Точечная электросварка за $4, без расчленения микроволновок

Довольно давно собирался обзавестись агрегатом для точечной сварки. С интересом прочитал обзор коллеги yurok с раскурочиванием микроволновки, но остановила боязнь сетевого напряжения. Можете считать это паранойей, но от 220 вольт в розетке я стараюсь держаться подальше.

Ну и опять же искать добротный транс от микроволновки по свалкам и гнуть толстую медь для вторичной обмотки на много ампер не хотелось. В конце концов, я собираюсь сваривать максимум десяток литиевых АКБ в год, заводить для этого дома отдельный немаленький девайс не хочется.

Ведь могучий низковольтный источник тока дома уже имеется — это б.у. АКБ от машины. Завести машину в глубокий мороз ему уже не под силу, но дури в нём всё ещё предостаточно.

На Instructables уже есть готовый рецепт изготовления умного сварочника из 12-вольтовой АКБ: www.instructables.com/id/DIY-Arduino-Battery-Spot-Welder/ Автор запараллелил восемь мощных MOSFET и коммутирует короткие сварочные импульсы тока по команде с Arduino.

Мне этот вариант не понравился сложностью и дороговизной (необходимо заказывать плату, да и сами элементы дороги).



Затем пришла в голову мысль использовать старое доброе реле. Останавливало только то, 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 Али 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 (минус семь процентов) и доехало до Москвы меньше, чем за 20 дней. Прямая ссылка на лот:

https://aliexpress.com/item/item/12V-Starter-Relay-Solenoid/32681191278.html

Характеристики 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 третий день как.



Агрегат порадовал качеством — под контакты выведены два медных (!) 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 неё:



Испытания показали, что машинка работает на твёрдую пятёрку. Якорь очень громко стучит, а электроды дают чёткие вспышки. 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, MOSFET, два резистора — на 1К и 10К, да диод, предохранающий цепь от индуцированного соленоидом тока в момент обесточивания реле. Ардуину ещё не подключал, тестирую с обычной тактовой кнопкой. Когда Ардуина появится, она будет подключена через простейшую оптопару, чтобы не испытывать помех от основной цепи.

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 дядьки, у которого я подсмотрел идею с реле стартера, то на срыв якоря уходит около 21мс — от этого времени и буду плясать.



Дань традиции — домашнее животное проводит проверку сечения меди: