Firmware Spot Welder 1-2-3 Arduino: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γιατί άλλο έργο συγκόλλησης σημείου;

Η κατασκευή ενός σημειακού συγκολλητή είναι μια από τις (αναμφισβήτητα λίγες) περιπτώσεις στις οποίες μπορείτε να δημιουργήσετε κάτι για ένα κλάσμα της τιμής της εμπορικής έκδοσης με συγκρίσιμη ποιότητα. Και ακόμη κι αν η κατασκευή πριν από την αγορά δεν ήταν μια στρατηγική νίκης, είναι πολύ διασκεδαστικό!

Έτσι αποφάσισα να ξεκινήσω το έργο και κοίταξα πώς άλλοι άνθρωποι το έκαναν αυτό. Υπάρχει κυριολεκτικά ένας τόνος ενδιαφέρουσων πληροφοριών και βίντεο σχετικά με αυτό στο διαδίκτυο, με αρκετά μεγάλη ποικιλία στην ποιότητα του σχεδιασμού και της κατασκευής.

Η ποιότητα της κατασκευής που μπορεί κανείς να επιτύχει ρεαλιστικά εξαρτάται από τα εργαλεία, τα μηχανήματα και τις διαθέσιμες εγκαταστάσεις, οπότε δεν ήταν εκπληκτικό να δούμε αρκετά μεγάλη παραλλαγή σε αυτό το μέτωπο. Από την άλλη πλευρά, δεν περίμενα να δω ότι τα περισσότερα έργα χρησιμοποιούν απλό χειροκίνητο διακόπτη για να ξεκινήσουν και να σταματήσουν τη διαδικασία συγκόλλησης.

Στην πραγματικότητα, ο ακριβής έλεγχος του χρόνου συγκόλλησης είναι το κλειδί για την ποιότητα των συγκολλήσεών σας και δεν μπορείτε να το επιτύχετε αυτό αναποδογυρίζοντας ένα διακόπτη με το χέρι.

Ένιωσα ότι, ενώ το να χτίζετε μόνοι σας ένα σημείο συγκόλλησης είναι ένα θέμα που πιθανότατα έχει χτυπηθεί μέχρι θανάτου, ίσως κάποιος θα μπορούσε να κάνει μια καλύτερη μηχανή χρησιμοποιώντας τη διαδικασία συγκόλλησης τριών σταδίων με ακριβείς χρονισμούς, όπως κάνουν οι επαγγελματικές μηχανές. Έτσι έδωσα στον εαυτό μου πέντε βασικούς σχεδιαστικούς στόχους για το έργο μου:

Υποστήριξη για διαδικασία συγκόλλησης τριών σταδίων

Ακριβείς και διαμορφώσιμοι χρόνοι

Δυνατότητα επίμονης αποθήκευσης και ανάκτησης προφίλ συγκόλλησης

Απλότητα σχεδίασης και κατασκευής

Χρήση μόνο κοινά διαθέσιμων εξαρτημάτων

Το αποτέλεσμα είναι το 1-2-3 Spot Welder μου, και σε αυτό το διδακτικό θα εξηγήσω το τμήμα ελέγχου της διαδικασίας συγκόλλησης του έργου. Το βίντεο και αυτό το οδηγό δείχνουν εικόνες του πρωτότυπου συγκολλητή δοκιμής, πριν τοποθετηθούν όλα τα εξαρτήματα σε μια κατάλληλη θήκη. Ένας πίνακας για αυτό το έργο περιγράφεται σε ξεχωριστό οδηγό.

Εάν πρέπει να εξοικειωθείτε με την έννοια της συγκόλλησης με αντίσταση και πώς μπορείτε να φτιάξετε έναν συγκολλητή χρησιμοποιώντας μετασχηματιστή μικροκυμάτων, κάντε το πριν διαβάσετε. Θα επικεντρωθώ στον έλεγχο του συγκολλητή, όχι στον τρόπο λειτουργίας ενός συγκολλητή ή στον τρόπο κατασκευής του. Νομίζω ότι αυτό καλύπτεται καλά αλλού.

Βήμα 1: Συνταγή

Ας δούμε τα συστατικά του συγκολλητή αντίστασης:

Μετασχηματιστής συγκόλλησης. Παρέχει την έξοδο χαμηλής τάσης/υψηλού ρεύματος που είναι απαραίτητη για συγκόλληση με αντίσταση με μετατροπή της τάσης της γραμμής AC. Για έναν αυτοκόλλητο συγκολλητή, ο μετασχηματιστής συγκόλλησης λαμβάνεται κανονικά με τη μετατροπή ενός μετασχηματιστή φούρνου μικροκυμάτων για έξοδο χαμηλής τάσης και υψηλής τάσης. Αυτό γίνεται αφαιρώντας το δευτερεύον τύλιγμα υψηλής τάσης από το MOT και τυλίγοντας ένα νέο δευτερεύον που αποτελείται από μερικές στροφές ενός πολύ χονδρού καλωδίου χαλκού. Υπάρχουν πολλά βίντεο στο YouTube που σας δείχνουν πώς να το κάνετε αυτό

