Ultra-Budget-Punktschweißen von Lithiumbatterien zu Hause

Im Leben eines jeden „Funkkillers“ tritt ein Moment auf, in dem Sie mehrere Lithiumbatterien zusammenschweißen müssen - entweder wenn Sie eine altersschwache Laptopbatterie reparieren oder wenn Sie Strom für ein anderes Fahrzeug zusammenbauen. Das Löten von „Lithium“ mit einem 60-Watt-Lötkolben ist unangenehm und beängstigend - Sie überhitzen es einfach - und Sie haben eine Rauchgranate in der Hand, die mit Wasser nicht gelöscht werden kann.

Die kollektive Erfahrung bietet zwei Möglichkeiten: entweder auf der Suche nach einer alten Mikrowelle in den Müll gehen, sie zerlegen und einen Transformator besorgen oder viel Geld ausgeben .

Aus Gründen mehrerer Schweißarbeiten wollte ich unbedingt keinen Transformator suchen, ihn sehen und zurückspulen. Ich wollte einen ultra-billigen und ultra-einfachen Weg finden, um Batterien mit elektrischem Strom zu schweißen.

Eine leistungsstarke Niederspannungs-Gleichstromquelle, die für jedermann zugänglich ist - dies ist eine gewöhnliche Verwendung Batterie aus dem Auto. Ich wette, Sie haben es bereits irgendwo in der Speisekammer oder Sie können es bei einem Nachbarn finden.

Ich sage Ihnen - der beste Weg, um eine alte Batterie kostenlos zu bekommen, ist
warte auf den Frost. Gehen Sie zu dem armen Kerl, der das Auto nicht startet - er wird bald nach der neuen frischen Batterie in den Laden rennen und sie Ihnen einfach so zurückgeben. Bei kaltem Wetter funktioniert eine alte Bleibatterie möglicherweise nicht gut, aber nach dem Aufladen des Hauses in Wärme erreicht sie ihre volle Kapazität.

Um Batterien mit Strom aus der Batterie zu schweißen, müssen wir innerhalb von Millisekunden Strom mit kurzen Impulsen ausgeben - andernfalls wird nicht geschweißt, sondern es werden Löcher im Metall ausgebrannt. Die billigste und kostengünstigste Möglichkeit, den Strom einer 12-Volt-Batterie umzuschalten, ist ein elektromechanisches Relais (Magnet).

Das Problem ist, dass herkömmliche 12-Volt-Relais für Kraftfahrzeuge für maximal 100 Ampere ausgelegt sind und die Kurzschlussströme beim Schweißen um ein Vielfaches größer sind. Es besteht die Gefahr, dass der Relaisanker einfach schweißt. Und dann stieß ich in der Weite von Aliexpress auf ein Motorrad-Starterrelais. Es wurde angenommen, dass wenn diese Relais dem Strom des Anlassers und viele tausend Male standhalten, dies für meine Zwecke ausreicht. Dieses Video hat hier endlich überzeugt, wo der Autor eine ähnliche Staffel erlebt:



Mein Relais wurde für 253 Rubel gekauft und kam in weniger als 20 Tagen in Moskau an. Eigenschaften des Relais von der Website des Verkäufers:

  • Entwickelt für Motorräder mit einem Motor von 110 oder 125 Kubikmetern
  • Nennstrom - 100 Ampere für bis zu 30 Sekunden
  • Wicklungserregungsstrom - 3 Ampere
  • Entwickelt für 50.000 Zyklen
  • Gewicht - 156 Gramm

Das Relais kam in einem ordentlichen Karton an und verriet beim Auspacken den wilden Gestank von chinesischem Gummi. Der Täter ist eine Gummihülle über einem Metallgehäuse, der Geruch verschwindet für einen Tag nicht.



Das Gerät war mit der Qualität zufrieden - zwei kupferbeschichtete Gewindeanschlüsse werden unter den Kontakten herausgeführt, alle Drähte sind mit einer wasserdichten Verbindung gefüllt.



