ミニミニ コンデンサ スポット 溶接機の回路図(概要) メモ
下が回路図(パイロットランプ用LED回路等は省略)
太線は、2mm2以上、出来れば8mm2
リンク
溶接状況YouTube
本ブログ内のコンデンサスポット溶接機の記事
ハリー様、(2015/02/15 11:14 PM)への回答
2018/04/07追記
回路について、s.kato様からアドバイスを頂きました。
お作りになる場合は、コメント欄もご覧下さい。
赤丸位置に1Ω程度の抵抗を入れると、各FET間の電流がバランスします。
・キャパシタ充電時は1Ω経由で充電されますので、熱に注意。
・トリガー時の電流は回路図の太い部分を流れますので、1Ωの抵抗には流れません。
ハリー様、(2015/03/15 11:29 AM)への回答
>1. ゲート抵抗 2.2k
>2. (?ダイオード?)
ゲート逆電圧防止用ダイオード、回路に誘導電圧が乗った時の対策部品です。
今考えると、逆電圧が来た時はツエナの正方向電圧になるのでゲートに電圧が乗る事は有りません。
無意味な部品です。(;_;)
>3. ツェナーダイオード10〜16v
>4. 抵抗 100k
>5. (?ダイオード?)
1Ωの抵抗を入れる予定だったのですが、ダイオードに変更しました。
>このうち、2・5は回路図にも載っていないようですが、何でしょうか?
保護用部品#2と#5は、無くても問題ありません。
訂正
「2015/03/07 5:57 PM」のコメントでプリント基板を実費発送する旨記載しましたが、訂正します。
発送は行いません。
理由
(本件でコメントを頂いた方では無いと思われます。お名前は伏せます)
依頼が有り
・PDFで資料を苦労して作成。
・郵便局まで持参して発送。
しかし、その後はなしのつぶて。
「着荷」連絡、「動いた/駄目だった」等の連絡も全く無し。
とても残念で、やめる事にしました。
なお、「当局とQSO履歴のある方」は、ご相談下さい。
文章が長くなるので、本文でRESさせて頂きます。
>充電電圧を徐々に上げて行って25VくらいでFETがパンクしました。
私も電圧を上げてFETを全滅にした事が有ります。
壊れたFETは一部だったのですが、どのFETが壊れたか調べる為にハンダを外した折りに
FETの足があらぬ方向を向き、再使用を諦めました。
その後、ハンダ吸い取り機を購入したので、今なら大丈夫と思いますがチト遅かった。 (;_;)
>FETのDrain側サージ保護のSiDi 5A
無くても大丈夫と思いますが、保険みたいなものです。
>220kΩなどをさぼって入れてなかったのでやられたかな?
220kは、保護ではなく使い勝手で入れています。
FETのドレインは大容量の等価コンデンサです。
で、電極を被溶接物に当てるとその等価コンデンサを充電する電流で火花が出ます。
電極を等電位にして、火花を防ぐ為です。
>90Wの半田ごて
>2.6φmmの銅線なのでちょっとパワー不足かな。
私は60Wのコテで2sqと3.5sqを使いました。
一部5.5sqと8sqも使いましたが、コテの熱が伝わるのに時間がかかりました。
あと、配線を太くすると大電流が流しやすくなり溶接パワーの上昇が期待できるのですが、
その分「FETの突入電流」が増加します。
太い配線で大容量コンデンサだとFETの耐電流が問題になるのかもしれません。
>ちなみに私も昔アマチュア無線をやっていましてJA6FRLです。
庭の電柱をぬいてから、無線は冬眠中です。 (;_;)
蛇足
電極に接続する電線は、自動車マニア御用達の「アーシングケーブル」使っています。
細い芯線の多数より、被覆もそこそこの強度なので扱いやすいです。
アーシングケーブルは必ず国産品をご使用下さい。(舶来品はダメな物が多いのでご注意)
●2018/12/02 追記
プリント基板の写真を掲載したのですが、かえって混乱を招いたようなので写真を削除します。
プリントパターンでは無く、回路図で作成して下さい。
よろしくお願いします。
・注意1
配線図と異なる部分が有りますが、考慮する必用は有りません。
配線図のとおりに作れば動きます。
・注意2
大電流場所は、パターンではなくパターン沿わせた電線に電流を流しています。
写真でハンダまみれになった電線をご確認下さい。
・注意3
空中配線しているのは、ブルーLEDによる表示ランプです。
ランプの表示状態は、この記事をご覧下さい
●2018/12/03 追記
参考にこの溶接機を10個纏めた物のユーチューブ映像を貼り付けます。
終了直前に、プリント基板のハンダ面が出ています。
注意:あくまで、回路図を参考に作成して下さい。
●2019/05/17 追記
タツミノオトシゴ様からの質問がありましたので、電源回路図を追加します。
溶接電源から15Vを取出しています。
普通の回路図と逆ですね、右から左へ見て下さい。hi
ご自身で実験をされ結果を公開されているブログに脱帽です!