Κύκλωμα ισχύος. Ενεργοποιεί και απενεργοποιεί τον μετασχηματιστή συγκόλλησης και η λειτουργία του ελέγχεται από το κύκλωμα ελέγχου. Το κύκλωμα ισχύος λειτουργεί σε τάση δικτύου

Κύκλωμα ελέγχου. Ελέγχει όλες τις λειτουργίες του συγκολλητή:

Επιτρέπει στο χρήστη να ορίσει και να αλλάξει τους χρόνους συγκόλλησης

• Επιτρέπει στο χρήστη να αποθηκεύει και να ανακτά χρονισμούς συγκόλλησης.
• Και, τέλος, επιτρέπει στον χρήστη να ξεκινήσει μια διαδικασία συγκόλλησης στέλνοντας εντολές στο κύκλωμα ισχύος, το οποίο ενεργοποιεί και απενεργοποιεί τον μετασχηματιστή.

UI Ο χρήστης επικοινωνεί με το κύκλωμα ελέγχου μέσω μιας διεπαφής χρήστη

Αυτό το εκπαιδευτικό περιγράφει το περιβάλλον χρήστη και το κύκλωμα ελέγχου. Ο σχεδιασμός του UI και του κυκλώματος ελέγχου που προτείνω είναι στην πραγματικότητα αρκετά ανεξάρτητος από τα άλλα μπλοκ και μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί εκ των υστέρων σε έναν υπάρχοντα ηλεκτροσυγκολλητή, υπό την προϋπόθεση ότι η τρέχουσα ενσάρκωση του κυκλώματος ισχύος μπορεί να χειριστεί το ψηφιακό σήμα εξόδου από το κύκλωμα ελέγχου. Έτσι, εάν έχετε ήδη έναν ηλεκτρολογικά συγκολλητή, μπορείτε να προσθέσετε τα στοιχεία ελέγχου και διεπαφής χρήστη που περιγράφονται εδώ πέρα από αυτό χωρίς άλλες τροποποιήσεις.

Εάν έχετε απλώς ένα χειροκίνητο διακόπτη τροφοδοσίας αυτήν τη στιγμή, θα χρειαστεί επίσης να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα ισχύος.

Πριν περιγράψουμε τη λειτουργία του υλικολογισμικού για το κύκλωμα ελέγχου, ας δούμε λίγο πιο λεπτομερώς πώς λειτουργεί η διαδικασία συγκόλλησης.

Βήμα 2: 1-2-3 Συγκόλληση

Οι επαγγελματικές μηχανές συγκόλλησης δεν συγκολλούνται σε ένα βήμα. χρησιμοποιούν μια αυτοματοποιημένη ακολουθία τριών βημάτων. Η συγκόλληση αντίστασης τριών σταδίων αποτελείται από:

Βήμα προθέρμανσης. Ο μετασχηματιστής συγκόλλησης είναι ενεργοποιημένος και το ρεύμα ρέει μέσω των ηλεκτροδίων μέσω των τεμαχίων εργασίας. Αυτό έχει σκοπό να ζεστάνει το μέταλλο

Πατήστε το βήμα: Ο μετασχηματιστής συγκόλλησης είναι απενεργοποιημένος. τα τεμάχια εργασίας διατηρούνται σφιχτά πιεσμένα το ένα πάνω στο άλλο. Οι μαλακωμένες επιφάνειες ζεστών μεταλλικών τεμαχίων εργασίας έχουν πολύ καλή μηχανική και ηλεκτρική επαφή τώρα

Βήμα συγκόλλησης: Ο μετασχηματιστής συγκόλλησης ενεργοποιείται ξανά. Οι μεταλλικές επιφάνειες που βρίσκονται τώρα σε στενή επαφή συγκολλούνται υπό πίεση

Η διάρκεια των επιμέρους βημάτων δεν είναι γενικά ομοιόμορφη και εξαρτάται από το διαθέσιμο ρεύμα από τον συγκολλητή, τον τύπο του υλικού που προσπαθείτε να συγκολλήσετε (κυρίως την αντίσταση και το σημείο τήξης του) και το πάχος των τεμαχίων εργασίας.

Πολλοί από τους αυτοκόλλητους συγκολλητές για τους οποίους έμαθα δεν διαθέτουν αυτοματοποιημένο έλεγχο χρονισμού, πράγμα που καθιστά πολύ δύσκολη την επαναλαμβανόμενη και αξιόπιστη λειτουργία.