Schnell einen "Prüfstand" montiert, die Relaiskontakte manuell geschlossen. Der Draht verwendete einen einadrigen Querschnitt von 4 Quadraten, die abisolierten Anschlüsse wurden mit einer Anschlussleiste befestigt. Aus Sicherheitsgründen habe ich eine der Klemmen der Batterie mit einer „Sicherheitsschleife“ versehen. Wenn sich der Relaisanker zum Brennen und Kurzschließen entschließen würde, müsste ich an der Batterieklemme für dieses Seil ziehen:



Tests haben gezeigt, dass die Maschine mit einer soliden Fünf arbeitet. Der Anker klopft sehr laut und die Elektroden blitzen deutlich; Das Relais klebt nicht. Um den Nickelstreifen nicht zu verschwenden und kein gefährliches Lithium zu üben, quälte er die Büroklinge. Auf dem Foto sehen Sie mehrere Qualitätspunkte und mehrere überbelichtete:



Überbelichtete Punkte sind auf der Innenseite der Klinge sichtbar:



Wir gehen weiter. Wie das Experiment an der Klinge gezeigt hat, ist es unmöglich, die erforderliche Pulslänge für das manuelle Schweißen beizubehalten. Sie müssen die Steuerung über die Uhrentaste oder über den Mikrocontroller vornehmen.

Zuerst stapelte er eine einfache Schaltung auf einen leistungsstarken Transistor, erinnerte sich aber schnell daran, dass der Magnet im Relais bis zu 3 Ampere essen möchte. Ich kramte in einer Schachtel und fand im Gegenzug einen MOSFET-IRF3205-Transistor und skizzierte damit eine einfache Schaltung:


Die Schaltung ist recht einfach - tatsächlich MOSFET, zwei Widerstände - 1K und 10K und eine Diode, die die Schaltung vor dem Strom schützt, den der Magnet zum Zeitpunkt der Abschaltung des Relais induziert.

Zuerst versuchen wir die Schaltung auf der Folie (mit freudigen Klicks brennt sie Löcher durch mehrere Schichten), dann nehmen wir ein Nickelband aus dem Zaschnik heraus, um die Batteriebaugruppen anzuschließen. Drücken Sie kurz den Knopf, wir bekommen einen lauten Blitz und wir betrachten ein verbranntes Loch. Das Notebook hat es auch bekommen - es hat nicht nur Nickel gebrannt, sondern auch ein paar Blätter darunter :)



Selbst ein mit zwei Punkten geschweißtes Klebeband lässt sich nicht von Hand teilen.

Offensichtlich funktioniert das Schema, es liegt an der Feinabstimmung der „Verschlusszeit und Belichtung“. Wenn Sie den Experimenten mit dem Oszilloskop des gleichen Freundes von YouTube glauben, für den ich die Idee mit einem Starterrelais ausspioniert habe, dann dauert es ungefähr 21 ms, um den Anker zu brechen - wir werden ab diesem Zeitpunkt tanzen.

Ein Nutzer von YouTube AvE testet die Feuerrate eines Starterrelais im Vergleich zum SSR Fotek auf einem Oszilloskop

Wir ergänzen das Schema - anstatt den Knopf manuell zu drücken, werden wir Arduine den Countdown von Millisekunden anvertrauen. Wir werden brauchen:

  • Arduino selbst - Nano, ProMini oder Pro Micro werden sich lösen,
  • Optokoppler Sharp PC817 mit einem Strombegrenzungswiderstand von 220 Ohm - zur galvanischen Trennung von Arduino und Relais,
  • Ein Spannungsreduzierungsmodul wie das XM1584 , mit dem 12 Volt aus der Batterie in 5 Volt umgewandelt werden können, die für Arduins sicher sind
  • Wir brauchen auch 1K- und 10K-Widerstände, ein 10K-Potentiometer, eine Diode und einen Summer.
  • Und schließlich brauchen wir ein Nickelband, das die Batterien schweißt.