数年前に購入した充電ドライバーのバッテリーが古くなったため新しいモノを買おうかと考えていました。回路図を拝見し作ってみることにしました。(上手くできるといいのですが・・・)
電池のタブは、ニッケル薄板が使われます。
ニッケル薄板は、ステンレスより電気抵抗が少ないので、上記回路よりパワーを必要とします。
(接触部を凸加工し、小面積で接触させる等、溶接部の抵抗が高めになる用に工夫すると付きます。しかし不安定です)
ニッケルタブの場合、上記回路ですと、3ユニット以上パラにして溶接電流を稼いで下さい。
ちなみに、10個パラにしたら「パワー出過ぎ」で、タブ板に穴が開きました。
現在は、10個パラにしたもので、電源電圧を下げて使っています。
24V=>19V
では・・・・
回路図の状態を3個同じものを作り電極部分が3セットできますがこれを1つにまとめると考えて良いでしょうか?
また電流制限用の24Vウィンカー球の変わりにセメント抵抗で50Ω(20W)を代用してOKですか?
取り合えず1台分の部品が手元に届いたのでGW中に作ってみようと思います。 おっしゃる通りに1個ではパワー不足なことがわかれば3個パラにしてみます。
私は、電極をパラで使っています。
電極迄の配線は5.5sqのIV線
配線の集合は、銅バー
銅バーから溶接電極(4φ銅棒)迄は、8sq
なお、充電回路の電球とブリーダー用電球は1ユニットにのみ接続しています。
電極パラにしているので、全部のコンデンサに充電出来ます。
GND側の配線はわざと細い物を使っています。
必要に応じて1Ωの抵抗又はダイオード等を抱かせます。(ユニット間の分離の為)
http://bakw1.img.jugem.jp/20130710_512900.jpg
上写真では、ユニット間の分離にダイオードを使っています。
FET左上の小さなDiです。
私からアドバイス出来るのは、この程度です。
参考になれば・・・
抵抗でも電球でも充電出来ればOKです。
抵抗値が高すぎると、溶接出来るまでの時間が長くなります。
抵抗値が小さいと、抵抗のワット数や電源の容量が問題になります。
しかし、お勧めは電球です。
電球だと明るさで、コンデンサの充電終了が確認出来ます。
抵抗の場合は、テスター等で電圧をみながら溶接する事になります。
ご希望が有れば、ブリント版をお譲り出来ます。
希望が有りましたら、
http://bakw.sub.jp/#Links
宛にメール下さい。
では。。。
あいにくGWですので追加の部品は来週あたりに調達したいとおもいます。 基板の頒布ありがとうございます。とりあえず自分で基板を作ってしまいました。
実験の経過はまたコチラのコメント欄でご報告いたします。上手く出来て電池交換ができればと願っております。
0.1ミリ厚のステンレス溶接が一番容易です。
最初のチャレンジの対象にしてみて下さい。
では、がんばって下さい。
一応回路図どおりに完成はしたのでチェックをしましたが電源スイッチをONにした状態では電流調整用のランプは点灯せずその状態で端子を金属の板に接触すると放電と電流用ランプが数秒点灯します。
トリガーSWを押してから放電すると思っていましたが常時ONのような感じです。 画像を拝見すると抵抗器とツェナーDiの間にもう一つ電子部品が見えますがいかがでしょうか?
恐れ入りますが回路図が掲載されているページのFETの型番とRとTzの間の部品を教えていただけませんか?
このままだと端子を金属板などに両方当てた状態で放電するため使えず困っております。
FETのGATEに電圧を入れるとソースとドレインが繋がり大電流が流れるのは分かりますがFETを半田付けせず部品の状態でソースとドレインがどう通しているものでしょうか? 素人考えで申し訳ございませんがスイッチの役割をFETがしているなら 電圧がゲートにかかってからソースとドレインがどう通する・・・は間違いでしょうか?(それともFETが壊れている?)
●十分に放電した後に、電源を入れると、充電電流が流れるので短時間ランプが点灯するはずです。
短時間点灯しない場合は、配線ミスかパーツの故障です。
●充電電流が沈静化してから、溶接します。
両電極を接続してもゲート電圧はゼロですので、FETはOFFで電流は流れません。
トリガーに電圧を加えると、FETがONになりコンデンサーの電荷が一気に放電されて溶接に至ります。
・回路ミス(特にダイオードの極性、FET−GDSの配線等)を確認して下さい。
・FETのパンクが無いか確認して下さい。
秋月から購入したFET、最初から1つパンクしていた事があります。
下URLの「最初からパンクFET有り」をご参照下さい。
(着荷時にチェックしなかった私の責任ですが・・)
http://blog1.bakw.sub.jp/?search=%BA%C7%BD%E9%A4%AB%A4%E9%A5%D1%A5%F3%A5%AF%A3%C6%A3%C5%A3%D4%CD%AD%A4%EA%A1%A3
●FETについて
私の使用したFETです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06022/
>画像を拝見すると抵抗器とツェナーDiの間にもう一つ電子部品が見えますがいかがでしょうか?
ミニミニ溶接機をパラにする場合の逆電圧保護・分流等のパーツが付いています。
単独使用では不要なパーツです。
回路図は間違っていません。
そのまま作れば動きます。
自信を持って作成して下さい。
FETの「ゲート」〜「ソース」間は大容量のコンデンサです。(10000pF以上)
摩擦等の電荷がたまるとゲート電圧が上昇します。
D−S間の導通を調べる場合は、G−SをショートしてGに蓄積した電荷を放電してから調べて下さい。
G−SをショートしてもD−S間の導通があるなら、FETがパンクしています。
FETは摩擦等の静電気でもパンクします。
取り扱いには十分注意して下さい。
では・・・
お話を聞いてゲートとGNDの抵抗器とTzを外してみました。 電源を入れましたがほんの少しだけランプ抵抗が灯ったかどうかで消えてしまいます。 (動画を拝見しましたが点灯時間が私の回路では瞬間しか点灯しません)
あと考えられるのはFETのゲートに電圧を掛けても掛けなくてもソースとドレインがどう通していることです。
もう一つFETを買ってソースとドレインが最初からどう通していないか確認してみようと思います。
進展があればまたコメントさせていただきます。
FET交換後は、必ず戻してください。
●抵抗器を外す
Gへチャージされた静電気が放電出来ません。
一度FETをONにするとOFFにならなくなります。
●Tzを外してトリガーする
ゲート電圧が絶対最大定格を超える可能性があります。
では・・・
ホイルで巻いたりクリップで挟んだりしています。
IRLB3034のVgs maxは±20Vですから、GとDを間違えて24Vをかけた場合の保障はありません。
これはトリガの有無とは無関係です。電源を入れて両電極を対象物に接触させた時点で
G-S間(本来D-S間)に電圧がかかります。
完成まで3端子にアルミホイルを巻いておくといいでしょう。あとG-S間の抵抗かTzを
G-S間に直接ハンダ付けするとか。
進展後にまたコメントさせていただきます。
電流制限用の抵抗器として24V6Wの自動車用ランプ4個を並列にしたものが33Ωほども影響しているのかもしれませんが電源スイッチをONにして少しの間4個のランプが失敗時よりもほんの少しだけ長く点灯し消えました。 電極をブリキ板に接触させても火花はでません。 トリガーのプッシュスイッチを押すと火花が出て押している間中ランプ4個は点灯し続けていました。
一応溶接したい時にトリガースイッチを押せば電流が流れることが分かりましたが押していてもコンデンサが満タンになれば自動的にランプは消えるのではないでしょうか?(動画と見比べての比較) それともスイッチを押してバチっ!と放電したらスイッチはもう押さなくてもコンデンサには電気が溜まっているので離せばいいのでしょうか?
今晩0.1mmのステンレス板でスポット溶接ができるかどうか実験してみます。 とりあえず新しくMOS FETを買わなくてすみました。
コンデンサーの電荷を一気に放電する勢いで溶接します。
押し続けても、電球が電力を消費するだけです。
0.1mmステンレス板はこの回路で完全溶接出来ます。
引きはがしで穴が開きます。
ステンレス板でうまくいかない場合は、回路図太線の部分の抵抗値を下げるよう工夫して下さい。
ミリΩ単位で削減する必要が有ります。
では。。。
電圧は最初12Vにしてみると上側の板に煤のような点が付く程度で下側の板とは溶接できませんでした。
電圧14Vだと下側の板がくっつくようになりましたが指で引っ張ると簡単に外せました。
電圧19Vだと指だけでは外せなくなりペンチが必要になるくらい引っ付いています。
電圧22〜24Vで行ったところあまり変化なくしっかりと溶接できました。
1組のスポット溶接機が出来た感想として回路図の回路を作って5Aの可変電源と繋ぎましたが火花が怖いくらいに飛びました。 火災などの原因になる可能性があるので何らかの飛散防止を考えたいと思います。
話が前後しますが製作にあたり親切なアドバイスをいただけたおかげで完成しました。コンデンサの並列は5.5mmより線の2芯VFFコードを使い電極用には8SQのアーシングケーブルを使いました。(共に近所のホームセンターで50cmだけ購入しました。400円ほど)
次の休みの日に使えなくなった充電池を使い薄い金属板と充電池が溶接できるのか後日試してみます。SYSOPさんのおっしゃる通りに3組ほど並列にしないとパワー不足を確認できたら小遣いと相談しながら勉強をさせていただきたいと思います。(実験後にまたコメントします)
さて、蛇足になりますが、、
・火災の注意
火事にならなくても、周囲にパソコンのモニター等が有ると、火花でモニター画面にキズが付きます。
養生を十分にして下さい。
・防護メガネの着用
火花が目に入ると大変です。
溶接用ゴーグルの着用をお勧めします。
では・・・
2回(4点)サイコロの4の目で試しました。電池の接触面はそのままだと簡単に手で外れてしまいましたが少し研磨スポンジで磨くと実用的なレベルまで溶接が出来ました。 しかし端子棒の当り具合しだいで少し強く引っ張ると外れてしまう時もあるのでコンデンサを現在5個1組で使っていますが後2組並列に繋いでみようと思います。 ※FET1個とコンデンサ15個(3組)、電源は最大24V可変電源を使って来週実験をして見ます。
前述のご回答でお使いのMOS FETが60Aのものとお聞きしましたが私は195A耐なので単純に耐容量では大丈夫と思いまた実験をして見ます。 ステンレス同士だとOKですが異質の溶接はパワーの余裕が必要なことがわかりました。 非常に面白くなってきました。
ROD配線は、近距離・極太線でパラに接続して下さい。
その他の回路は、なるべく細い線でパラ接続して下さい。
(わざと抵抗を入れるのも有り)
3つのユニットが干渉しないように組み立てると安心です。
●悪い例
電源のマイナスラインも極太の電線で相互につないだ場合
一番内部抵抗の少ない性能の良いFETに「全コンデンサの充電電流」が流れる事になります。
ユニットを複数にしても一つのFETに負担がかかるので、マズイです。
マイナスラインを細い線にすれば、ミリΩ単位の配線抵抗があるのでキロアンペアの瞬時電流が集中する事も無く、ユニット毎にFETが動作してれくれます。
PS.
私の基板ではユニット間の電流抑制の為、抵抗又はダイオードをシリーズに入れて有ります。
がんばって下さい。
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1088824
上記写真の様に、タブを割ってから溶接して下さい。
溶接電流が有効利用出来ます。
では・・・
以下お気をつけ下さい。
>前述のご回答でお使いのMOS FETが60Aのものとお聞きしました
ミニミニスポットは異なります。
上のコメントを再度、読んで下さい。
火花が真上に飛ぶ事は少ないので上は開いていても問題ないでしょう。
紙のままとアルミホイルを敷くのはどちらがいいでしょうね?
> 一番内部抵抗の少ない性能の良いFETに「全コンデンサの充電電流」が流れる事になります。
> ユニットを複数にしても一つのFETに負担がかかるので、マズイです。
コレはないです。FETは可変抵抗ですから、各々の抵抗値に応じた電流が
流れます。
抵抗のように振る舞う原理は、遮断時はPN接合がありますが、導通時
(特に飽和時)にはPN接合がなくなり同極性(nMOSの場合はn型)になる(反転
層、チャネル)ためです。
この辺が導通時のVceで規定されるバイポーラトランジスタ(Vceが最低値の
ものに集中するので単純なパラは不可)との違いです。
バイポーラトランジスタは導通時にもPN接合があるためです。
IRLB3034のRdsはtyp 1.4/max 1.7mΩですが、実際には1.38とか1.44もある
ワケです(1.7を超えるものは不良品として出荷されない。ただし出荷時の
性能であり製品寿命時までは保証されない)。
最低値の規定はないので1.2とか0.9もあり得ます。
ユニット数が決まったらユニット毎のパラから組み直した方が性能が上がります。
スペックは回路図のコンデンサに2組のコンデンサをパレレルにしてIRLB3034を1個にしました。
溶接機、ご活用下さい。
かかっくんさんもアドバイスありがとうございました。
溶接専用の高性能の品物が良いのですが、私はこのタイプの安価な物を使っています。
http://www.monotaro.com/g/00016998/?t.q=%83%81%83K%83l%20%83S%81%5B%83O%83%8B
FET×1、コンデンサ×5を1組1セルとして10セルパラで接続しました。
今初めてこのコメントを読んでいますが、少々問題が出ました。
10セルパラで0.3mmのステンレスを溶接してましたが、使用しているうちにFETがパンクしたようで、ロッドを材料に接触させた瞬間に通電するようになったのです。
各セルごとにテストすると4個のセルがD-S間ショートのパンク状態でした。
原因はおそらく、パラ接続時に直結していたのでON抵抗の小さいFETに電流が集中してパンクしたのかなと考えています。
その後、FETを交換して先ずは単セルでテストをしましたが、1〜2回のトリガーでまたパンクしてしまいました。私の知識ではこの原因について全く見当付きませんお手上げ状態です。
よろしければアドバイス頂けないでしょうか?
単セルで飛ぶのは、充電電圧を下げるか、コンデンサの容量を小さくするしか方法がありません。
(上記回路の場合)
単セルOKで複数NGの場合は1Ω程度の抵抗で回避出来る可能性が有ります。
回路図は本文に追記しました。
チャレンジして、下さい。
因みに電源は24V1AのACアダプターです。10セルだと満充電まで15~20秒ほど掛かるので、作業スピードが上がりません。
ステンレス板からパイプを作っているので、せめて5秒位の充電時間にしたいと思い24V2.65Aも用意しましたが、未だテストはしていません。
回路図拝見しました。私は、その同じ位置に整流Diでも入れて各セルを分離しようかと思いましたが、Diだと電源断時にブリーダーに流れないので、放電出来ませんよねぇ~、浅知恵ですね。
抵抗は1ΩでW数はどのくらいの物を使ったら良いでしょうか?
