NY-D08, контроллер аппарата точечной сварки

У меня уже была пара рассказов о контроллерах точечной сварки работающих с ионисторами, но сегодня речь пойдет о более «классическом» варианте, с мощным 50Гц трансформатором.

Покажу как сам контроллер, так и небольшой пример его применения в реальном сварочном аппарате.

Контроллер заказывал не себе, у меня уже есть сварка на ионисторах, да и с аккумуляторами работаю довольно редко. А вот товарищ пользуется много и до этого я ему помогал собрать вариант с контроллером от Yurok и он вполне успешно работает.

Но вот понадобился еще один аппарат, под него был куплен трансформатор от микроволновки, корпус, прочая мелочь и собственно контроллер. Заказывать печатку, покупать компоненты и паять не очень хотелось, зато попутно хотелось экранчик побольше размером и был выбран вариант с алиэкспресс.

Вообще на али есть довольно много разных вариантов контроллеров, есть совсем простые, есть подороже. Интересовал контроллер умеющий формировать два настраиваемых импульса и как я писал выше, с большим экраном.

Из пожалуй наиболее известных можно назвать пару моделей, недорогой за примерно 15-16 долларов, ну и тот что в обзоре.

1. Также попадался еще один вроде неплохой контроллер, сразу установлен трансформатор, да и симистор на радиаторе.

2. Пока искал, попался контроллер судя по всем ионисторной сварки, но с возможностью смены полярности, что по идее должно быть действительно полезно, я как-то жаловался что заметил разницу в работе электродов.

Доехал контроллер относительно быстро, но вот отправлял продавец… думал уже что не отправит, пришлось даже продлевать срок отправки.

Упаковано простенько, платы в пупырке, остальная комплектуха только в пакете с защелкой.

В комплект входит:

1. Плата контроллера с дисплеем.

2. Силовая плата.

3. Соединительный кабель с разъемами

4. USB-UART конвертер

5. Термодатчик

6. Колпачок на кнопку

7. Ручка на энкодер.

По поводу мелочевки скажу что по сути важен только кабель для соединения модулей, без него работать не будет.

Кроме того зачем-то дали USB-UART конвертер, причем зачем-то даже стерли маркировку его чипа.

По задумке кабель нужен для работы с ПО, которого я так и не смог найти. Но по сути в ПО задается только три параметра — входное напряжение, предположительно выходное напряжение и мощность трансформатора. Мало того, как я понимаю, это все можно задавать и через основное управление самого модуля, но опять таки, непонятно как и главное, зачем…

Силовая плата.

Имеется гальваническая развязка, при этом весьма наглядно разделены «холодная» и «горячая» стороны, а также написано что руками опасную часть лазить не надо.

На плате имеется куча разъемов:

1. Switch — подключение педали или кнопки управления

2. AC12V — питание платы, использовать только обычный «железный» трансформатор.

3. TEMP — подключение термодатчика

4. State — состояние, не разбирался, в схеме не описано, но как я могу видеть, туда идет оптрон.

5. FAN — 12 вольт вентилятор

6. VALVE — клапан, а если точнее, то клапан пневматического механизма прижатия электродов.

Также на плате видно пару ШИМ контроллеров, диодный мостик, транзисторы отвечающие за включение вентилятора и клапана.

1. В высоковольтной части все гораздо проще, опторазвязка, мощный симистор, немного деталей и отверстия для припаивания проводов.

2. Клемники весьма неплохие и удобные.

Плата контроллера.

Спереди ЖК дисплей, кнопка и энкодер. Здесь я хочу поругать производителя. Мало того что применили энкодер без встроенной кнопки, так еще поставили настолько тугой, что было ощущение что он сейчас еще и скрипеть начнет.

Я как-то не понял смысл разделения энкодера и кнопки при том что нажимные энкодеры стоят копейки, а пользоваться было бы даже удобнее.

А вот сзади все остальные компоненты, в том числе и микроконтроллер.

Основные компоненты. справа видны также пины для подключения USB-UART конвертера, но как я писал, смысла в нем ноль.

Размеры платы и расстояний между крепежными отверстиями.

Схема подключения на странице продавца отсутствовала, но без проблем находится в аналогичных лотах других продавцов.

Для пробного включения я ограничился только силовой платой, контроллером и трансформатором, не подключал даже датчик температуры. Но ничего, все заработало вполне нормально.

При подаче питания по экрану пробегает белая засветка, затем отображается надпись Loading. Если вдруг ваше устройство отображает информацию на китайском, то перед включением надо зажать кнопку, тогда выключиться режим выбора языка.

1. После загрузки на экран выводится информация о названии модели устройства, настройках, температуре, количестве «сварок», активности выхода и даже подсказки.

2. Есть шесть окон настроек:

Номер ячейки памяти

Длительность первого импульса

Мощность первого импульса

Пауза между первым и вторым импульсом

Длительность второго импульса

Мощность второго импульса

Переключение между окнами настроек и регулировка вращением энкодера, включение/выключение режима регулировки нажатием на кнопку. Если вращать энкодер дальше, то попадем в режим настроек, вход также по нажатию на кнопку.

3. В настройках предлагается только регулировка задержки включения/выключения клапана и порогов включения вентилятора.

4. Настройки клапана, за какое время до подачи тока включиться, через какое время потом выключиться и сколько циклов включения/выключения сделать в автоматическом режиме.

5. Управление вентилятором, диапазон регулировки температуры включения 1-99 градусов, гистерезис 3 градуса.

6. Есть режимы выключено, включено и авто, в зависимости от температуры.

Также есть возможность «отката» к заводским настройкам, но как именно, не разобрался, то ли старт с зажатой кнопкой сварки, то ли с одновременным зажатием двух кнопок. А вот сброс счетчика «сварок» производится при удержании кнопки около 3-4 секунд из рабочего режима…

В описании другого лота с таким же контроллером попалась фотка меню настроек где есть и третий пункт, информация, но в моем случае его не было.

Если датчик температуры не подключен, то на дисплее отображается температура 99 градусов, соответственно если в таком состоянии выбрать режим Авто, то вентилятор включится, о чем информирует светящийся светодиод около соответствующих клемм.

После подключения термодатчика все нормализовалось. Проверку точности измерения не проводил, но субъективно температура соответствует реальной.

Чтобы не множить картинку покажу минимальное и максимальное значение все возможных настроек, а так как каждое окно настраивается полностью независимо, то это и есть минимум/максимум.

Теперь переходим к практической части. Процесс сборки сварочного аппарата показать не могу, да и по большому счету смысла особого в нем нет. В данном случае практически всю работу товарищ сделал сам, собрав все в корпусе и даже подготовил установочные места под контроллер.

В данном случае в качестве основы использовался корпус от старого советского вольтметра, донором трансформатора.

Предохранители поставили по обоим линиям, на всякий случай был установлен и вентилятор, хотя реально прогреть такой трансформатор не так просто.

На переднюю панель вынесены:

1. Выключатель сети

2. Индикатор, кнопка и энкодер контроллера

3. USB гнездо для подключения чего нибудь с питанием 5 вольт.

4. Выключатель блока питания питающего USB выход

5. Подсветка и выключатель подсветки.

6. Гнездо для подключения кнопки подачи сварочного тока.

Также можно отметить очень продуманную конструкцию установки электродов, а точнее стационарного электрода, но об этом чуть позже.

Компоновка внутри относительно свободная, сверху виден силовой трансформатор, правее вспомогательный для питания контроллера. Под силовым трансформатором находится блок питания 5 вольт.

Донором трансформатора судя по всему послужила микроволновка Мулинекс и я могу однозначно сказать что транс получился просто отличный, тихий, эффективный.

Вторичная обмотка намотана гибким проводом сечением 48мм.кв, уложено четыре витка.

Кроме основы сварочного аппарата товарищ дал еще разных сварочных лент примерно по метру каждого размера, светодиоды подсветки, медную пластинку и какие-то шайбы.

Лент было шесть, три стальные и три никелевые, кроме того ленты имеют как разную толщину, так и разную ширину.

Также здесь пригодились мертвые аккумуляторы, которые отлично подходят для экспериментов так как большей частью еще и разряжены в ноль.

Далее шли попытки сварки при разных настройках, но как потом стало понятно, я допустил ошибку, из-за чего аппарат больше грел место сварки чем варил.

Для начала попробовал стальные никелированные ленты, их варить проще всего. В двух вариантах из трех было все в общем-то нормально, но при большой толщине лента не хотела нормально привариваться.

Также заметил странный эффект, он хоть и не очень хорошо, но все же заметен на втором фото у среднего аккумулятора. Там три попытки сварки, соответственно должно быть шесть точек, но три точки заметны хорошо, а три почти не видны, причем все три малозаметные точки это след от стационарного электрода. Почему так, не знаю.

Вторым этапом шла никелевая лента, здесь в принципе была та же самая ситуация, тонкая и средняя варилась, а вот толстая только делала вид. Причем я пробовал несколько раз и в итоге просто прожег ленту, но нормально приварить не смог.

Причина стала понятна позже, я варил в неправильном режиме.

При сварке надо стремиться к большому току, но минимально возможному времени сварки, а у меня получалось почти наоборот. В итоге я просто грел ленту, она раскалялась, но нормально не приваривалась.

Слева направо разные режимы при разной толщине ленты, которые я пробовал.

В подтверждение этому при попытке сварить две ленты между собой я получил много дыма, но мало толка 🙂

Не, на самом деле в таком варианте ленты как раз сваривалась, но она так грелась что кусочек ламината, на котором я это делал, превращался почти в уголь.

Ниже три этапа, справа от ленты отпечаток на обрезке ламината, видно что при уменьшении длины импульса температура в точке сварки заметно снижается.

Далее просто ради интереса решил приварить кусочек никелевой ленты к плоскогубцам. И зачем я это делал… потом еле отодрал эту ленту.

Вот здесь кстати режим сварки почти оптимален, очень короткий первый импульс и увеличенный второй, для улучшения я бы советовал у первого импульса уменьшить мощность.

А вот это уже не сварка, а последствия случайного включения без нормально прижатых электродов. Целился чтобы приварить пару пластинок, но случайно нажал на выключатель и подал ток до того как прижал.

В итоге прожег насквозь ленту и повредил электроды, причем второй электрод повредил весьма заметно.

Конечно много кого заинтересует, а что вообще за цифры отображаются при настройках, например что означает режим 5/60/5/5/60.

Здесь все предельно просто, вообще значений шесть, но первое это номе ячейки памяти и его можно не учитывать.

А вот далее интереснее, например ниже осциллограммы четырех режимов

5/60/5/5/60

20/60/5/5/60

5/60/5/30/60

5/60/20/20/60

1. длительность первого импульса

2. мощность первого импульса

3. время паузы между импульсами

4. длительность второго импульса

5. мощность второго импульса

При этом время задается в полных периодах сетевой синусоиды и соответственно составляет 20мс, т.е. 5 в настройках это 100мс или 0.1с.

С мощностью еще проще, по сути она задается в процентах от максимума, ниже синусоида на сварочных контактах без нагрузки при параметрах 30, 50, 75 и 99.

Ну и конечно стало любопытно, какой ток развивает сварка в процессе, для измерения использовал клещи с режимом измерения пиковых значений.

На значении мощности 60% клещи ушли в перегрузку, прогнозируемый максимальный сварочный ток около 1000А.

Еще на начальном этапе меня раздражал тугой энкодер, а когда поставил плату в корпус и где-то начало немного затирать ручку, то это все превратилось в полный мрак. В итоге предложил товарищу заменить родной тугой энкодер на обычный, которые я использую, плюс убрать кнопку и задействовать вместо неё кнопку самого энкодера.

Сказано, сделано, родной энкодер и кнопку убрал, поставил обычный, вращается мягко, нажимается удобно, собрал, попробовал, оказалось поспешил.

Разобрал снова, вспомнил родственников того китайца который поставил этот энкодер, потому как он оказался обратным и направление вращения не совпало, сделал нормально, собрал.

В общем обычный нажимной энкодер гораздо лучше, рекомендую переделывать сразу.

Кроме того убрал родные стойки, которые имели длину около 8-10мм и поставил самые короткие пластиковые длиной 5мм, так и лучше и экран почти вровень с корпусом.

В лишнее отверстие товарищ сразу распечатал заглушку, но они пока у него дома.

Вот теперь перейдем к тестам сварки и оказалось что ключевых позиций две:

1. Стальная лента толщиной 0.1мм

2. Никелевая лента толщиной 0.2мм.

В первом случае надо было выяснить, не будет ли сварочник её прожигать. выставил почти минимальную мощность и стал пробовать.

Оказалось что этого даже маловато, а значит есть запас в минимальную сторону. Ниже результаты для режимов:

1. 1/35/5/1/35

2. 1/35/5/1/45

3. 1/35/5/1/55

4. 1/35/5/1/65

5. 1/35/5/1/75

6. 1/35/5/1/90

Лента нормально варится начиная примерно со второго-третьего режимов.

Приварил вторую ленту к плюсовому контакту и еще одну к минусовому используя режим 1/35/5/1/90, т.е. минимально короткий импульс и почти максимальная мощность второго импульса.

Потом взял толстую никелевую ленту, её варить начал с последних настроек которые использовал — 1/35/5/1/90

1. 1/35/5/1/90

2. 1/35/5/2/90

3. 1/35/5/3/90

4-6. 1/35/5/3/90

Здесь пришлось увеличивать время второго импульса с 1 до 3, в последнем режиме варило отлично, лента не прожигалась, но приваривалась так что при попытке оторвать просто рвалась.

Результаты в виде макрофото

Теперь пришло время показать дополнительные возможности.

Сходу поставил светодиод в специально предназначенное место с применением специально распечатанного держателя. На фото увы не видно как он светит, но могу сказать, что как раз освещает место сварки, выключается отдельным выключателем.

Но возможно больше заинтересует опция сварки ленты, для этого есть медная накладка, устанавливаемся на стационарный электрод.

Принцип предельно прост, если надо сварить две ленты, например под углом или крестом, то кладем эту пару лент на пластину, прижимаем вторым электродом и подаем сварочный ток.

Для примера вынул стационарный электрод и сделал то же самое в обычном варианте, здесь сразу видна разница между сваркой.

В первом случае на пластинах только аккуратные точки, так как сварка идет насквозь по минимальному пути, на фото шесть одинарных точек сварки.

Во втором случае образуется петля большей длины и надо поднимать мощность, что приводит к повышенному нагреву и даже перегреву ленты. На фото две двойных точек сварки.

Единственное чем мне не очень понравился первый режим, электрод заметно прилипает к ленте, но это похоже я перестарался с током.

Ну и собственно все подопытные, которых теперь придутся куда-то утилизировать.

Предвижу вопрос, а из чего сделан сварочный кабель?

Чаще всего использую именно провод большого сечения, но обычно он довольно жесткий и здесь товарищ решил использовать специальный провод ПЩ, в данном случае сечением 4мм.кв.

Использовалось 12отрезков длиной по 206см, итого 24,75м. 4 витка, расчетное напряжение 3.83В, сечение соответственно 12х4=48мм.кв. Далее собранные в жгут провода изолировались при помощи мягкой термоусадки.

От себя скажу, что кабель реально очень мягкий, а сечение почти 50мм, позволило без проблем получить приличный ток в нагрузке.

У товарища остались обрезки сварочного кабеля, забрал себе для фото 🙂

Если расковырять, то видна витая конструкция, состоящая из большого количества мелких свитых жил.

А это фото трансформатора сразу после намотки, еще до установки в корпус, для понимания как это выглядело.

Могу сказать, что трансформатор получился реально отличный.

Кроме того товарищ сразу старался максимально снизить количество переходных участков, потому концы кабеля сразу запаяны в держатели электродов, в которые эти электроды вставляются, что дает возможность их смены.

Вот собственно и все. Выводы будут короткими, плата понравилась. Да, есть мелкие косячки, как например с тем же энкодером, да и непонятно зачем дали адаптер USB-UART, но в остальном удобно, практично, ну и похоже что довольно надежно.

По самому сварочнику вроде также все показал, надеюсь что было полезно и поможет сделать свое, удобное и надежное устройство 🙂