Unser einfaches Schema setzen. Wir verbinden den Auslöser mit Pin D11 von Arduino und ziehen ihn über einen 10K-Widerstand auf Masse. MOSFET - an Pin D10, "Hochtöner" - an D9. Das Potentiometer verband die extremen Kontakte mit den VCC- und GND-Pins und die mittleren mit dem Arduino-Pin A3. Wenn Sie möchten, können Sie eine helle Signal-LED an den D12-Pin anschließen.



Geben Sie den nicht anspruchsvollen Code in Arduino ein:

const int buttonPin = 11;    //  
const int ledPin = 12;       //    
const int triggerPin = 10;   // MOSFET  
const int buzzerPin = 9;     // 
const int analogPin = A3;    //   10    

//  :
int WeldingNow = LOW;
int buttonState;
int lastButtonState = LOW;

unsigned long lastDebounceTime = 0;
unsigned long debounceDelay = 50;    //    ,     .          

int sensorValue = 0;        //  ,      ...
int weldingTime = 0;        // ...     

void setup() {
  pinMode(analogPin,  INPUT);
  pinMode(buttonPin,  INPUT);
  pinMode(ledPin,     OUTPUT);
  pinMode(triggerPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzerPin,  OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin,     LOW);
  digitalWrite(triggerPin, LOW);
  digitalWrite(buzzerPin,  LOW);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  sensorValue = analogRead(analogPin); //  ,   
  weldingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); //        15  255
  Serial.print("Analog pot reads = ");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.print("\t so we will weld for = ");
  Serial.print(weldingTime);
  Serial.println("ms. ");

  //       ,       50,    :
  int reading = digitalRead(buttonPin);
  if (reading != lastButtonState) {
    lastDebounceTime = millis();
  }
  if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
    if (reading != buttonState) {
      buttonState = reading;
      if (buttonState == HIGH) {
        WeldingNow = !WeldingNow;
      }
    }
  }

  //   ,  :
  if (WeldingNow == HIGH) {

    Serial.println("== Welding starts now! ==");
    delay(1000);

    //         :
    int cnt = 1;
    while (cnt <= 3) {
      playTone(1915, 150); //    : 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956
      delay(500);
      cnt++;
    }
    playTone(956,  300);
    delay(1);

    //       MOSFET    :
    digitalWrite(ledPin,     HIGH);
    digitalWrite(triggerPin, HIGH);
    delay(weldingTime);
    digitalWrite(triggerPin, LOW);
    digitalWrite(ledPin,     LOW);

    Serial.println("== Welding ended! ==");
    delay(1000);

    //   -:
    WeldingNow = LOW;

  } else {
    digitalWrite(ledPin,     LOW);
    digitalWrite(triggerPin, LOW);
    digitalWrite(buzzerPin,  LOW);
  }

  lastButtonState = reading;
}

//     ,  :
void playTone(int tone, int duration) {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) {
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
    delayMicroseconds(tone);
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
    delayMicroseconds(tone);
  }
  digitalWrite(ledPin, LOW);
}

Dann verbinden wir uns über den seriellen Monitor mit Arduin und drehen das Potentiometer, um die Länge des Schweißimpulses einzustellen. Ich habe experimentell eine Länge von 25 Millisekunden ausgewählt, aber in Ihrem Fall kann die Verzögerung unterschiedlich sein.

Durch Drücken des Auslösers piept Arduino mehrmals und schaltet dann das Relais für einen Moment ein. Sie müssen eine kleine Menge Klebeband kalken, bevor Sie die optimale Pulslänge auswählen - damit es schweißt und nicht durch das Loch brennt.

Als Ergebnis haben wir ein einfaches, ausgeklügeltes Schweißsystem, das leicht zu zerlegen ist:



Einige wichtige Worte zur Sicherheit :

  • Beim Schweißen können mikroskopisch kleine Metallspritzer auseinander fliegen. Nicht angeben, Schutzbrille tragen, sie kostet drei Cent.
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Source: https://habr.com/ru/post/de397975/


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