Κάποιοι έχουν τη δυνατότητα να ορίσουν χρόνο συγκόλλησης, συχνά μέσω ποτενσιόμετρου. Ο Kerry Wong έχει κάνει ένα πολύ ωραίο σε αυτήν την κατηγορία με ένα επιπλέον ζεύγος ηλεκτροδίων ειδικά για συγκόλληση μπαταριών.

Πολύ λίγοι αυτοκόλλητοι συγκολλητές είναι σε θέση να εκτελέσουν αυτόματα τα τρία βήματα συγκόλλησης όπως περιγράφεται παραπάνω. Ορισμένα έχουν μόνο ένα σύνολο σταθερών διάρκειας, όπως αυτό και αυτό. Με άλλους μπορείτε να αλλάξετε μερικές από τις διάρκειες, όπως με αυτήν. Έχει σταθερή διάρκεια για τα βήματα προθέρμανσης και πίεσης, ενώ η διάρκεια του βήματος συγκόλλησης μπορεί να αλλάξει μέσω ενός ποτενσιόμετρου.

Αυτό καθιστά τη διαδικασία μερικώς ρυθμιζόμενη, αλλά μπορεί να είναι δύσκολο να βρείτε ξανά μια ρύθμιση όταν θέλετε να συγκολλήσετε ξανά το συγκεκριμένο υλικό της μπαταρίας μετά από λίγο καιρό. Μόλις βρείτε τους σωστούς χρόνους για έναν συγκεκριμένο συνδυασμό υλικού και πάχους, δεν θέλετε να το κάνετε ξανά. Είναι χάσιμο χρόνου (και υλικού) και μπορεί να είναι λίγο απογοητευτικό.

Αυτό που θέλετε (καλά, εγώ) εδώ είναι η πλήρης ευελιξία (δυνατότητα ρύθμισης παραμέτρων) για όλες τις χρονικές στιγμές και η δυνατότητα αποθήκευσης και ανάκτησης ρυθμίσεων μόλις τις έχουμε σωστά.

Ευτυχώς, δεν είναι τόσο δύσκολο. Ας δούμε πώς να ελέγξουμε τη συγκόλληση αντίστασης τριών βημάτων.

Βήμα 3: 1-2-3 Έλεγχος συγκόλλησης

Εφαρμόζουμε το κύκλωμα ελέγχου με μικροελεγκτή (MCU). Το υλικολογισμικό MCU λειτουργεί ως μηχάνημα κατάστασης με τέσσερις καταστάσεις όπως είδαμε στο προηγούμενο βήμα:

o Κατάσταση 0: Μη συγκόλληση

o Κατάσταση 1: Βήμα συγκόλλησης, προθέρμανσης

o Κατάσταση 2: Συγκόλληση, βήμα πίεσης

o Κατάσταση 3: Συγκόλληση, βήμα συγκόλλησης

Χρησιμοποιώ ψευδοκώδικα τύπου C για να περιγράψω τη ροή του προγράμματος εδώ επειδή είναι εύκολο να τον συσχετίσω με τον πραγματικό κώδικα MCU που είναι γραμμένος σε C/C ++.

Μετά το βήμα εγκατάστασης, ο κύριος βρόχος MCU χειρίζεται τις μεταβάσεις εισόδου και κατάστασης χρήστη ως εξής:

01: βρόχος

02: διακόπτης (κατάσταση) {03: περίπτωση 0: 04: readUserInput 05: περίπτωση 1, 2, 3: 06: if (ο χρονοδιακόπτης συγκόλλησης έχει λήξει) {07: // μεταβείτε στην επόμενη κατάσταση 08: κατάσταση = (κατάσταση + 1) % 4? 09: εναλλαγή ελέγχου ισχύος 10: εάν (η κατάσταση δεν είναι 0) {11: ρυθμίστε τη διάρκεια του νέου βήματος και επανεκκινήστε το χρονόμετρο συγκόλλησης 12:} 13:} 14: τερματικός βρόχος

Εάν η τρέχουσα κατάσταση είναι 0, τότε διαβάζουμε την κατάσταση διεπαφής χρήστη για να επεξεργαστούμε την είσοδο χρήστη και να προχωρήσουμε στην επόμενη επανάληψη.

Χρησιμοποιούμε χρονόμετρο συγκόλλησης για τον έλεγχο της διάρκειας των βημάτων συγκόλλησης. Ας υποθέσουμε ότι η ακολουθία συγκόλλησης μόλις ξεκίνησε όταν εισάγουμε τη δήλωση διακόπτη. Ο έλεγχος ισχύος είναι ενεργοποιημένος, ο μετασχηματιστής συγκόλλησης ενεργοποιείται και η τρέχουσα κατάσταση είναι 1.

Εάν ο χρονοδιακόπτης συγκόλλησης δεν έχει λήξει, ο όρος (γραμμή 6) εκτιμάται ότι είναι ψευδής, βγαίνουμε από τη δήλωση διακόπτη και προχωράμε στην επανάληψη του βρόχου επόμενου συμβάντος.

