Контроллер аппарата контактной сварки от YUROK (Россия)

И опять Российское :)
Представляю необычное устройство из необычного магазина.
Каждому человеку удобнее работать тем, чем он привык и умеет. Я привык работать паяльником и к сварке отношусь прохладно, хотя дуговой сваркой иногда пользуюсь.
Продавец YUROK из Новосибирска просил провести независимое тестирование своего изделия для оценки его качества и возможно улучшения. За это ему большое спасибо, но никаких поблажек и натяжек всё равно делать не буду.

Про этот контроллер подробно от самого автора можно почитать тут
mysku.club/blog/aliexpress/44073.html
mysku.club/blog/aliexpress/44445.html
mysku.club/blog/aliexpress/45329.html

Пришла посылка в пакетике почты России за неделю

Всё содержимое дополнительно упаковано в картонную коробочку от сенсорного выключателя :)

Пустое место заполнено мятой бумагой

Для полноценной проверки, попросил продавца добавить в посылку индикатор и никелевую ленту.
Экран графический 1.3 OLED 128X64 голубого цвета

Никелевая сварочная лента

Сам контроллер


Качество изготовления с учётом ручного монтажа очень порадовало
Версия платы V2.01, версия ПО — неизвестная
Размер платы 100х50х35мм
Подключение питания, трансформатора и вентилятора подписано.
Потребляемая мощность от сети 1,4Вт
На плате есть кнопка Reset, правда я не знаю зачем она нужна
Для настройки параметров установлен 20-шаговый энкодер с нажимной кнопкой
Коммутация сделана на базе симистора BTA41-600B 40A 600V
Подключение индикатора и кнопки пуска — разъёмное.
Остальные подробности по схеме лучше почитать в обзорах автора (ссылки выше)
Никаких критичных проблем в схемотехнике и монтаже не обнаружено.




Для проверки контроллера в деле, решено было ограничиться стендом на базе переделанного MOT трансформатора (Microwave Oven Transformer) на негорючем основании из ЦСП 20мм размером 200х500мм в исполнение IP00 :)

Взял первую подвернувшуюся под руку микроволновку — их иногда выкладывают около мусорных бачков, грех не прибрать.

Самое ценное там — силовой трансформатор. Как правило, он остаётся в рабочем состоянии, его и открутил на опыты.
Высоковольтная часть микроволновки собрана по типовой схеме

Внимание! Перед тем, как что-то там внутри трогать, разрядите перемычкой высоковольтный конденсатор — вдруг эту микроволновку недавно включали и заряд ещё остался?

Стоит конденсатор обычно под вентилятором сбоку трансформатора. Конденсатор имеет внутри защитный разрядный резистор сопротивлением около 10МОм, но мало-ли, вдруг он оборван или вовсе не установлен? Энергия конденсатора 1мкФ, заряженного до 2кВ составляет 3 Джоуля — для рук и всего организма это мягко говоря о-о-очень неприятно, поверьте на слово :(




Выходная мощность трансформатора оказалась 700Вт (попадаются от 600Вт до 1000Вт).
Проверил, как он работает на холостом ходу. Делать это необходимо осторожно, т.к. на вторичной обмотке присутствует опасное напряжение 2кВ большой мощности.

Вроде живой. Обратите внимание, что такие трансформаторы рассчитаны на кратковременную работу с принудительным охлаждением, поэтому не стоит их ставить например на питание усилителя мощности — там он перегреется и сгорит за 10 минут. Физически, трансформатор работает почти в режиме насыщения с очень высокой индукцией сердечника, но зато имеет большую габаритную мощность. Для малогабаритной контактной сварки такой трансформатор подходит замечательно.
С трансформатора аккуратно срезал ножовкой вторичную высоковольтную и накальную обмотки и осторожно выбил шунт (с двух сторон), при этом нельзя повреждать первичную обмотку! Шунт в микроволновке ограничивает выходной ток на магнетрон, но нам это ни к чему.
В итоге, осталось железо с первичной алюминиевой обмоткой, медь нынче редко используют в MOT трансформаторах. Площадь поперечного сечение магнитопровода составила 20см^2


Один виток даёт 0,85В, значит в первичке около 260 витков
Для контактной сварки важен большой ток, но при малом напряжении его сложно достичь — возникают повышенные требования к качеству контакта в месте сварки и к сопротивлению свариваемых деталей. Поэтому напряжение очень малым делать нельзя. Оптимальное сварочное напряжение в районе 1,5-2В получается на двух витках вторичной обмотки трансформатора.