その場合、各々のユニット毎にブリーダー抵抗を入れて下さい。
ちなみに、私はダイオード+ブリーダー抵抗方式です。
なお、充電時間を短縮したい場合は、ウインカー球で代用している充電電流制御部分を大ワット数の電球(抵抗値を小さく)に換えて充電電流を大きくして下さい。
その場合、電源アダプターの容量に注意して下さい。
>ちなみに、私はダイオード+ブリーダー抵抗方式です。
単品時は、元回路でした。
多数ユニットをパラにする時に、ダイオード+ブリーダー抵抗方式としました。
---
なお、FETは発熱すると「内部抵抗が上がる」との事で、一部ユニットに電流集中が起こらないとも聞いています。
パラ時の保護回路が不要とのRESも書かれています。
(かかっくん様 2014/05/18 10:36 PM)
このあたりは、勉強不足で良くわかりません(;_;)
単品でのテストをしているのですが、ACアダプタ12Vでも何度かテストしているうちにD-S間ショートでFETパンクです(ToT)/~~~
何が悪いかわからなかったので、電界コンデンサ以外全ての部品を交換してテストしましたが、同じ症状です。
ツェナーは15V0.5Wと9.1V0.5W両方テストしましたが変化なしです。
何が原因か、アドバイスないでしょうか?
状況が解らないのでアドバイスは困難ですが、私の失敗事例です。
・FETの容量が不足していたとき
・電圧を上げすぎたとき(30V以上)
にパンクしましたが、今は安定しています。
1.当初は以下URL記載の店舗から購入した溶接機キットを作成しました。
しかし、配線を付属の細い物から太い線にしたらキット付属のFETがパンクしてしまいました。
その後、キットのFETを秋月のIRLB3034PBFに交換し、現在に至っています。
キット購入店
e-commuter.com/shop/html/
2.電圧を上げたらパンクしました
blog1.bakw.sub.jp/?eid=1088723
使用したパーツはどれも秋月のものです。
以下1セル分
MOSFET : IRLB3034PBF
ツェナーダイオード : 15V0.5W
電界コンデンサ : 5600μF50V 5個
ファストリカバリーダイオード : 400V5A
カーボン抵抗 : 1/4W220kΩ 1/2W2.2kΩ 1/2W100kΩ
回路はこちらのページ通りで太線部分は5.5sq、電源とトリガー信号用の配線は0.5sq
FETのヒートシンク用穴?から5.5sqでROD-Dに結線
ちなみにパラ接続後のロッドまでの配線は8.0sqを利用しました。
ブリーダー抵抗とパイロットランプ、充電電流制御ようウィンカー球は別基板です。勿論トリガー用のフットスイッチも別です。
今まで問題なく動作していたのに…、というか残りの6セルは問題なく動作するのですが…
後は、電界コンデンサも交換して試すぐらいしか思いつきません
コンデンサーの内部抵抗が極端に小さくて、トリガー時の電流が多く流れるかもと思ったのですが、電圧を下げてもNGとの事、原因はそれでは無いようです。
トリガー時の保護用にファーストリカバリーダイオードをご利用との事、私のは整流用なのでそれにくらべると「安全側」の筈ですし。
トリガーの立ち上がりを良くする為に、2.2kの抵抗を少なくしてみる位しか知恵が浮かびません。
2.2kの抵抗を小さくして(定電圧ダイオードの許容範囲内)、ゲートの充電電流による立ち上がりの遅れを回避。
これで解決すれば良いのですが・・・
ゲート抵抗を2.2kから1.5kに小さくしてテストしましたがやはり同じ症状です。
パーツが足りなくなったので、一時中断です。
思い切って配線と基盤以外すべて交換してテストしようと思います。
秋月に5600μFの電界コンデンサ無くなってしまったので、代わりに4700μFを6個パラでやってみました。
しかし、原因不明で同じ症状がでます。どうやら何らかの条件が重なった時に過剰電流が流れパンクするように思うのですが、それがいったい何なのか判りません。
因みに、同じFETを2個パラにするとどうなるでしょう?
やはりより抵抗の低いほうに電流集中でパンクするでしょうか?
過去のコメントでアドバイスされていた事が有り調べてみました。
トランジスタは、
電流集中→発熱→内部抵抗低減→さらなる電流集中
のスパイラルで破壊されますが、FETはその心配が少ないようです。
(当初、キットで購入した溶接機を利用していましたがそれは、「FETを単純に12個」パラにしてありました)
ご健闘を・・・
1.本文の回路図にはありませんが、
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1088513 と
http://bakw1.img.jugem.jp/20130710_512900.jpg と
http://bakw1.img.jugem.jp/20130201_342206.gif より
FETのD-S間にバリスタが入っているのでしょうか?
2.トリガSWの回路について
http://bakw1.img.jugem.jp/20130201_342206.gif より
V+からトリガSWへの回路にDiと33μFコンデンサ(電界?)、22k抵抗が入っていますがこれは何対策用(ゲート立ち上がり?、故障モード?)でしょう?
もしかするとFETパンクの原因は、この辺が関係しているのかな…と思いまして
使用したパーツについても容量等お願いします。
(市販コンデンサ溶接機キットの改造品)
A1.
にはバリスタを入れていましたが、ミニミニ溶接機バージョンには入れていません。
A2.
DI-ケミカルC
ケート回路のシリコンダイオードとコンデンサ33マイクロは、溶接電流で主コンデンサ電圧が下がった場合でもゲートの電圧を確保する為の物です。
(市販のキットも最新版は入っている様です・・未確認)
22kは、そのブリーダー抵抗です
500Ωは、ゲート保護用です。
1ダースのゲートを同時に保護する為、低い抵抗値の保護抵抗です。
G-GND間の22キロΩ
電力用MOS−FETのゲート入力端子は「大容量のコンデンサ」と同じです。
ですから、トリガ終了後に電荷を放電する必要が有ります。
・・ゲート・アース間のブリーダー抵抗です。
---
キブアップでしたら、ご連絡下さい。
実費で基板1枚を送付させて頂きます。
その基板を参考に作成して頂ければ、成功すると思います。
注意
基板は、FETのカソードにSiDiを入れる設計になっていないので、コンデンサユニット毎のブリーダー抵抗を入れるパターンが有りません。
ブリーダー抵抗・コンデンサユニットの充電完了ランプ回路等は空中配線でお願いします。
@500
簡易書留310
定型郵便82
計892円
提供可能な基板は、写真の緑色の基板の部品取り付け前の物です。
制御基板(奥に写っている茶色の蛇の目基板)は、含みません。
現物と回路図を見比べても特に問題は見当たらないので、途方に暮れていました。
因みに、基板の画像ですが、FETの上にパーツが5個付いています。上から
1. ゲート抵抗 2.2k
2. (?ダイオード?)
3. ツェナーダイオード10〜16v
4. 抵抗 100k
5. (?ダイオード?)
このうち、2・5は回路図にも載っていないようですが、何でしょうか?
修理内容は、
1.G-S間に最短距離でサージアブソーバーを追加
2.TRIG回路は押しボタンスイッチ直だったところにTLP250(8PIN フォトカプラ)を使用
以上の2点でFETがパンクすることは無くなりました。
ただし、TRIG ON 約2秒以内に限りですが…
2秒以上は定格オーバーでパンクするようです。
原因ですが、オシロがないのでネットの情報からの予測しかできませんが、TRIGスイッチのONもしくはOFF時に発生するサージ電圧でゲート破壊を起こすようです。
私の作成した基板と利用環境ではこの現象が発生するようです。
その対策としてTLP250を利用してゲートのON-OFFをするようにしました。サージアブソーバーはより壊れにくくするための保険として追加しました。
大変貴重な情報とアドバイスをありがとうございました。
パラレルにしてのパワーアップ等、楽しみですね。
配線図に弱くてちょっとFET間のつなぎ方がわかりません。
もしよければ、FETの端子3本にどのように配線されているのか詳しくご教授頂けないでしょうか?
すいませんが、気が向いた時で良いのでお願いします‥
残念ですが、私は「実体配線図」を書く程の画力は無いので、ご要望にお答えする事が出来ません。
ご了承下さい。
---
旧コメント欄にも記載していますが、溶接機のキットが販売されています。
キットは、少し力不足でしたが、コツをつかめば多少の溶接が可能です。
キットには、実体配線図が添付されていますので配線図を読めない場合でも作成可能と思われます。
一度ご健闘下さい。
---
なお、自力で組み立て出来る方は「パワーの有る物を自作」する事をお勧めします。
---
私がキットを購入した店のURL
e-commuter.com/shop/html/
少しだけ質問なのですが、ざっくりとコンデンサマイナスがFETのSへ スイッチからの配線がDへ 電極配線はGから
このような捉え方で有っているのでしょうか?
他の部分はプリント基板上でおおよそ組みあがっているので、この疑問だけ解決すればいけそうです・・・
この基板上でFETを6個 コンデンサを22000μh×5個
こんな構成で作ろうと思って部品を調達してたのですが、抵抗値変えたほうが良いところとか出てきますか?
壊しながら実験すればいい話なんですけどね(笑)
出来たものを直すのとは違って、難しいです、が楽しいですね。
お時間のある時で大丈夫ですので、思い当たる事が有りましたらご教授お願いします。
S:GNDライン
G:制御信号入力
(プッシュSWで瞬間だけ10V程度)
D:出力 溶接電極に接続します
になります。
>抵抗値変えたほうが良いところとか出てきますか?
22000×5だとFETか持たない可能性が有ります。
1.FETを巨大な物に変更する
2.FETを複数パラにする
等の対策を検討して下さい。
なお、FETを多数接続したり巨大な物に変更する場合は、ゲート入力抵抗2kの抵抗値を減らして下さい。(ゲートの静電容量により印加電圧の立ち上がりが悪くなるのを防止する必要が有ります)
ゲート入力抵抗を減らすと、ゲート保護のTzの電力容量を大きくする必要が出る場合が有ります。
必要なTzの容量はゲート制御電圧最大値、抵抗、ゲート制御電圧の印加時間その他で決まります。
では、頑張って下さい。
ひとまず組み立て、動作確認をしてみたところチャージランプ点灯、消灯、ナツメ球点灯と動画で拝見したような動作を確認出来たので、
フットスイッチを押してみたところ何も起きませんでした。
2.2k抵抗は1.5kへ変更していたのですが、思い切って抵抗を外してスイッチを押してみたところ導通したようで再度チャージランプが点灯
しかし電極側へは電気が流れていないのかショートさせようともパチリとも言いません。
この場合は、FETがパンクしているだけなのでしょうか?
