Aparat za točkasto zavarivanje

[Kizo]

Ovo je odabrano za temu diplomskog rada gdje ne želim samo suhoparnu teoriju, nego napraviti nešto praktično što će biti korisno, a i mislim da je tema jako dobra za jednog mehatroničara. Već sam dosta toga obradio, pa sam odlučio sa vama podijeliti najbitnije stvari, tako da ću pisati kako ću imati vremena.

blok shema: http://1drv.ms/1cYxF78

Osnovni princip rada je vrlo jednostavan. Elektrode drže dva materijala koji se zavaruju, napune se kondenzatori i isprazne kroz elektrode preko neke sklopke.

Komentari, prijedlozi i rasprava na temu je i više nego dobrodošla.

[Khaderah]

http://zeva.com.au/Projects/SpotWelder/
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=763308
http://www.pocketmagic.net/2012/07/capa ... yMQ9rePJ9A

http://99mpg.com/blog/makingacapacitordi/

[Kizo]

Puno hvala na linkovima, ali sve sam ih već pregledao.

Rješenja sa tiristorima mi se ne sviđaju zbog nemogućnosti prekidanja struje zavarivanja, a onda otpada regulacija vremena zavarivanja, zavarivanje dvostrukim impulsom, itd.
Ostali, koliko vidim, imaju problema sa MOSFETima koji vole puknuti kao kokica, jer niti se itko pozabavio pitanjem koliko ih treba u paraleli, niti je driver konstruiran kako treba, sve palac puta oko, tako da treba iskemijati nešto drugačije.

[LAF]

Tiristori su jedino rjesenje za kontrolisano praznjenje baterije kondenzatora. Energiju zavarivanja kontrolises
kako brojem elektrolita, tako i naponom na koji se isti pune.
Sta je primarna namjena te masine?

pOz

[pedja089]

http://www.elitesecurity.org/t283758-1#3098472

[LAF]

Upravo ovo @macolakg rjesenje razradjeno gotovo do radionickog crteza, sa detaljima za koje malo ljudi
zna namece se kao stvar izbora.-

pOz

[Kizo]

Pročitao sam cijelu temu, puno korisnih praktičnih savjeta, te izrazito cijenim i poštujem mišljenja forumaša ES foruma pošto ga i sam tu i tamo pregledavam. Vjerujem da mašina macolakga radi jako dobro i pouzdano, kako on i sam kaže da je rađena u vremenu fotoaparata sa filmom , zato bi ovdje napravio moderniji uređaj, a i nešto u meni me koči da za diplomski samo kopiram tuđe rješenje.

Dakle, zamislio sam punjenje kondenzatora SMPSom, „sklopka“ - paralelno spojeni MOSFETi i sve upravljano i nadzirano mikrokontrolerom radi maksimalne konfigurabilnosti i fleksibilnosti uređaja. Istina da ovako na prvi pogled sve izgleda jednostavno, ali svjestan sam tehničkih poteškoća, tako da uživajte u nastavcima koji slijede ukoliko vas zanima tema, te ako nešto zeznem vičite.

Prijašnje pitanje LAF-a: primarna namjena je spajanje kontakata na baterije, tako da bi uređaj trebao moći zavariti dva Ni lima, ajmo reći od 0.5mm.. Sad kako će se prvi prototip ponašati u praksi će se već vidjeti.

[LAF]

Niko i ne rece- kopirati. U opisu ima puno detalja na koje moras obratiti paznju.
Punjenje kondenzatora-dozirano od velicine tacke zavarivanja, punktovanja i dekuplaza
jakostrujnih vodova je ono na sto upucuje Macola.

Ipak je lakse naci tiristore za kiloampere nego neke mrcine od MOSFET-ova ili IGBT-ova,
zbog same opteretivosti i hladjenja komponenti koje ce propustati te velike struje.-
Sretno.-

pOz

[Kizo]

Baš gledam svrhu tih torusnih jezgri oko energetskih kablova. Dali škodi - vjerojatno ne, a dali je baš neizostavno, to također sumnjam, najbolje zna dotični autor.

Razmišljao sam o SMPS za punjenje kondenzatora, ali to ću ostaviti za eventualne buduće verzije, jer ću se samo zakopati u tome i neću stići napraviti u nekom razumnom roku. Tako da je odluka pala na toroidni trafo-ispravljanje-buck konverter.
Blok shema kako sam to zamislio: https://www.dropbox.com/s/i67clqkvpfoi7 ... 0krug2.png
Čini mi se robusnije rješenje, manje dijelova i imam dobrog iskustva sa time, pa će brže ići.

Malo detaljnije: https://www.dropbox.com/s/lf1cd7q7vre9w ... 0krug3.png
Klasična buck topologija za punjenje kondenzatora. Pražnjenje ide preko otpornika od npr. 1ohm jer se kondenzatori nemaju kako isprazniti ukoliko se odabere manji napon od trenutnog. Sve je naravno upravljano mikrokontrolerom. 0.1ohm shunt gleda struju punjenja, jer želim ne samo da ima zaštita od KS što prazni kondenzatori praktički i jesu, nego i punjenje konstantnom strujom jer je brže i ne moram brinuti da su neke komponente u krugu preopterećene zbog velikih udarnih struja.

[Kizo]

"Aparat za točkasto zavarivanje" - Odabir kondenzatora

Ako se uzme u obzir debljina materijala, potreban promjer vrha elektroda, specifična gustoća materijala, toplinski kapacitet i temperatura tališta, dobije se slika ispod koja prikazuje potrebnu količinu toplinske energije za taljenje dva lima u ovisnosti o njihovoj debljini.

Tako za Ni debljine 0.5mm treba 55J toplinske energije.

Procjenjujući koji se sve otpori nalaze u energetskom krugu: ESR kondenzatora (1.2mΩ), Rds(on) MOSFET-a (0.2mΩ), otpor kablova i unutrašnjeg ožičenja (2.5mΩ) te otpor materijala koji se zavaruje i kontaktni otpor (1mΩ) dođe se do iskoristivosti od nekih 20%. Dakle, treba kondenzatora ukupne energije 275J.
Ovo je sve gruba procjena, zato je u prilogu tablica u excelu gdje se mogu upisati podaci energetskog kruga i izbace se gotovi rezultati.
Našao sam povoljno EPCOS 35V 22000uF kondenzatore, tako da se sa 20 u paraleli dobije 0.44F i 269.5J što bi trebalo biti sasvim dosta za pristojno kurenje.

[LAF]

Napravio si "gresku u koracima". Elektroliti low ESR se formiraju od jedinica od 1000uF max tako da dosta njih
paralelno daju izuzetno nizak ESR a ni ESL u ovim krugovima nije zanemariv. Nacin spajanja u jedinice
, kako se pune i prazne imas u onoj linkovanoj temi sto linkova @pedja089.-

pOz

[pedja089]

Ne kontam cemu izmisljanje tople vode. Imas semu koja je pravljena za rad u industriji. 1000% je pouzdana, i nije komplikovana.
Kolicinu energije lako odredis naponom punjenja kondezatora, hoces 1 ili 2 ili 5 pulseva struje, napravi vise ovakvih grupa, kontrolisi posebno okidanje jednog i drugog triaka.. Okidanje triaka je jako kriticno, mislim da ima i objasnjeno zasto.
Razradi malo semu, dodaj bolje upravljanje, slozi dobru mehaniku i imas uredjaj koji mozes direkt posaditi u fabriku, pogotovo ako dodas pneumatiku/hidrauliku, i napravis upravljanje za celu masinu, od prihvata materijala do odlaganja, da ne spominjem kontrolu pritiska elektroda itd...
Energetika ti je resena odlicno, maturski je u junu, odradi ostatak dobro, nemas preterano vremena.

[Kizo]

Vjerujem da je ta shema pouzdana jer je prilično jednostavna i ako su svi elementi dobro dimenzionirani nema puno toga da pođe po zlu.
Izmišljanje tople vode mi je oduvijek bila jača strana. Dobijem neku ideju za nešto napraviti, naravno da se toga već netko prije sjetio i pregledam sve što drugi rade, čitam komentare, probleme i pokušam napraviti nešto što neće imati nedostatke tih dizajna.

Ako triak može ovo: http://youtu.be/N5E6qwJgldQ
ili ovo: http://youtu.be/hxWo8ko2k2A
onda može s njime.

Što se tiče mehanike, za početak će biti dovoljno i ručno držanje elektroda, veći fokus je na elektroniku.

Energetika ti je resena odlicno, maturski je u junu, odradi ostatak dobro, nemas preterano vremena.

Hvala, trudim se da sve temeljito odradim i ovo što sam tu stavio je jako skraćena verzija inače bi bilo predosadno za čitati.. Razlog zašto sam otvorio ovu temu je jer bi prvo meni osobno bilo zanimljivo pratiti konstrukciju nekog uređaja od nule pa do gotovog. Nažalost, malo je takvih tema, sve se kao nešto započne i stalno smo na početku, a nekako mislim da to nije bila prvobitna namjena podforuma „Projekti u izradi“. Pošto mi se radi o diplomskom, neuspjeh ne dolazi u obzir. Ako pak previše smaram i previše je tople vode mogu samo staviti sliku pločice kad bude gotova.

Napravio si "gresku u koracima". Elektroliti low ESR se formiraju od jedinica od 1000uF max tako da dosta njih
paralelno daju izuzetno nizak ESR a ni ESL u ovim krugovima nije zanemariv.

S time se slažem, naravno da puno manjih elektrolita daje niži ESR od par velikih, međutim s druge strane, ti manji elektroliti će se međusobno vezati tanjim kablom zbog ograničenja prostora, dok se veći mogu povezati i bakrenim šinjama, što u konačnici opet daje slični ukupni otpor. Mislim da je lakše montirati 20 većih, nego se mučiti sa 200-300 od po 1000uF.
Druga bitna stvar je cijena. Ove sam našao 20kom za 55€, dok bi najobičnije Jamicone (od po 1000uF) platio višestruko više, da ne pričam koliko dođu Rubicon, Panasonic, Nichicon. Jest da je to komponenta na kojoj se ne bi trebalo štediti, ali je ujedno i najskuplja, tako da treba dobro odvagati, a prošao sam već kroz sve moguće kombinacije.

Nacin spajanja u jedinice
, kako se pune i prazne imas u onoj linkovanoj temi sto linkova @pedja089.-

Simetrično vezivanje radi ravnomjerne raspodjele struja kroz svaki kondenzator se naravno podrazumijeva, ako si na to mislio..

[pedja089]

Ovo sa drugog snimka sigurno, okidaj jedan pa drugi triak, 2 grupe kondezatora i to je to.
Sa prvog, ako si dovoljno kreativan moze i to...

[Kukinjos]

Kolege @Kizo i @Peđa, tiristor je o pitanju ne trijak! Da opet ne ispadnem kao patak "Štvar je u gramatici, napucaj ga šad, napucaj ga šad", ipak se radi o diplomskom radu
@Kizo, podržavam te 100% u naumu, i mislim kako se ono s prvog linka ne može tako kompaktno i jednostavno napravit s tiristorima, a i drugi link upućuje na točnu regulaciju vremena, što isto nije jednostavno s tiristorima, jer bi trebalo ubacit i krug za njihovo gašenje.
Dakle moj zaključak bi bio, za bilo kakvu regulaciju struje ili vremena, potrebno je to odradit s MOS tranzistorima, jer s tiristorima se, u postojećoj konfiguraciji, jedino može regulirat napon na kondenzatorima, time i energija, ali sve ostalo ovisi o fizičkoj izvedbi, induktivitetima i otporima vodića, pritisku elektroda i kontaktnom otporu samog materijala kojeg varimo.

[pedja089]

Sorry, brza ruka od pameti:)

[Khaderah]

http://mdiy.pl/polautomatyczna-zgrzewar ... a/?lang=en

[Kukinjos]

Nema pomaka za sada ?

Evo par linkova. open source, mislim da bi mogli pomoći:

http://www.pittnerovi.com/jiri/hobby/el ... index.html

http://www.turtlesarehere.com/html/cd_welder.html

[Kizo]

Ima nekog pomaka. Gledao sam kako bi razmjestio kondenzatore, a na slici ispod je što sam smislio..


Glavni cilj je da je struja simetrično raspoređena i otprilike jednaka kroz svaki kondenzator, što se može vidjeti na sljedećoj slici:


Buck konverter sam mislio da se bazira na TL494 i kad sam radio shemu sam gledao kako su u datasheetu riješili regulaciju napona i struje.
Iz datasheeta:

[Kizo]

Shema koju sam složio:


Pločica gornja strana:


Donja strana:


Sve zapravo i radi kako je zamišljeno i kako je u simulaciji, no sam buck konverter radi dosta loše i sad se sa tim mučim da to sredim.