15 zgrzewam na 60ms.

    Podobnie, jak u mnie.
  • #9
    noel200
    Level 25  
    y0yster wrote:
    Trzy zwoje 50mm^2, jak Ci się to udało zmieścić?

    Imadło, gumowy młotek i silikon w spray i weszło :-)
  • #11
    pikarel
    Level 34  
    Z Twojego opisu wynika, że zgrzewarka pracuje poprawnie i spełnia założenia.

    Podajesz czasy zgrzewania w milisekundach;
    przy takich wartościach, czyli porównywalnych z okresem sieci zasilającej powinieneś użyć nie płynnej regulacji (co 10 mS) a raczej sterować ilością pełnych okresów (przy częstotliwości sieci zasilającej 50 Hz pełny okres to 20 mS).
    Poza tym transformatora nie należy zasilać połową okresu, bo to nasyca rdzeń (poczytaj o histerezie), dobrze, że chociaż zastosowałeś transoptory z detekcją przejścia przez 0.

    Masz do dyspozycji mikroprocesor, na jednym z portów możesz liczyć okresy, a tyrystory załaczać zawsze na pełen okres napięcia sieciowego, zawsze w trakcie przejścia napięcia sieciowego przez wartość 0 (zero). Ilość tych okresów/cykli ustalisz doświadczalnie, do uzyskania poprawnego zgrzewu.
    Taki sposób sterowania będzie powtarzalny, oczywiście przy zachowaniu stałego docisku (pisał o tym wyżej kolega @noel200 ).
  • #12
    y0yster
    Level 19  
    Dzięki za cenną uwagę!

    Czy zliczanie liczby okresów jest faktycznie potrzebne? Wystarczy zmienić ziarno na 20 ms. Transoptor załączy się, tylko gdy nastąpi przecięcie zera, a tyrystor przewodzi tak długo, jak płynie prąd. W ten sposób zawsze powinienem uzyskać załączanie na wielokrotność pełnego okresu, czyli 20 ms.
  • #13
    pikarel
    Level 34  
    Żle to napisałem; liczenie "sieci" nie jest potrzebne, wystarczy synchronizować wyzwalanie triaków z fazą sieci (do tego właśnie trzeba podać impuls na port procesora)
    i wyzwalać je na określoną liczbę okresów (zmodyfikujesz jedynie kilka linijek).
  • #14
    y0yster
    Level 19  
    Rozumiem, ale czy to nie jest tak, że jeśli używam układu z detekcją zera to będzie wszystko w porządku? Poza tym, mam tyrystory, które są "wyłączane" co pół okresu. W zasadzie załącznanie ich na wielokrotność 20 ms powinno załatwić sprawę przy tak, krótkich czasach.
  • #15
    pikarel
    Level 34  
    Jeśli nie wystąpi sytuacja załączania tylko jednej połówki z okresu (nieparzysta liczba połówek sinusoidy zasilająca transformator) to będzie dobrze.

    Przy małych mocach transformatorów jest to może bez znaczenia, Ty jednak używasz "pojedynczych" okresów w sterowaniu transformatora ok 1 kW, dlatego jest tak ważne.
  • #17
    pikarel
    Level 34  
    Lub zmiana w kodzie dla wyświetlania wartości "pojedynczych" :)
  • #18
    y0yster
    Level 19  
    Tak, tylko moja wersja nie wymaga żadnych zmian :P

    Ale tak na poważnie. Mam jedno pytanie dotyczące nasycenia transformatora. Rozumiem, że chodzi Ci o sytuację poniekąd opisaną np. tutaj i widoczną na tym obrazku:

    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    źródło: https://www.ametherm.com/images/stories/Ametherm_images/transformer-wave-250.jpg

    Druga sprawa, czy problem ten również nie dotyczy oryginalnego pomysłu opierającego się o wykorzystanie pojedynczego tyrystora, a przedstawionego w Nowym Elektroniku? Co prawda autorzy wykorzystują gradację 100 ms, ale przecież są tam same "dodatnie" połówki sinusoidy. Czy prąd nie będzie rósł i nie zatrzyma się na jakiejś ustalonej wartości. Czy mógłbyś przytoczyć, jakąś referencję?
  • #19
    rekinisko
    Level 22  
    Przerost formy nad treścią w tak prostym urzadzeniu z tym liczeniem i detekcją okresów. Detekcja przejścia przez zero załatwia sprawę. Bez podawania impulsu na procesor mogą powstać przekłamania czasowe tylko na ustawieniach dla 20 i 10ms co nie jest istotne bo tego prawie nikt nie używa. Im wyższy zakres tym błąd radykalnie spada. Po co siła docisku skoro wachnięcia napięcia sieci wniosą większy błąd.
  • #20
    pikarel
    Level 34  
    y0yster wrote:
    (...) przecież są tam same "dodatnie" połówki sinusoidy (...) [/b]

    Popatrz dokładnie na schemat z NE: są tylko dodatnie, bo ujemne są wyprostowane mostkiem diodowym.
    Ty - nie mając mostka prostowniczego - ujemną połówkę masz załączaną drugim triakiem; dlatego należy wydłużyć czas sterowania nimi na długość całego okresu (lub przynajmniej sięgający czasu przejścia przez zero z zapasem na załączenie triaka).

    @rekinisko, jeśli byłoby to sterowanie światełkiem w kiblu - to może byłby to przerost formy nad treścią, jednak moim zdaniem użycie procesora do właściwego sterowania triakiem/triakami i transformatorem dużej mocy w zgrzewarce jest bardzo właściwe.
    Jest też dla konstruktora tej zgrzewarki wprawką do poważniejszych konstrukcji i profesjonalnych rozwiązań.

    Każda profesjonalna zgrzewarka ma ustalony/ustalany docisk, oczywiście dla powtarzalności zgrzewu.
    Tylko proste samoróbki bazują na ręcznym dociskaniu, więc nie zawierają takiej regulacji.
  • #21
    y0yster
    Level 19  
    Dziękuję za odpowiedź.
    Tak, to miałem na myśli w Nowym Elektroniku wykorzystano mostek, aby mieć tylko dodatnie połówki -- nieprecyzyjnie napisałem wcześniej o co mi chodzi.

    I mam tyrystory, nie triaki ;) Widzę, że chyba dużo pracujesz właśnie z tymi triakami i Ci się cały czas na myśl nasuwają.
  • #22
    pikarel
    Level 34  
    Przepraszam, mój błąd, cały czas miało być tyrystor, nie triak.
  • #24
    y0yster
    Level 19  
    Taśma ma szerokość 8 mm i jest gruba na 0.15 mm. Jest to taśma metalowa niklowana. Można ją znaleźć tanio na chińskich portalach, jak np. Ali... lub na polskich portalach aukcyjnych.
  • #25
    rekinisko
    Level 22  
    pikarel wrote:
    y0yster wrote:
    (...) przecież są tam same "dodatnie" połówki sinusoidy (...) [/b]

    ... Każda profesjonalna zgrzewarka ma ustalony/ustalany docisk, oczywiście dla powtarzalności zgrzewu ...

    Jeszcze nie było takiej na elektrodzie. Piszemy o amatorskiej konstrukcji.
  • #26
    y0yster
    Level 19  
    Wydaje mi się, sądząc po zdjęciach oglądanych zgrzewarek, że nie posiadają one regulacji siły docisku. To sam operator ją dobiera. Chodzi mi oczywiście o takie zgrzewarki, do których podkładka się ogniwa do elektrod, a nie na odwrót.
  • #27
    piotrek2914
    Level 16  
    y0yster wrote:
    Można ją znaleźć tanio na chińskich portalach

    Dziękuję za naprowadzenie.
    Siłę docisku najlepiej regulować w zespole: siłownik pneumatyczny i reduktor ciśnienia. Tak to jest przynajmniej robione w przemysłowych rozwiązaniach do pracy automatycznej. Trzeba wstępnie go dobrać siłownik, żeby nie był za duży albo za mały. Wystarczy w domowych warunkach w zasadzie kompresor z reduktorem i wspomniany siłowniczek.
    Opcjonalnie z wykorzystaniem ramienia na sprężynie i dźwigni z regulowanym odbojem. Naciągamy sprężynę na odpowiednią długość a ona dalej wywołuje działanie siły.
  • #28
    y0yster
    Level 19  
    Jak kiedyś będę robił seryjną produkcję to się nad tym zastanowię. :-) Zgrzanie kilku pakietów raz na jakiś czas tytułową zgrzewarką to nie problem.
  • #29
    pikarel
    Level 34  
    Powtarzalność zgrzewu uzyskuje się przez użycie układu docisku (np. ze sprężyną), która ustala jego stałą wartość.
    W zgrzewarce ręcznej może być to prosta konstrukcja, podobna do zawieszenia widelca w rowerze (tyle, że bez amortyzatora).
    Można to wykonać z rurki, sprężyny i samej elektrody.
    W jednej z rurek można umieścić styk (krańcówkę) załączający się po przemieszczeniu elektrody w rurce.

    Oczywiście to tylko moje luźne sugestie (poprawiające komfort przy zgrzewaniu oraz sam zgrzew), których przecież nie musisz stosować w swojej zgrzewarce.
  • #30
    piotrek2914
    Level 16  
    pikarel wrote:
    użycie procesora do właściwego sterowania triakiem/triakami i transformatorem dużej mocy w zgrzewarce jest bardzo właściwe.
    Popieram to stwierdzenie, w profesjonalnych konstrukcjach tak się robi.
    pikarel wrote:
    powinieneś użyć nie płynnej regulacji (co 10 mS) a raczej sterować ilością pełnych okresów (przy częstotliwości sieci zasilającej 50 Hz pełny okres to 20 mS).

    W tym przypadku polemizował bym. W większych gabarytowo zgrzewarkach stosuje się, pomimo wszystkich problemów przez to powstających, sterowanie fazowe. Pomijając zastosowanie jak w temacie, niesie to za sobą wiele korzyści. Cały proces zgrzewu dzieli się na pięć lub więcej czaso-okresów,:
    t1- czas na docisk,
    t2-wstępne zmiękczanie materiału,
    t3-czas narastania impulsu,
    t4- czas impulsu właściwego,
    t5.1-Czasami zbocze opadające
    i ostatni to czas t5.2 wygrzewania końcowego.
    Kolejna zgrzewarka punktowa do ogniw Li-Ion oparta o Arduino
    Szczególnie dłuższe t2 i t3 sprawiają, że materiały zaczynają do siebie lepiej przylegać a w konsekwencji, podczas głównego impulsu, nie ma charakterystycznych iskier. Wygrzewanie końcowe pozwala wyeliminować nagłe skurcze w materiale zgrzewanym oraz po części eliminuje efekt przyklejania się elektrod.
    Wyklucza to stosowanie układów z załączaniem w zerze jak też nastręcza niestety dużych problemów z trafem. Ogólnie dla zgrzewarek dużych mocy, stosuje się zabezpieczenia przed załączeniem trafa na biegu jałowym z rozwartymi elektrodami.

    Piszę to bo może komuś się to przyda w przyszłości, nie koniecznie autorowi :D