もう少しいじってみてダメならキットを購入しそれをばらして参考にして見ようと思います‥‥
電極を溶接材に当てた状態で、チャージランプが点灯しその後だんだんと消灯する場合は、FETはパンクしていません。
溶接出来ないのは、配線違いの可能性が有ります。
配線の再確認をして下さい。
しかし半田線を溶かすテストは問題なかったのですがステンレス板で実験したところプッシュスイッチを押しても反応がなくなりました。
FET交換してまた試してみようと思います・・・
この溶接機では、瞬時電流がFETの許容限度ギリギリで動作します。
チョット過負荷になると、FETがパンクします。
案配が難しいですが、そこがおもしろい所でも有ります。
引き続きチャレンジして下さい。
では・・・吉報をお待ちしています。
念のため、と言うことでGNDからS間に1Ω抵抗を追加。
またG S間にサージアブソーバーを接続して動作をテストしてみた所、動作しない‥
なぜかと思いながら基盤を見ていた所プラス電極手前の銅箔パターンが吹き飛んでいました。
テスターで確認してみたところFETもパンクはしていなかったようですorz
パターンを修復して作動させたら無事に動作しました。
折角なので無事だったFETを使ってコンデンサも増やしてみようと思います。
様々なアドバイスありがとうございました!
さて、
図面の太線部分の配線はプリントパターンでは過負荷になり「パターンが焼失」したり「電力ロス」になります。(1000A弱の電流?)
パターンに2sq以上の電線を半田付けし「電流がパターンではなく電線を流れる様」にして下さい。
ソース側はリード線しかないので、やむを得ませんが
ドレイン側はケースなので、2sq以上の電線に圧着端子を付けケースにネジで固定して下さい。
(かすかにですが写真に、ネジ写っているのでご確認を)
ドレイン側は電線だけで流れるようになっているのですが、コンデンサプラスからプラス電極までがパターン接続になっているので
今ははんだで補修して有りますが、パワーアップの際に見直して配線しようと思います。
細かいアドバイスありがとうございます。
工夫しながらがんばってみます。
2015/03/07 5:57 PM
の記事で実費発送する旨記載しましたが、訂正します。
発送は行いません。
理由
本件でコメントを頂いた方では無いと思われます。(お名前は伏せます)
依頼が有り
・PDFで資料を作成。
・発送
しかし、その後はなしのつぶて。
「着荷」連絡、「動いた/うまくいかなかった」等の連絡も無し。
とても残念で、やめる事にしました。
なお、「当局とQSO履歴のある方」は、ご相談下さい。
いわきみつき
と言います
5セット
完成品を
売っていただくということは
出来るのでしょうか
よろしくお願いたします。
前記(2015/06/22 3:09 PM)の理由により、基板の配付等は止めることにしました。
残念ですが、ご容赦下さい。
長くなりそうなので、本文側にREを書きます。
ところで下記4点に付きご教示願います。
1.溶接スポットに押し付けるための溶接端子の構造(動画を見ると銅棒あるいは太い銅線の上にピンクのプラスチックカバーがかぶせてあるように見えるのですが)
2.先端はとがっているのか、丸いのかあるいはとがっているのなら毎回やすりなどで研ぐ必要があるのか?
3.その棒をスポット部に押し付ける力はどの程度か?
4.例えば、端子の一方を電池のマイナス極(平面が広い部分)に当てておき、少し外したところにステンレス板を溶接端子で押し付け、FETをトリガーすれば、一時に一か所しか溶接できませんがその分エネルギーが集中するので使用するコンデンサやFETの容量を減らすことが出来ると思うのですが?
以上よろしくお願いします。
1.ホームセンター等で売られている3-5φ程度の銅の棒です。
カバーはビニールです。
後部は電線と半田付けしていますが、その部分は熱収縮チューブ保護です。
2.先端は適当に丸めています。
ヤスリで丸く研ぎました
3.本来は、押しつける事になります。
しかしこの溶接機は、馬力が弱いので・・・
接触抵抗による発熱を期待して圧力を加減して使っていました。
溶接圧は慣れるしか無いです。
4.比較した事が無いので解りません。
電圧が高いとバンクするし、低いと溶接力が弱くなります。
なかなか難しいですがチャレンジして下さい。
では・・・
ところで、スイッチが悪いとチャタリングや立ち上がりが悪くてFETがダメになりそうですが、大丈夫なものですかね?