Взял 1,2м провода ПуГВ 1х70 (хватило-бы и 1 метра) и 2 наконечника ТМЛ 70-12 (лучше использовать ТМЛ 70-10).


Намотал 2 витка в окно переименнованного трансформатора.

Провод пролетел туда со свистом, что слегка насторожило. Измерил наружный диаметр провода по изоляции — вышло 12,3мм, подозрительно мало, если глянуть тут

Зачистил концы и примерил наконечники — они на проводе свободно болтались.

Тут определённо что-то не так и принципиально захотелось разобраться.
Измерил советским микрометром поточнее несколько медных жил — вышло в среднем 0,365мм
И уселся поудобнее их считать…

Насчитал 433 штук
Путём нехитрых математических вычислений, реальное сечение кабеля было определено как 45кв мм.
Маловато будет, маловато!
Как-же так, ведь бирку на кабеле видел своими глазами? А вот так и обманывают доверчивых покупателей. Во многих специализированных магазинах при покупке кабеля и провода продавцы даже спрашивают честное сечение нужно (по ГОСТ) или заниженное (по ТУ). Причём сечение даже провода по ГОСТу тоже занижено — проверено неоднократно. Многопроволочные провода занижают больше, чем моножильные, т.к. проверить их реальное сечение затруднительно. В данном случае провод ПуГВ 1х50 с уже заниженным сечением подписали как ПуГВ 1х70.

Итак, реальное сечение провода 45кв.мм, чего всё-таки маловато для такого трансформатора. Найти метр провода с реальным сечением 70кв.мм быстро так и не удалось, поэтому буду тестировать на том, что есть (потом возможно переделаю). Наконечники также решил не менять, т.к. их буду не прессовать, а паять.

Процесс пайки таких толстых проводов в домашних условиях задача нетривиальная, поэтому чуть подробнее опишу как это делается.
Берёте самый мощный имеющийся паяльник и убираете его в сторону — он не понадобится :)
Впрочем, таким паяльничком можно попробовать.

Очень желателен помощник для увеличения числа рук. Мне к сожалению никто не помогал, поэтому процесс проходил не так удобно, как могло быть и естественно фото в процессе не делал — руки были очень заняты, придётся описывать словами :)
Пайку проводил китайской газовой горелкой средней мощности (заявлено 1кВт)

Место пайки выбирал в соответствии с требованиями пожарной безопасности вдали от горючих материалов.
Концы проводов зачистил с запасом, чтобы изоляция около наконечников не сильно обгорала.

Предварительно надел термоусадочные трубки, чтобы потом изолировать места пайки.

Трансформатор приподнял и закрепил повыше, согнул провода вниз вертикально — в таком положении их и надо паять. Смачиваю провод флюсом, надеваю наконечник, торчащие в контрольном отверстии жилы подгибаю, чтобы наконечник держался на проводе. Провод с честным сечением и так не слетит, так как вставляется в наконечник со значительным усилием.
Прогреваю наконечник вместе с проводом до температуры примерно 220-230гр (примерно за 1 минуту) и сую в зазор проволоку припоя ПОС61, которая плавится и заполняет всё свободное пространство. Занимает это ещё пару минут, при этом наконечник продолжаю слегка подогревать. Как только припой появляется в контрольном отверстии, пайку прекращаю и всё медленно остужаю. Второй провод паял так-же

Далее натянул трубки до наконечников и обжал феном в два слоя.


Для передачи максимальной мощности, силовые провода не должны быть слишком длинные, но очень короткие провода затрудняют проведение процесса сварки. У меня длина получилась 35см, можно было сделать немного короче.

Для удобного запуска, кнопку закрепил на силовом проводе рядом с наконечником (видно на фото)

Для сварки аккумуляторов выпилил медные электроды из пластин 2мм

И закрепил болтами на место



Дисплей очень хрупкий, при установке желательно защитить его получше, я этого не делал, возможно потом переделаю.


Первым делом проверил никелевую ленту.

Ширина 6мм, толщина 0,14мм и длина 500мм
Сечение 0,84кв мм, измеренное сопротивление 0,051 Ом, удельная проводимость получилась 0,086 Ом*мм2/м, что соответствует никелю.
Проводимость никеля в 5 раз меньше меди, что совместно с небольшим сечением этой ленты не позволяет использовать её для сборок аккумуляторов мощного электроинструмента. Для таких сборок необходимо использовать ленту 10х0,2мм сечением 2кв мм либо вообще спаивать аккумуляторы медным проводником от 1кв.мм и более (что я обычно и делаю).