Εάν το χρονόμετρο συγκόλλησης έχει λήξει, εισάγουμε τον όρο (γραμμή 6) και προχωράμε:

1. Υπολογίστε και αποθηκεύστε την επόμενη κατάσταση (γραμμή 8). Χρησιμοποιούμε αριθμητική modulo 4 για να ακολουθήσουμε τη σωστή ακολουθία κατάστασης 1-2-3-0. Εάν η τρέχουσα κατάσταση ήταν 1, μεταβαίνουμε τώρα στην κατάσταση 2.

2. Στη συνέχεια, αλλάζουμε τον έλεγχο ισχύος (γραμμή 9). Στην κατάσταση 1 ο έλεγχος ισχύος ήταν ενεργοποιημένος, άρα τώρα είναι απενεργοποιημένος (όπως θα έπρεπε να είναι στην κατάσταση 2, πατήστε το βήμα, με τον μετασχηματιστή συγκόλλησης να μην είναι ενεργοποιημένος).

3. Η κατάσταση είναι τώρα 2, οπότε εισάγουμε τον όρο στη γραμμή 10.

4. Ρυθμίστε το χρονόμετρο συγκόλλησης για τη διάρκεια του νέου βήματος (διάρκεια του βήματος πρέσας) και επανεκκινήστε το χρονόμετρο συγκόλλησης (γραμμή 11).

Οι ακόλουθες επαναλήψεις του κύριου βρόχου θα είναι αρκετά απροβλημάτιστες μέχρι να λήξει ξανά ο χρονοδιακόπτης συγκόλλησης, δηλ. Να ολοκληρωθεί το βήμα πίεσης.

Αυτή τη στιγμή εισάγουμε το σώμα του όρου στη γραμμή 6. Η επόμενη κατάσταση (κατάσταση 3) υπολογίζεται στη γραμμή 8. ενεργοποιείται ξανά ο μετασχηματιστής (γραμμή 9). ο χρονοδιακόπτης συγκόλλησης ρυθμίζεται στη διάρκεια του βήματος συγκόλλησης και επανεκκινείται.

Όταν το χρονόμετρο λήξει ξανά, η επόμενη κατάσταση (κατάσταση 0) υπολογίζεται στη γραμμή 8, αλλά τώρα η γραμμή 11 δεν εκτελείται, οπότε ο χρονοδιακόπτης δεν επανεκκινείται καθώς τελειώνουμε με τον κύκλο συγκόλλησης.

Στην επανάληψη του επόμενου βρόχου επιστρέφουμε στην επεξεργασία της εισόδου χρήστη (γραμμή 4). Εγινε.

Πώς όμως ξεκινάμε καθόλου τη διαδικασία συγκόλλησης; Λοιπόν, ξεκινάμε όταν ο χρήστης πατήσει το κουμπί συγκόλλησης.

Το κουμπί συγκόλλησης συνδέεται με έναν πείρο εισόδου MCU, ο οποίος είναι προσαρτημένος σε διακοπή υλικού. Πατώντας το κουμπί προκαλείται διακοπή. Ο χειριστής διακοπής ξεκινά τη διαδικασία συγκόλλησης ρυθμίζοντας την κατάσταση στο 1, ρυθμίζοντας το χρονόμετρο συγκόλλησης στη διάρκεια του σταδίου προθέρμανσης, ξεκινώντας το χρονόμετρο συγκόλλησης και ενεργοποιώντας τον έλεγχο ισχύος:

19: έναρξη συγκόλλησης

20: κατάσταση = 1 21: ρυθμίστε τη διάρκεια του βήματος προθέρμανσης και ξεκινήστε το χρονόμετρο συγκόλλησης 22: ενεργοποιήστε τον έλεγχο ισχύος 23: τελική εκκίνηση Συγκόλληση

Βήμα 4: Διαχείριση διεπαφής χρήστη, κατάσταση αναμονής και άλλες επιπλοκές υλικολογισμικού

Το περιβάλλον χρήστη αποτελείται από μια οθόνη, έναν κωδικοποιητή με κουμπί, ένα στιγμιαίο κουμπί και ένα led. Χρησιμοποιούνται ως εξής:

Η οθόνη παρέχει ανατροφοδότηση στον χρήστη για διαμόρφωση και δείχνει πρόοδο κατά τη συγκόλληση

Ο κωδικοποιητής με κουμπί πίεσης ελέγχει κάθε αλληλεπίδραση με το υλικολογισμικό, εκτός από την εκκίνηση μιας διαδικασίας συγκόλλησης

Το στιγμιαίο πάτημα του κουμπιού πιέζεται για να ξεκινήσει μια ακολουθία συγκόλλησης

Το led ανάβει κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας συγκόλλησης και ξεθωριάζει επανειλημμένα μέσα και έξω κατά τη διάρκεια της αναμονής

Υπάρχουν πολλά πράγματα που πρέπει να κάνει το υλικολογισμικό πέρα από τον έλεγχο της διαδικασίας συγκόλλησης, όπως εξηγήθηκε στο προηγούμενο βήμα:

Ανάγνωση εισόδου χρήστη. Αυτό περιλαμβάνει την ανάγνωση της θέσης του κωδικοποιητή και την κατάσταση του κουμπιού. Ο χρήστης μπορεί να περιστρέψει τον κωδικοποιητή αριστερά ή δεξιά για να μετακινηθεί από το ένα στοιχείο μενού στο επόμενο και να αλλάξει τις παραμέτρους στην οθόνη, ή μπορεί να πατήσει το κουμπί κωδικοποιητή για να επιβεβαιώσει μια εισαγόμενη τιμή ή για να μετακινήσει ένα επίπεδο προς τα πάνω τη δομή του μενού

• Ενημέρωση UI.

  Η οθόνη ενημερώνεται για να αντικατοπτρίζει τις ενέργειες του χρήστη

  Η οθόνη ενημερώνεται για να αντικατοπτρίζει την πρόοδο της διαδικασίας συγκόλλησης (εμφανίζουμε έναν δείκτη δίπλα στη διάρκεια του τρέχοντος βήματος στην ακολουθία συγκόλλησης)

  Το led ανάβει όταν ξεκινάμε τη συγκόλληση και σβήνει όταν τελειώσουμε

Αναμονή. Ο κώδικας παρακολουθεί το χρονικό διάστημα που ο χρήστης είναι ανενεργός και μπαίνει σε κατάσταση αναμονής όταν η περίοδος αδράνειας υπερβεί ένα προκαθορισμένο όριο. Σε κατάσταση αναμονής, η οθόνη είναι απενεργοποιημένη και το led στο UI σβήνει επανειλημμένα μέσα και έξω για να σηματοδοτήσει την κατάσταση αναμονής. Ο χρήστης μπορεί να βγει από την κατάσταση αναμονής περιστρέφοντας τον κωδικοποιητή προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Όταν βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής, το περιβάλλον χρήστη δεν θα πρέπει να αντιδρά σε άλλες αλληλεπιδράσεις χρηστών. Παρατηρήστε ότι ο συγκολλητής επιτρέπεται να μπαίνει σε κατάσταση αναμονής μόνο όταν βρίσκεται στην κατάσταση 0, π.χ. όχι ενώ γίνεται συγκόλληση

Προεπιλεγμένη διαχείριση, αποθήκευση και ανάκτηση προφίλ. Το υλικολογισμικό υποστηρίζει 3 διαφορετικά προφίλ συγκόλλησης, δηλαδή ρυθμίσεις για 3 διαφορετικά υλικά/πάχη. Τα προφίλ αποθηκεύονται στη μνήμη flash, επομένως δεν θα χαθούν όταν απενεργοποιήσετε το συγκολλητή

Σε περίπτωση που αναρωτιέστε, πρόσθεσα τη λειτουργία αναμονής για να αποφύγετε την καύση της οθόνης. Όταν τροφοδοτείται ο συγκολλητής και δεν χρησιμοποιείτε διεπαφή χρήστη, οι χαρακτήρες που εμφανίζονται στην οθόνη δεν αλλάζουν και ενδέχεται να προκαλέσουν καύση. Τα χιλιόμετρα σας μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με την τεχνολογία εμφάνισης, ωστόσο χρησιμοποιώ οθόνη OLED και είναι επιρρεπή σε καίγεται αρκετά γρήγορα αν δεν το φροντίσετε, οπότε η αυτόματη απενεργοποίηση της οθόνης είναι καλή ιδέα.

Όλα τα παραπάνω περιπλέκουν φυσικά τον «πραγματικό» κώδικα. Μπορείτε να δείτε ότι υπάρχει λίγο περισσότερη δουλειά από αυτό που εξετάσαμε στα προηγούμενα βήματα για να αποκτήσετε ένα όμορφα τυλιγμένο κομμάτι λογισμικού.

Αυτό επιβεβαιώνει τον κανόνα ότι με το λογισμικό η εφαρμογή αυτού που χτίζετε γύρω από τη βασική λειτουργικότητα είναι συχνά πιο πολύπλοκη από την εφαρμογή της ίδιας της βασικής λειτουργικότητας!

Θα βρείτε τον πλήρη κώδικα στο σύνδεσμο αποθετηρίου στο τέλος αυτού του οδηγού.

Βήμα 5: Κύκλωμα ελέγχου

Το υλικολογισμικό έχει αναπτυχθεί και δοκιμαστεί χρησιμοποιώντας αυτά τα στοιχεία:

• Κύκλωμα ελέγχου:

  Arduino Pro Mini 5V 16MHz

• UI:

  • Περιστροφικός κωδικοποιητής με κουμπί
  • Λευκή OLED οθόνη 0,91”128x32 I2C DIY βασισμένη στο SSD1306
  • Στιγμιαίο κουμπί με ενσωματωμένο led

Φυσικά δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε ακριβώς αυτά τα στοιχεία στην κατασκευή σας, αλλά μπορεί να χρειαστεί να κάνετε κάποιες τροποποιήσεις κώδικα αν δεν το κάνετε, ειδικά αν αλλάξετε τη διεπαφή, τον τύπο ή το μέγεθος της οθόνης.

Αντιστοίχιση Arduino Pin:

• Εισαγωγή:

  • Καρφώνει το A1 A2 A3 στον περιστροφικό κωδικοποιητή που χρησιμοποιείται για την επιλογή/αλλαγή προφίλ και παραμέτρων
  • Ο πείρος 2 συνδέεται με ένα προσωρινό κουμπί που πιέζεται για να ξεκινήσει η συγκόλληση. Το κουμπί είναι συνήθως τοποθετημένο σε έναν πίνακα δίπλα στον κωδικοποιητή και μπορεί να συνδεθεί παράλληλα με έναν διακόπτη πεντάλ.

• Παραγωγή:

  • Καρφίτσες A4/A5 για I2C που ελέγχουν την οθόνη.
  • Καρφίτσα 11 για ψηφιακή έξοδο στο led, η οποία ενεργοποιείται κατά τη διάρκεια ενός κύκλου συγκόλλησης και ξεθωριάζει μέσα και έξω κατά τη διάρκεια της αναμονής. Δεν υπάρχει ρεύμα περιοριστική αντίσταση για το led στο σχήμα επειδή χρησιμοποίησα ένα led ενσωματωμένο στο κουμπί συγκόλλησης που συνοδεύει μια σειρά αντίστασης. Εάν χρησιμοποιείτε ξεχωριστό led θα πρέπει είτε να προσθέσετε μια αντίσταση σε σειρά μεταξύ της ακίδας 11 του Pro Mini και της ακίδας 3 του συνδετήρα J2, είτε να την κολλήσετε σε σειρά με το led στον μπροστινό πίνακα.
  • Καρφίτσα 12 για ψηφιακή έξοδο στο κύκλωμα τροφοδοσίας ρεύματος (είσοδος στο κύκλωμα ισχύος). Αυτός ο πείρος είναι συνήθως ΧΑΜΗΛΟΣ και θα πάει Υ HIGHΗΛΟΣ-ΧΑΜΗΛΟΣ-Υ HIGHΟΣ κατά τη διάρκεια ενός κύκλου συγκόλλησης.

Μετά την πρωτοτυπία σε ένα breadboard, έχω τοποθετήσει το κύκλωμα ελέγχου σε μια αυτόνομη πλακέτα proto, συμπεριλαμβανομένης μιας μονάδας τροφοδοσίας ρεύματος (HiLink HLK-5M05), του πυκνωτή και των αντιστάσεων για την αποσύνδεση του κουμπιού συγκόλλησης και συνδέσεις για οθόνη, κωδικοποιητή, led, κουμπί και έξοδος κυκλώματος ισχύος. Οι συνδέσεις και τα εξαρτήματα εμφανίζονται στο διάγραμμα (εκτός από τη μονάδα τροφοδοσίας ρεύματος).

Υπάρχει επίσης ένας σύνδεσμος (J3 στο σχήμα) για έναν διακόπτη ποδιών συνδεδεμένος παράλληλα με το κουμπί συγκόλλησης, έτσι ώστε να μπορεί κανείς να ξεκινήσει τη συγκόλληση είτε από τον πίνακα είτε χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη ποδιών, κάτι που το βρίσκω πιο βολικό.

Ο σύνδεσμος J4 συνδέεται με την είσοδο οπτικού ζεύγους του κυκλώματος ισχύος, το οποίο είναι τοποθετημένο σε ξεχωριστή πλακέτα πρωτότυπου στο πρωτότυπο.

Για τη σύνδεση με την οθόνη (σύνδεσμος J6), βρήκα πιο εύκολο να χρησιμοποιήσω ένα επίπεδο καλώδιο 4 καλωδίων με δύο καλώδια που πηγαίνουν σε έναν σύνδεσμο δύο ακίδων (που αντιστοιχεί στους ακροδέκτες 1, 2 του J6) και δύο καλώδια με θηλυκό Dupont συνδετήρες που πηγαίνουν απευθείας στις ακίδες Α4 και Α5. Στα Α4 και Α5 κόλλησα μια αντρική κεφαλίδα δύο ακίδων ακριβώς πάνω από τον πίνακα Pro Mini.

Πιθανότατα θα προσθέσω το debouncing και για το κουμπί κωδικοποιητή στην τελική κατασκευή. Ένας βελτιωμένος σχεδιασμός PCB για αυτό το έργο περιγράφεται σε ξεχωριστό οδηγό.

