Устройство для контактной сварки.

Не буду объяснять, для чего и кому может пригодиться этот прибор. Лаборанты используют его, в основном, для приварки плоских выводов к «часовым» герметичным элементам Вольта и прочим аккумуляторам.

Изучение устройства «других» приборов аналогичного назначения показало главный их недостаток – нестабильность параметров сварочного тока. Ещё более подробный анализ показал, что для большинства применений достаточно времени сварки от 10 до 100 мСек.

В большинстве любительских конструкций это время задаётся с помощью конденсатора(ов) определённой эмпирическим путём ёмкости и заряженного до определённого тем же путём напряжения. В процессе сварки конденсатор разряжается в управляющую цепь силовой части сварочного аппарата. Недостатком такого способа установки времени сварки является: а) принципиально неточная установка времени сварки; б) несоответствие начала и окончания сварочного тока «нулю» сетевого напряжения. Казалось бы: применяя в цепи управления оптроны с контролем «перехода через ноль» последняя проблема решается. Однако это не совсем так – усугубляется первая проблема – можно «потерять» один полупериод сварочного тока или «найти» лишний. При сварке тонких листовых металлов это серьёзная проблема.

Поэтому, было решено создать узел управления сварочным током со следующими свойствами: 1) начало и окончание сварочного процесса при переходе сварочного тока через ноль; 2) управляемое время сварки; 3) блокировка сварочного узла для предотвращения повторной сварки при случайном удержании управляющего ключа (кнопки, педали и т.п.).

Схема.

Для уменьшения количества радиодеталей в узле управления было решено использовать микроконтроллер AtMega8 фирмы ATMEL. Во-первых, у этого «камня» достаточное количество выводов. Во-вторых, он имеет встроенный RC-генератор, что позволяет обходиться без внешних элементов задающего генератора.

Переключатель (на 10 положений) «Time» устанавливает длительность сварочного тока от 10 мСек (показанное на схеме положение) до 100 мСек с дискретностью 10 мСек. Переключатель «Power» устанавливает силу сварочного тока. Внимание! Контакты этого переключателя должны быть расчитаны на ток не менее 20А. Трансформатор, питающий узел управления, любой обеспечивающий выходное напряжение 9-12 вольт при токе 100мА.

Сварочный трансформатор.

Его параметры зависят от максимальной толщины свариваемых деталей. Для листовых металлов толщиной до 0,3мм достаточно трансформатора с габаритной мощностью 400Вт. Первичная (сетевая) обмотка расчитывается по обычной методике для силовых трансформаторов. Вторичная (сварочная) обмотка должна иметь сечение «по меди» не менее 20мм². Напряжение холостого хода вторичной обмотки – 7-10 вольт.

Сварочные электроды.

Для приведённых толщин свариваемых листовых металлов можно применить медные электроды диаметром 6-8мм (жало от паяльника), заточенные под углом 20-30 гр. Электроды должны иметь закруглённое «остриё», радиусом 1,5-2мм.

Соединительные силовые провода должны иметь сечение не менее 10мм² при длине не более 50см.

Процесс сварки.

Свариваемые детали устанавливаются в нужное положение и фиксируются путём прижимания их друг к другу сварочными электродами. При приварке «с одной стороны» (как в случае с батарейками) расстояние между электродами должно составлять 2-3мм при усилии прижима электродов 15-20 кГс. Затем нажимается кнопка «Start».

Устройство управления выдаст импульс, отпирающий силовой тиристор, заданной длительности. Подача следующего импульса возможна при выполнении двух условий: 1) кнопка «Stаrt» была отпущена; 2) после предыдущего цикла сварки прошло более 1-й секунды. Т.е. непрерывное удержание кнопки «Stаrt» не приводит к повтору цикла сварки.

Внимание! Работать в защитных очках! Свариваемые детали должны располагаться на негорючей поверхности! Соблюдайте правила техники безопасности при работе с электроустановками с напряжением до 1000 вольт.

Для сварки материалов большей толщины необходим силовой трансформатор более высокой мощности. Так для сварки двух стальных листов толщиной 1,5мм необходим трансформатор с габаритной мощностью не менее 2кВт и сечением вторичной обмотки не менее 200мм². Кроме того, усилие сжатия сварочных электродов составит около 300кГ при площади сварного шва около 10мм².

Для сварки материалов на основе меди нужны стальные сварочные электроды.

Для сварки тонких (до 0,3мм) листовых металлов длительность сварочного импульса находится в пределах 10-40 мСек (для герметичных «часовых» элементов 10-20мСек).

Прошивка микроконтроллера здесь welding.hex. Те, кто не знаком со способами прошивки микроконтроллеров серии AtMega от ATMEL, могут бесплатно получить информацию на специализированных любительских и профессиональных сайтах. Например здесь - http://spiprog.chat.ru/.

Важный момент. Для корректной работы устройства, при прошивке микроконтроллера, в установках FuseBits необходимо разрешить работу микроконтроллера от встроенного RC-генератора с частотой 1МГц!

Евгений Бабиченко.

г. Одесса.

19 июля 2005г.