Тестирование сварочного контроллера и самого сварочника
Пределы регулировки:
Длительность импульса 10-200мс, по умолчанию 40мс
Число импульсов 1-10, по умолчанию 2
Сдвиг импульса относительно ноля: 0-10мс, по умолчанию 2мс
Пауза между импульсами равна длительности импульса
Режим работы после отключения питания не сохраняется, но можно переписать настройки по умолчанию, удерживая кнопку энкодера 10 секунд.
Пресеты и профили отсутствуют, но из-за малого числа настроек они и не нужны

После нажатия кнопки пуск, индикатор пишет WELDING (сварка), звучит громкий предупреждающий сигнал 3 раза, затем идёт сама сварка и по окончании звучит 2 раза сигнал окончания сварки.
Зелёный светодиод на плате показывает режим готовности. В процессе сварки он гаснет.

Как и в любом деле, для получения нормального результата нужен навык и тренировка. Контактная сварка имеет свою область применения и это необходимо учитывать.
Не пытайтесь сразу варить новые дорогостоящие аккумуляторы, т.к. слишком велика вероятность их испортить. Тренируйтесь на старых или неисправных аккумуляторах, чтобы подобрать форму электродов, силу прижима и режимы сварки.
Немного теории.
Удельная мощность в месте контакта равна (I x U x T) / S
Т (длительность импульса) можно выбирать в параметрах контроллера
U (напряжение в месте контакта) зависит от трансформатора и проходящего тока
I (ток) зависит от трансформатора, электродов, силы прижима в месте контакта
S (площадь контакта) зависит от формы электродов и силы их прижима
Как видим, влияющих параметров довольно много, поэтому приходится их подбирать.
Например, не стоит пытаться делать тупые электроды или сильно давить на них, т.к. несмотря на большой ток, напряжение в месте контакта будет совсем малым и естественно нормального разогрева не будет. Не стоит также слишком далеко разносить сварочные точки, т.к. ток не сможет достичь нужной величины их-за высокого сопротивления между контактами.

За счёт синхронизации импульсов с сетью, повторяемость сварных точек получается достаточно высокой. Все тесты привязаны к конкретному аппарату — на другом результаты естественно могут отличаться.

Сварка аккумулятора в разных режимах (слева направо)
1/10 1/20 1/40 2/40 2/60
первым идёт число импульсов, далее длительность импульса

Оптимальное значение 1/40.

Сварка батарейки AAA, режим 2/20


Сварка скрепок


Ниже показано, как не надо варить аккумуляторы :)

Тупые электроды и большая сила прижима.

При этом мощность выделяется не в месте контакта, а в самом проводе — естественно ничего не приваривается и пластина легко отлетает


Сварка аккумулятора в одну точку тупыми электродами (один электрод на аккумуляторе, второй на пластине)
Тут 2 точки за счёт сварки 2 раза

Аккумулятор при этом слишком легко прожечь, да и сварка не держится

Если реально необходима нормальная сварка в одну точку — делайте один электрод тупым — его и прижимайте посильнее к аккумулятору, чтобы в этом месте не выделялось тепло.

Пережог в режиме 2/60

Пережог может нарушить герметичность аккумулятора, что недопустимо.

Сварка в неподходящем месте на боковой поверхности

Слева — режим 1/40мс, справа 2/60мс (пережог)
На боковой поверхности изнутри отсутствует защитная прокладка и сварка может повредить рулон аккумулятора.

В процессе сварки аккумуляторов, трансформатор и симистор нагреваться не успевают, но если используется более мощный трансформатор и сварка идёт интенсивно, принудительное охлаждение может понадобиться

Пожелания производителю.
1. Добавить режим сварки без подготовительной задержки (для управления педалью)
2. Добавить режим сварки по удержанию кнопки (для сварки массивных элементов с длительной выдержкой)
3. Предусмотреть возможность отключения громкого писка (хотя-бы джампером)
4. На плате поменять чередование контактов к дисплею (чтобы они совпадали)
5. Сделать шкалу уставки длительности импульса двухзонной, например от 10 до 100мс — с шагом 1мс, свыше 100мс — с шагом 10мс

Вывод: контроллер отлично себя показал и может быть рекомендован к применению

Пушок отказался от фотосессии — подозрительная железка с толстыми проводами его пугает.