У житті кожного «радіогубітеля» виникає момент, коли потрібно зварити між собою кілька літієвих акумуляторів - або при ремонті здохлому від віку АКБ ноутбука, або при складанні харчування для чергової вироби. Паяти «літій» 60-ватним паяльником незручно і страшнувато - трохи перегреешь - і в тебе в руках димова граната, яку марно гасити водою.
Колективний досвід пропонує два варіанти - або відправитися на смітник в пошуках старої мікрохвильовки, розкурочити її і дістати трансформатор, або неабияк витратитися.
Мені зовсім не хотілося заради кількох сварок в рік шукати трансформатор, пиляти його і перемотувати. Хотілося знайти ультрадешёвий і ультрапростой спосіб зварювати акумулятори електричним струмом.
Потужний низьковольтний джерело постійного струму, доступний кожному - це звичайна б.у. АКБ від машини. Готовий посперечатися, що він у вас вже є десь в коморі або знайдеться у сусіда.
Підказую - кращий спосіб обзавестися старої АКБ задарма - це
дочекатися морозів. Підійдіть до бідолахи, у якого не заводиться машина - він скоро побіжить за новим свіжим акумулятором в магазин, а старий віддасть вам просто так. На морозі стара свинцева АКБ може і погано працює, але після заряду будинку в теплі вийде на повну ємність.
Щоб зварювати акумулятори струмом від батареї, нам потрібно буде видавати струм короткими імпульсами в лічені мілісекунди - інакше отримаємо не зварювання, а випалювання дірок в металі. Найдешевший і доступний спосіб коммутировать ток 12-вольтової батареї - електромеханічний реле (соленоїдні).
Моє реле було куплено за 253 рубля (мінус сім відсотків кешбек) і доїхало до Москви менше, ніж за 20 днів. Характеристики реле з сайту продавця:
- Призначено для мотоциклів з двигуном 110 або 125 кубів
- Номінальний струм - 100 ампер терміном до 30 секунд
- Струм збудження обмотки - 3 ампера
- Розраховано на 50 тис. Циклів
- Вага - 156 грамів
Реле приїхало в акуратній картонній коробці і при розпакуванні віддало дикої смородом китайської гуми. Винуватець - гумовий кожух поверх металевого корпусу, запах не вивітрюється вже який день.
Агрегат порадував якістю - під контакти виведені два обміднення різьбових з'єднання, всі дроти - залиті компаундом для водонепроникності.
На швидку руку зібрав «тестовий стенд», контакти реле замикав вручну. Провід використовував одножильний, перетином 4 квадрата, зачищені наконечники фіксував клемником. Для підстраховки забезпечив одну з клем до АКБ «страхувальної петлею» - якби якір реле вирішив би пригоріти і влаштувати коротке замикання, я б встиг зірвати клему з АКБ за цю мотузку:
Випробування показали, що машинка працює на тверду п'ятірку. Якір дуже голосно стукає, а електроди дають чіткі спалаху; реле не пригорає. Щоб не витрачати нікелеву смугу і не практикуватися на небезпечному літії, мучив лезо канцелярського ножа. На фото ви бачите кілька якісних точок і кілька перетриманих:
Перетримані точки видно і на вивороті леза:
Їдемо далі. Як показав експеримент на лезі, витримати необхідну довжину імпульсу для зварювання вручну неможливо, треба робити управління від тактовою кнопки або на мікроконтролері.
Спочатку нагородив просту схему на потужному транзисторі, але швидко згадав, що соленоїд в реле хоче їсти аж 3 ампера. Порився в ящику і знайшов замість транзистора MOSFET IRF3205 і накидав просту схему з ним:
Схема досить нехитра - власне, MOSFET, два резистора - на 1К і 10К, так діод, що оберігає ланцюг від індукованого соленоидом струму в момент знеструмлення реле.
Спочатку пробуємо схему на фользі (з радісними клацанням пече дірки наскрізь через кілька шарів), потім дістаємо зі схованки нікелеву стрічку для з'єднання акумуляторних зборок. Коротко тиснемо кнопку, отримуємо гучну спалах, і розглядаємо пропалені діру. Блокноту теж дісталося - пропекло не тільки нікель, а й пару листів під ним :)
Навіть зварену двома точками стрічку розділити руками не виходить.
Очевидно, що схема працює, справа за тонким налаштуванням «витримки і експозиції». Якщо вірити експериментів з осцилографом того ж товариша з YouTube, у якого я підглянув ідею з реле стартера, то на зрив якоря йде близько 21мс - від цього часу і будемо танцювати.
Користувач Ютуб AvE тестує скорострільність реле стартера в порівнянні з SSR Fotek на осцилографі
Доповнюємо схему - замість натискань кнопки вручну довіримо відлік мілісекунд Ардуіно. Нам знадобляться:
- власне Arduino - зійде Nano, ProMini або Pro Micro,
- Оптопара Sharp PC817 з струмообмежувальним резистором на 220ом - щоб гальванічно розв'язати Ардуіно і реле,
- Знижує напругу модуль, наприклад XM1584. щоб перетворити 12 вольт від батареї в безпечні для Ардуіно 5 вольт
- також нам знадобляться резистори на 1K і 10K, потенціометр на 10К, який-небудь діод і будь-який buzzer.
- Ну і, нарешті, нам буде потрібна нікелева стрічка. якої зварюють акумулятори.
Збираємо нашу нехитру схему. Кнопку спуску підключаємо до піну D11 Ардуіно, притягнувши до «землі» через резистор на 10К. MOSFET - до pin D10, «пискавку» - до D9. Потенціометр підключив крайніми контактами до пінам VCC і GND, а середнім - до піну А3 Ардуіно. При бажанні можете підключити до піну D12 яскравий сигнальний світлодіод.
Заливаємо в Arduino нехитрий код:
Потім підключаємося до Ардуіно за допомогою Serial monitor і поворотами потенціометра виставляємо довжину зварювального імпульсу. Я досвідченим шляхом підібрав довжину в 25 мілісекунд, але в вашому випадку затримка може бути іншою.
При натисканні на спускову кнопку Ардуіно кілька разів пропищить, після чого включить на мить реле. Вам буде потрібно вапна невелика кількість стрічки перед тим, як ви підберете оптимальну довжину імпульсу - щоб і зварюють, і не пропалювало діри наскрізь.
В результаті маємо просту нехитру зварювальну установку, яку легко розібрати:
Кілька важливих слів про техніку безпеки: