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色々チャレンジしていますが、記載内容は無保証です。各自の責任でお願いします。    . .
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懲りずに、コンデンサスポット溶接機の電極棒作成 その2
電極3 完成しました(^_^)

先日作成した電極棒に引続き、3mmφで電極棒を作りました。

・用意する物 ‘舎寸械蹌蹙奸,好みの長さ 2本
電極 3mm銅棒

・電線 KIV 8sq お好みの長さ 2本
電極 8sq電線

・裸銅線 0.9mmφ
電極 0.9mm銅線

・銅棒の先端を丸め、裸銅線で巻きながら電線と銅棒を半田付
電極 銅線を巻いて半田付

・熱収縮チューブで仕上げて完了です。
スポット溶接機5号完成しました (^_^)


動作試験映像。
0.2mmのステンレス板を溶接している様子。 (溶接電圧24V)
スプラッシュが派手に出ています。
溶接電圧を20V程度に下げた方が良いかも?

スポット溶接機完成 TopView

完成した溶接機。

スポット溶接機完成 BottomView

下面写真。

スポット溶接機完成 引き剥がしテスト30V 0.3mm

30Vで溶接した0.3mm厚ステンレス板の引き剥がしテスト。
剥がした所が破れ、穴が開いています。

24V 0.2mm SUS 引き剥がしテスト

24Vで溶接した0.2mm厚ステンレス板の引き剥がしテスト。
剥がした所が破れ、穴が開いています。

電池タブ板等の薄物溶接の場合、電圧を20V以下にすると良さそうです。

スポット溶接機完成 電圧

溶接電圧特性。

・溶接電流についてのいいがけんな考察
4msで全電荷を放出しています。
4700μF×36個×24V÷4m秒≒1kA
トリガ直後は電圧が急峻に低下しているので、ピークでは数kA流れていると思われます。

・回路抵抗についてのいいかげんな考察
画像から時定数は、1m秒程度と推定されます。
そこから回路の抵抗を算出すると、
T=RCを変形して、R=T/C
R=1m秒÷(4700μF x 36個)=6mΩ
なかなか好成績です。 (^_^)

●過去記事
 コンデンサスポット溶接機5号機作成中
 コンデンサスポット溶接機5号機作成中 その2



●配線図

スポット溶接機回路図
クリックで拡大、プラウザの戻るボタンでこの画面に戻って下さい


●電流制限抵抗(電球)

自動車用電球

当初自動車用T13電球で設計していたのですが、途中でG4電球に変更しました。
修正が中途半端でした。
シルク印刷ははG4電球となっていますが、スルーホール位置は自動車用ウエッジ球T13のままでした。
工夫すればG4電球も利用出来ますが、自動車用電球T13の利用が容易です。(上写真)

●部品表
スポット溶接機 基板大 コンデンサ36個用 部品表
記載ミスがあるかもしれません。発注時は、確認をお願いします。
A[]は秋月の通販コード、Z[]はアマゾン、社名[]はその会社用の検索文字です。
*が記載された物はオプションです。 ** は、この基板に実装出来ません。
G4電球の取付け穴位置がズレました。適当な銅線で繋ぎました。
 (バイクウインカー用のウエッジ球が適合します)
購入時の最低数量が定められている物は、その数量。
1個単位で購入出来る物は、必用数量で計算しています。
ホームセンターの商品価格は、概算です。店舗により大幅に異なる場合が有ります。

C 1 1μF 1個 A[P-04066] 10個 100円
C 2 1μF 1個
C 3 1μF 1個
C* 4 1μF *1個 A[P-04066]
C 5 220μF 1個 A[P-03180] 1個 5円
C 6 0.1μF 1個 A[P-11701] 10個 100円
C 7 0.1μF 1個
C 101-136 4,700μF 35V 18φ 36個 価格は店舗により異なる
マルツ[EKMG350ELL472]、千石[35V 4700μF]、共立[UVR1V472MHD]
C** 201-224 4,700μF **24個 追加には増設用プリント基板が必用
CN 1 DCJ 1個 A[C-09408] 1個 30円
DI 1 0.1A 1個 A[I-00941] 50本 100円
DI 2 0.1A 1個
DI 3 1A 1個 A[I-08332] 1本 10円
DI 4 20A 1個 A[I-09925] 1個 20円
FET 1-6 3034 6個 A[I-06022] 6個 1560円
FET* 7-10 3034 *4個 A[I-06022] 増設プリント基板使用時
IC 1-2 4427 2個 A[I-06207] 2個 440円
IC* 3 4427 *1個 A[I-06207] 増設プリント基板使用時
IC 4 7815 1個 A[I-06844] 1個 50円
JP 1 ヘッダ 1個 A[P-02399]
or A[C-03949] + A[C-12152] + A[C-12160] + 3芯電線 + SW
or A[C-03949] + A[P-03689] 30+100円
JP 2 - A[P-06755]
LED 1 白 1個 A[I-00992] 10個 100円
LED 2 白 1個
LMP 1 10W 1個 Z[T13ウエッジ10W]2個 280円〜
LMP 2 10W 1個
R 1 100Ω 1個 A[R-25101] 100個 100円
R 2 100kΩ 1個 A[R-25104] 100個 100円
R 3 10Ω 1個 A[R-25100] 100個 100円
R 4 10Ω 1個
R 5 10Ω 1個
R* 6 10Ω *1個 A[R-25100]
R* 7 10Ω *1個
R 8 2kΩ 1個 A[R-25202] 100個 100円
R 9 10kΩ 1個 A[R-25103] 100個 100円
R 10 1kΩ 1個 A[R-09461] 10個 140円
R** 11 1kΩ **0個 (1個) この基板では使いません
R 12 100kΩ 1個
SW 1 タクトS 1個 A[P-03646] 1個 10円
or Z[ペダルスイッチ]
圧着端子 R8-4 4個 ヤフーショップ 10個 163円
電線 KIV赤8sq 約0.5m ホームセンター 1m 300円
電線 KIV黒8sq 約0.5m ホームセンター 1m 300円
電線 F1.6 3芯 約2m ホームセンター 2m 400円
   (F1.6 2芯 3mでもOK・・・剥いて使うのでhi)
銅棒 3 or 5mmφ 12cm ホームセンター 2本 500円
基板 1枚 特注 5枚 2500円
--------------------------------------------------
上記購入費用合計 約7〜8000円 + 送料
ケミコン 小物 消耗品等が別途必用

国産ケミコンは、単価250円程度です。
36個購入するとケミコンだけで 9000円になってしまいます。
安価な店を探し上手に手配して下さい。

なお、私はお小遣が耐えきれず、国産品を諦め輸入品を使いました。
100円程度で購入出来るので、お小遣には優しいです。
海外製品は塩を噴いたりする事が有りますが、コンデンサは消耗品ですので様子を見て「膨らんできたら」交換します。hi
コンデンサスポット溶接機5号機作成中 その2
メインコンデンサ実装完了

メインのコンデンサ取付け終了しました。
4700μF35V × 36個

コンデンサのリード線が剣山の様にhi

コンデンサのリード線が剣山の様に付きだしています。
このリード線に電線をからげて半田付します。

只今F1.6 × 2C をゴリゴリと剥いて裸電線を作っています。
電線を剥くのはなかなか手強いhi

元記事へのリンク
コンデンサスポット溶接機5号機作成中
スポット溶接機組立て中

コンデンサスポット溶接機5号機を作成しています。

スポット溶接機組立て中

抵抗とメイン以外のコンデンサ取付け完了。

ハタと困ったのが、G4電球のリードピッチとパターンのズレ。
プリントパターン作成時に寸法を間違えたみたいです。
導線で誤魔化しました。hi

スポット溶接機組立て中 FETとケミコン1個等、テスト出来るぞ

FETや電球等の取付けが終りました。(FETは1個、コンデンサも1個だけ・・続きは後日)

茶色のテープは、余分な所に半田が付かない様にと「マスキング」です。
赤い電線はジャンパー線。
(大電流部のプリントパターンを横切らせたくなかったので、ジャンパーで配線する事にしました)

ケミコン1個ですが、テストが出来るようになりました。 (^_^)



FET(IRLB3034PBF) 1個
4700μF 35V       1個
電源電圧            24V
テスト負荷  自動車電球    12V

電源をONにして、充電。
電源をOFFにしてから、トリガー。

ケミコン1個なので小さなウインカーランプを瞬時点灯するのがやっと。
途中で明るかったのは、電源を切らずにとリカーをONにしたからです。



電球の足はこんな状況

電球の足はこんな感じに曲げてます。

足を曲げるときにガラス部分に力が入ると割れちゃいます。
不器用な私は、2個割りました。 (;_;)
反対側の足をペンチで押えて、別の足を曲げるのは無理みたいです。
曲げる足の根元をラジオペンチで押えて曲げて下さい。
ラジオペンチで咥える所は、ピン根元のガラスから1mm程度隙間を・・

●2019/10/18 追記
今日になって気がついたのですが・・・(;_;)

カット

足ほ片側切詰めて、長い方はそのままプリント基板に差込。
短い方は、リード線で結線。
切詰めるだけならガラスに応力がかからないので、電球破損のリスクが減りそうです。

蛇足:こんなもの作る人いないと思いますが、電球とリード線の境目をヒートクリップで挟んで下さい。
   半田鏝の熱で、ガラスが破損する場合が有ります。 < 経験者談 hi

●2019/10/26 追記
当初自動車用T13電球で設計していたのですが、途中でG4電球に変更しました。
しかし、修正が中途半端でした。
シルク印刷ははG4電球となっていますが、プリントパターンは自動車用ウエッジ球T13になっています。
G4電球を利用するには工夫が必要です。
T13ウエッジ球のスルーホールピッチになっていますので、自動車電球の方が良い様です。
コンデンサスポット溶接機(3号機)コンデンサフル実装、溶接電流は?
コンデンサスポット溶接機(3号機)コンデンサフル実装

先日作成したコンデンサスポット溶接機(3号機)、予算の関係でコンデンサが不足していました。
お小遣をはたいてケミコンを追加購入、フル実装になりました。(4700μF×60個)

ケース左側のごちゃごちゃしているのは、電源アダプタです。

溶接機コンデンサ電圧降下曲線

先日購入したなんちゃってオシロで溶接物から一番遠いケミコンの電圧を測定したグラフ。
4msで全エネルギーを使い果しています。
アンダーシュートが出ていますので、保護ダイオード(FMX-32S)を付けて置いたのは正解でした。 (^_^)
(この画面では−0.2Vとなっていますが、オシロの時間軸を変えて測ると−0.6V程度でした)

この時の溶接電流を無知な私が計算してみました。
(間違いがありましたら、お教え下さい)

4700μF×60個≒28万μF
電圧=24V
電気量=24×28万μF≒6.7Q
溶接物=0.3mm厚ステンレス板−0.3mm厚ステンレス板

これだけの電気量を4msで放出しています。
4msの平均電流=6.7Q/4ms≒1700A


ピークでは、3000A位かな?

ガッチリ溶接出来る訳だよね!
蛇足:このパワーでタブ板を電池に溶接すると、オーバーパワーで溶接部分が蒸発してしまいます。
   溶接電圧を下げて使う事になります。



参考リンク
配線図
電源
コンデンサスポット溶接機の基板を実費頒布します (終了)
頒布は、終了しました。

スポット溶接機基板

上画像の基板、コンデンサスポット溶接機3号機、4号機に使用した基板を実費頒布します。

・シルク印刷
 シルク印刷では12Vと書いて有りますが、使用する電圧に応じた部品に変更して下さい。
 (当初12V〜15Vで設計したプリント基板です)
 アダプタのジャックシルク印刷にミスが有りますが、プリントパターンはOKなのでそのまま取付けて下さい。
 シルク印刷でTP10Vと記載してある部分は、12〜15Vの電圧になります。

隙間に押込んだ三端子レギュレーター

ハンダ面のプリントパターンはカット、紫外線硬化レジスト塗布済みです。

・参考
 ハンダ面に三端子レギュレータを取付けます。
 三端子レギュレータ取付け前に「DCジャック」を半田付して下さい。
 逆順だと、「DCジャック」が半田付出来なくなります。

説明書等は、一切ありません。
プログに回路図や写真を掲載しています。
過去記事を見て作成出来る方のみ応募下さい。


●単価は1枚300円です。
 2枚有ります => 終了しました。

●送料
・推奨
 ゆうパック(ゆうパック千葉県発60サイズ基本料金)
・非推奨
 保証無しでよろしければ、クリックポストも可能です。(185円)
 クリックポストの場合、遅れますのでご了承下さい。

●連絡先
 ご希望の方は、この連絡先へメールを下さい。

●参考
○大電流部
 プリント箔に頼らず、ハンダ面に電線を沿わせて下さい。
 私の場合、Fケーブル1.6φを剥いた1.6φの裸電線をハンダ面に沿わせています。
 大電流部のスルーホール3ヶ所は、1.6φの裸線が3本入ります。
○FET
 DとSは、ハンダ面の1.6φの電線に配線します。
 Gは、L形に折曲げて部品面に半田付します。
○部品
・殆どの部品は、秋月で揃います。
・メインコンデンサ
 16V8200μF(18φ)は秋月にあります。(溶接電圧12〜15V用)
 24V程度迄パワーアップしたい場合は、他のショップで35V4700μF(18φ)を入手して下さい。
・その他部品
 フートスイッチは、アマゾン等に安価な物が有る様です。
 電源アダプタはノートパソコン用等を流用して下さい。(CC/CV機能の有るDC/DCの利用が便利です)
 溶接電極、溶接電線(5.5-8sq)、大電流部裸線(F1.6を剥いた単芯を利用)等はお近くのホームセンター等で入手して下さい。
 ケース:私は百均のプラ箱を使用しました。

●溶接パワーについて
・16Vのコンデンサで作成した場合
 FET×2、コンデンサ×12個では、少し力不足を感じます。
 FET×10を実装して、外部コンデンサも増設、パワーアップする事を推奨します。
 コンデンサを増設し、低い溶接電圧で利用すると、スプラッシュが小さく綺麗に溶接出来ます。
 回路図と溶接状況は、この記事を参考にして下さい
・35Vのコンデンサで作成した場合
 回路図はこの記事を参考にして下さい
 下は、FET×2、35V4700μF×12個で0.2mm厚ステンレス板溶接テスト動画です。

 本基板単品(FETx2)で、薄いステンレスやタブ板の溶接が容易です。
 電圧を上げすぎると、オーバーパワーでスプラッシュがハデに出ますのでご注意下さい。
 用途に応じた適正な電圧、適正な電極押しつけ圧で溶接して下さい。
 外部コンデンサとFETを増設すると、0.3mmのステンレス板が引き剥がし困難になる位の強度で溶接出来ます。

●注意
 溶接時は保護メガネ等の安全対策をして下さい。
 FETやコンデンサは消耗品です。(利用状況によりFET等がパンクします)

●参考画像

 下写真は、CC機能の有る電源を利用しているので、電流制限は電源に任せて「電球は12V」を使っています。
 CC機能の無い電源を御利用の場合、電源電圧に適合した電流制限用の電球を取付けて下さい。

 ハンダ面
 BottomView
 ・画像上方にある黒いのはブリーダー抵抗です。(1kΩ2Wチップ抵抗)
  カッターの先でレジストゴシゴシして半田付しました。
 ・写真撮影の為、無水エタノールで洗浄しました。
  少し綺麗になったかな?

 部品面
 TopView

 コンデンサを外部に実装した例
 参考画像2
コンデンサスポット溶接機(3号機)フルパワーにしたら・・
スプラッシュで焦げた電極

コンデンサスポット溶接機(3号機)の溶接電圧を32V迄上げてフルパワー溶接を企んだのですが、
電極に加える圧力が少なすぎた様で3ヶ所目で盛大なスプラッシュ。
電極黒焦げになり、先端がガビガビ。 (;_;)
先端の銀色の所は、母材が溶けて付着したのかも?
フルパワー溶接は注意しないといけない様です。

で・・・ヤスリがけ。

ヤスリがけした電極

目の粗い鉄鋼用のヤスリを使ったので、電極にヤスリ跡の縞模様がhi
ガタガタなので、先端部のみ紙やすりで仕上げました。
コンデンサスポット溶接機4号機動作テスト
タブ側引き剥がし痕

溶接後に引き剥がすと、タブ板が破れます。
しっかり溶接されている様です。 (^_^)

電池側引き剥がし痕

電池側はこんな形で、タブの断片が残っています。

16Vのコンデンサでも、多数パラにすれば実用になる様です。

・溶接電圧 15V
・タブ   0.1 × 8mm
・テスト  アルカリ単三電池負極側

●16Vケミコンの回路図 (再掲)
 やり直しなどしているので、下図と微妙に異なりますがご容赦下さい。
 予備となっているFETやドライバICは全て取り付けて有ります。
 ケミコンは、16V8200μF×48個です。

14V溶接機
クリックで拡大
.

・電源の配線(再掲)

04.5 電源の配線はこんな形にしました

コンデンサスポット溶接機4号機組立
08 増設コンデンサ等をケースに取付けました (^_^)

こんな感じに組立ました。
●コンデンサスポット溶接機4号機仕様
・溶接電圧     12〜16V
・パワーFET   IRLB3034PBF 10個
・FETドライバ  IR4427PBF    3個
・ケミコン     16V 8200μF  48個
・充電電流制御抵抗 12V 35W G4電球 1個
・放電抵抗     12V 35W G4電球 2個
・電源 中国製DC−DCコンバーター
 現在の設定値   CC=1.3A, CV=15V
・最大溶接パワー  50J
・将来ケミコン増設 可能

●ちなみに3号機の仕様(前記事をご覧下さい)
・溶接電圧     12〜32V
・パワーFET   IRLB3034PBF 10個
・FETドライバ  IR4427PBF    3個
・ケミコン     35V 4700μF  48個
・充電電流制御抵抗 12V 35W G4電球 1個
・放電抵抗     12V 35W G4電球 2個
・電源 中国製DC−DCコンバーター
 現在の設定値   CC=0.5A, CV=24V
・最大溶接パワー  115J
・将来ケミコン増設 可能

●ちなみに2号機の仕様(前記事をご覧下さい)
・溶接電圧     12〜32V
・パワーFET   IRLB3034PBF 10個
・FETドライバ  IR4427PBF    3個
・ケミコン     50V 5600μF  50個
・充電電流制御抵抗 12V 10W 自動車球 2個 前記事記載後に直列→並列に変更
・放電抵抗     24V 21W 自動車球 1個 前記事記載後に追加
・電源 中国製DC−DCコンバーター        前記事記載後に追加
 現在の設定値   CC=0.5A, CV=24V
・最大溶接パワー  143J
・将来ケミコン増設 不可

1号機は解体しました

使う予定も無いのに3つも作ってしまった (;_;)



組立の経過

01 4号機の基盤を活かすべく組立開始

4号機の基板、FET2個と35V4700μFが12個付いてます。
ケースに入れようと思い、作業を開始しました。

02 100均ケースの穴開

ケースの穴開。
100均のケースです。
薄いプラなので穴開け加工も容易です。 hi

03 ホットメルト接着座で、銅バー取付

銅バー取付け。
取付け方は3号機と同じ、ホットメルト接着剤です。

04 各種配線

溶接機ケース内部の配線をしました。

04.5 電源の配線はこんな形にしました

電源の配線はこんな形。
中国製のDC−DCを入れました。
好みの電圧と電流(CV,CC)をセット出来ます。
スイッチをOFFで、コンデンサに蓄えられた電荷を電球に放電させる様にしました。

05 3号機用にケミコンをハゲタカされてしまいました(;_;)

チョット手違い・・・方針変更が有り、ケミコンを全部ハゲタカしてしまいました。

06 ドレインとソースに配線していた銅単線を除去

ケミコンが無いので、ここがチャンス。
(ケミコンが有るとソース側の単線にハンダゴテが届かないので今しか無いです)
FETのソース側リード線とドレイン側ヒートシンクに半田付していた1.6mmφの単線を取外しました。
基板内部抵抗を下げる為に半田付していたのですが、この配線が有るとFETがパンクした折の交換作業が困難になります。
単線無しでも溶接出来るか試そうとのテストがてらです。

07 FET増設中 只今5個

FETの増設中。
只今5個・・・
完成したのが、この記事のトップ画像です。
コンデンサスポット溶接機(3号機)パワーアップをさらに その3完成
増強完了したので15Vで溶接・引き剥がしテスト

増設コンデンサの追加が完了した、溶接機3号。
増設コンデンサ用プリント基板は24個用なのですが、ハゲタカしたケミコンが12個なのでプリント基板中央に余白がhi


タブ引き剥がしテスト溶接電圧15V

タブ板を乾電池に溶接し、引き剥がしテストをしました。
・溶接電圧 15V
・タブ板  0.1mm × 8mm
・溶接電池 単三電池 +極

しっかり溶接された様で、引き剥がした所が破れています。 (^_^)
 
●2019/05/15 蛇足
 この溶接機、ケミコンを大量に使います。
 35V4700μFの単価は250円前後。
 48個使っていますので、福沢さん1枚ではケミコンも揃えられません。
 全部で福沢さん2枚〜3枚消費しました。(都度購入したので送料が微妙に痛い)
 実験用としてはちとお小遣の負担が大きかったです。
 てなわけで、左後部のプリント基板、12個分のコンデンサが空白にhi

●2019/05/15 追記
 溶接機の後部空きスペースにACアダプタ、フートスイッチ、溶接棒を収納してみました。

溶接機3号、後部スペースにACアダプタとフートスイッチを収納

 ギリギリ入りましたが、なんとしても邪魔なのがフートスイッチの電線。
 太いのにしたのが徒になって、収納に苦労しています。(黄色いマジックテープで縛ってます)
 機会が有るときに、細い物に交換したいと考えています。
 無精者なので、機会が来るかは不明hi