Βήμα 6: Κύκλωμα ισχύος

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Το κύκλωμα ισχύος λειτουργεί σε τάση δικτύου με ρεύματα αρκετά επαρκή για να σας σκοτώσουν. Εάν δεν έχετε εμπειρία με τα κυκλώματα τάσης δικτύου, μην επιχειρήσετε να δημιουργήσετε ένα. Τουλάχιστον, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή απομόνωσης για να κάνετε οποιαδήποτε εργασία σε κυκλώματα τάσης δικτύου.

Το σχήμα για το κύκλωμα ισχύος είναι πολύ τυπικό για τον έλεγχο ενός επαγωγικού φορτίου με ένα TRIAC. Το σήμα από το κύκλωμα ελέγχου ελέγχου οδηγεί την πλευρά εκπομπής του οπτικού ζεύγους MOC1, και η πλευρά του ανιχνευτή με τη σειρά του οδηγεί την πύλη του Τ1 triac. Το triac αλλάζει το φορτίο (το MOT) μέσω ενός snubber δικτύου R4/CX1.

Οπτικό ζεύγος. Το MOC3052 είναι ένας οπτικός ζεύκτης τυχαίας φάσης, όχι ο τύπος μηδενικής διασταύρωσης. Η χρήση μεταγωγής τυχαίας φάσης είναι πιο κατάλληλη από τη διακόπτη μηδενικής διασταύρωσης για ένα βαρύ επαγωγικό φορτίο όπως το MOT.

TRIAC. Το T1 triac είναι ένα BTA40 βαθμολογημένο για συνεχές ρεύμα κατάστασης 40Α, το οποίο μπορεί να φαίνεται υπερβολικό από την άποψη του ρεύματος που αντλεί το MOT σε σταθερή κατάσταση. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το φορτίο έχει αρκετά υψηλή επαγωγή, ωστόσο, η βαθμολογία που πρέπει να μας απασχολεί είναι το μη επαναλαμβανόμενο ρεύμα κατάστασης αιχμής. Αυτό είναι το ρεύμα εισόδου του φορτίου. Θα τραβιέται κάθε φορά κατά τη διάρκεια της παροδικής ενεργοποίησης από το MOT και θα είναι αρκετές φορές υψηλότερη από το ρεύμα λειτουργίας. Το BTA40 έχει μη επαναλαμβανόμενο ρεύμα αιχμής σε κατάσταση αιχμής 400A στα 50 Hz και 420A στα 60 Hz.

Πακέτο TRIAC. Ένας ακόμη λόγος για να επιλέξετε ένα BTA40 είναι ότι έρχεται σε πακέτο RD91 με μονωμένη γλωττίδα και έχει αρσενικούς ακροδέκτες. Δεν ξέρω για εσάς, αλλά προτιμώ μια μονωμένη καρτέλα για ημιαγωγούς ισχύος σε τάση δικτύου. Επιπλέον, οι αρσενικοί ακροδέκτες φτυάρι προσφέρουν μια σταθερή μηχανική σύνδεση που επιτρέπει να διατηρείται η διαδρομή υψηλού ρεύματος (σύρματα με την ένδειξη Α στο σχήμα) εντελώς μακριά από την πλακέτα πρωτότυπου ή PCB. Η διαδρομή υψηλού ρεύματος περνάει από τα (παχύτερα) καστανά καλώδια με την ένδειξη Α στην εικόνα. Τα καφέ σύρματα συνδέονται με τους ακροδέκτες triac spade μέσω ακροδεκτών piggyback που συνδέονται επίσης με το δίκτυο RC στον πίνακα μέσω των (λεπτότερων) μπλε καλωδίων. Με αυτό το κόλπο στερέωσης, η διαδρομή υψηλής έντασης είναι εκτός της πλακέτας proto ή PCB. Κατ 'αρχήν θα μπορούσατε να κάνετε το ίδιο με σύρματα συγκόλλησης στα πόδια του πιο συνηθισμένου πακέτου TOP3, αλλά η συναρμολόγηση θα ήταν μηχανικά λιγότερο αξιόπιστη.

Για το πρωτότυπο έχω τοποθετήσει το triac σε μια μικρή ψύκτρα με την ιδέα να κάνω κάποιες μετρήσεις θερμοκρασίας και ενδεχομένως να το τοποθετήσω σε μια μεγαλύτερη ψύκτρα ή ακόμα και σε άμεση επαφή με τη μεταλλική θήκη για την τελική κατασκευή. Παρατήρησα ότι το triac μόλις θερμαίνεται, εν μέρει επειδή είναι κατάλληλα υπερμεγέθη, αλλά κυρίως επειδή η περισσότερη διάχυση ισχύος στη διασταύρωση οφείλεται στη μεταγωγή κατάστασης αγωγιμότητας και το triac σαφώς δεν αλλάζει συχνά σε αυτήν την εφαρμογή.

Snubber δίκτυο. Τα R4 και CX1 είναι το δίκτυο snubber για τον περιορισμό του ρυθμού αλλαγής που βλέπει το triac όταν απενεργοποιείται το φορτίο. Μην χρησιμοποιείτε πυκνωτή που ενδέχεται να έχετε στον κάδο ανταλλακτικών: Το CX1 πρέπει να είναι πυκνωτής τύπου X (ή καλύτερα τύπου Y), ονομασμένος για λειτουργία τάσης δικτύου.

Βαρίστορ. Το R3 είναι ένα μέγεθος βαρίστορ ανάλογα με την κορυφαία τιμή της τάσης δικτύου. Το σχήμα δείχνει ένα βαρίστορ ονομαστικό για 430V, το οποίο είναι κατάλληλο για τάση δικτύου 240V (προσέξτε εδώ, η ονομαστική τάση στον κώδικα βαρίστορ είναι μια τιμή αιχμής, όχι μια τιμή RMS). Χρησιμοποιήστε ένα βαρίστορ ονομαστικό για κορυφή 220V για τάση δικτύου 120V.

Αποτυχία εξαρτήματος. Είναι καλή πρακτική να αναρωτηθείτε ποιες θα ήταν οι συνέπειες της αποτυχίας του στοιχείου και να προσδιορίσετε τα χειρότερα σενάρια. Ένα κακό πράγμα που θα μπορούσε να συμβεί σε αυτό το κύκλωμα είναι ότι το triac αποτυγχάνει και βραχυκυκλώνει τους ακροδέκτες A1/A2. Εάν συμβεί αυτό, το MOT θα ενεργοποιηθεί μόνιμα όσο το triac είναι βραχυκυκλωμένο. Εάν δεν παρατηρήσατε το βουητό του μετασχηματιστή και θα κολλήσετε μόνιμα με το MOT, θα υπερθερμάνετε/καταστρέψετε το τεμάχιο εργασίας/ηλεκτρόδια (δεν είναι ωραίο) και πιθανώς υπερθερμάνετε/λιώσετε την απομόνωση καλωδίου (πολύ κακό). Επομένως, είναι καλή ιδέα να δημιουργήσετε μια προειδοποίηση για αυτήν την κατάσταση αποτυχίας. Το πιο εύκολο πράγμα είναι να συνδέσετε μια λάμπα παράλληλα με το πρωτεύον MOT. Η λυχνία θα ανάψει όταν το MOT είναι αναμμένο και παρέχει μια οπτική ένδειξη ότι ο συγκολλητής λειτουργεί όπως προορίζεται. Εάν το φως ανάψει και παραμείνει αναμμένο, τότε ξέρετε ότι είναι ώρα να τραβήξετε το βύσμα. Αν έχετε παρακολουθήσει το βίντεο στην αρχή, μπορεί να έχετε παρατηρήσει έναν λαμπτήρα κόκκινου φωτός που ανάβει και σβήνει στο παρασκήνιο κατά τη συγκόλληση. Αυτό είναι το κόκκινο φως.

Το MOT δεν είναι ένα φορτίο με καλή συμπεριφορά, αλλά παρά το γεγονός ότι αρχικά ανησυχούσα λίγο για την αξιοπιστία της μεταγωγής μέσω του κυκλώματος ισχύος, δεν έχω δει κανένα πρόβλημα.

Βήμα 7: Τελικές σημειώσεις

Λοιπόν, πρώτα ευχαριστώ πολύ τους πολλούς ανθρώπους που αφιέρωσαν χρόνο για να εξηγήσουν στο διαδίκτυο πώς να φτιάξετε ένα σημείο συγκόλλησης χρησιμοποιώντας έναν μετασχηματιστή φούρνου μικροκυμάτων. Αυτό ήταν ένα τεράστιο bootstrap για ολόκληρο το έργο.

Όσον αφορά το υλικολογισμικό Spot Welder 1-2-3, θα ήταν μια μακρά και κουραστική δουλειά να γράψω τον κώδικα χωρίς τις περιλήψεις που παρέχονται από πολλές βιβλιοθήκες εκτός από το τυπικό Arduino IDE. Θεωρώ ότι αυτές οι βιβλιοθήκες χρονομέτρου (RBD_Timer), κωδικοποιητή (ClickEncoder), μενού (MenuSystem) και EEPROM (EEPROMex) είναι πολύ χρήσιμες.

Μπορείτε να κατεβάσετε τον κωδικό υλικολογισμικού από το αποθετήριο κώδικα Spot Welder 1-2-3.

Εάν σκοπεύετε να το κατασκευάσετε, προτείνω ανεπιφύλακτα να χρησιμοποιήσετε το σχέδιο PCB που περιγράφεται εδώ, το οποίο ενσωματώνει μια σειρά βελτιώσεων.