555とかでワンショットにしてTrでゲート引いた方が安全かもと思ってしまいました。
>チタンかアルミ
この溶接機は、材料接触部に大電流を流して発熱・溶接します。
アルミの様な電気抵抗の少ない材料を溶接する場合、相当な大電流が必要になります。
私の経験では、本回路図の溶接ユニットを10個パラ(10倍の溶接電流)にしても、
銅の薄板は溶接出来ませんでした。
アルミ等の電気抵抗の少ない材料を溶接する場合、溶接電流について検討が必要かと思います。
>スイッチにFETでも持つのですね。
はい、過度な電流を流さなければ持ちます。
(この回路で電源電圧を30V以上に上げた時は、一撃でFETがパンクしました)
ちなみにこのFET(IRLB3034PbF)はピーク電流がとても大きなスペックになっています。
下は、秋月の資料です
http://akizukidenshi.com/download/ds/ir/IRLB3034PBF.pdf
>チャタリングや立ち上がりが悪くてFETがダメになりそうですが、大丈夫なものですかね?
>555とかでワンショットにしてTrでゲート引いた方が安全かもと思ってしまいました。
チャタリングが出ると良いことは無いと思いますので、ワンショットを使うのは良い考えだと思います。
なお、ゲートは疑似大容量コンデンサですので、半導体で駆動する場合、多少の馬力が必用です。
では・・・
>アルミ等の電気抵抗の少ない材料を溶接する場合、溶接電流について検討が必要かと思います。
なるほど、、。甘くはないのですね。
海外の投稿では以前から電子レンジのコイルの高圧側を抜いて数ターンのコイル回してスポットってのがあるので、それも興味あります。
それから数ファラッドのスーパーキャパシタも興味があります。
インピーダンスと最大電流の問題で大丈夫かテストが必要かもしれません。秋月のにあった EDLC 3.0V 100F っての買って実験してみます。
たぶんフィリピンだったと思いますが YTube に 2.7v のスーパーキャパシタ利用してやってる動画上がってました。二度とたどり着けなくなりましたが、、。
IRLB3034PbF はデータシートチェックしました。300A超えるんですね。びっくりです。
でもゲート電流もカレントミラー避けようと思ったらゲートに200mAぐらい流すように余裕とらないといけないみたいで、それもびっくりです。Fig 6. Typical Gate Charge vs. Gate-to-Source Voltage
typで60Aというのは使ったことがありますが、それは80mAぐらいで大丈夫でした。2SC1815とかで間に合わないですね。
2SC1815をジャンクで山のように持ってるのでちょっと残念。
ps. ポケットオシロあると便利ですよ。ちょっと使いづらいですが DSO QUAD DS203 なんとか利用できます。
マニュアルがわけわからず整理したページです → http://www.graphk.co.jp/PukiWiki/index.php?DSO%20Quad%20v2.6%20Manual%200.92b
スペックシートのゲートのスイッチ、電源の間に1kぐらいいれて、その後に10μFのFを入れ、2.2kを150Ωにすれば定格まで使えそうな気がします。30V以上にするとカレントミラーを回避する電流が100mAは必要みたいです。で今の抵抗値だと13mA程度なので、カレントミラーの前の抵抗の高い期間で駆動しているために損失が許容値を超えていて、熱でゲートが吹っ飛んでるような気がします。
スイッチから直列にしている抵抗ですが、当初はそこまで深読みせずに
ゲート保護のツェナーの負担だけを考慮してこの値にしました。
ゲートの等価コンデンサによる障害を防ぐ為に、下記の様にした方が良さそうです。
24V
|
2.2kΩ
|
+--トリガSW--150Ω--FETゲート
|
ツェナーとケミコン並列
|
GND
後ほど、承認待ちコメント1つを削除させて頂きます。
もしも使われるのでしたら、ご都合で編集してください。
真摯な対応ありがとうございます。
カレントミラー厄介ですね。でも、まさかスポットでfetって目からうろこです。
2.2kとトリガーの間にコンデンサ必須です。2.2kの後にコンデンサ入れるのはfetがonすると電源がドロップしてゲートが中途半端になるのを防ぐためです。
ゲートの容量キャンセルで速攻でonにするためです。
カレントミラー領域を超えるまでソースとドレインは抵抗が高い状態なので、損失で発熱してやられてるんだと思います。
ほんとはトリガー別経路で電源取るのが確実ですが、、。
たぶん20msecぐらいの間の出来事だろうと思います。
あとで実験してみます。
この人は1kでやってて、irf1450 使ってます。
バッテリーだけみたいです。
英語じゃないので何を言ってるか解りません。
https://www.youtube.com/watch?v=pQ53sk9ksxQ
http://www.redrok.com/MOSFET_IRF1405_55V_169A_5.3mO_Vth4.0_TO-220.pdf
私の回路図よりさらにゲート立ち上がりが遅くなりそうです。
また、トリガしている間中電流が流れ続けるのもスゴイですね。
大容量のバッテリを使えば、アルミ板が行けるかも??
後日このコメントを含め数個のコメントを削除させて頂きます。
ゲートの抵抗が1kなのでそう思います。動画の反則なポイントは別電源なことです。なので安定しています。
カレントミラーの時間を計測した方が良いですが、ドレインをはんだ付けとか、放熱にもなるしへーっと関心しました。
利用されてる電源と配線にもよりますが、FETがonするとゲート電圧ドロップしてると思います。
まじめに計算してないので、恐縮です。クーロンと言われてもって。すみません。
くだんの構成でpwfの回路の場合はたぶん1kΩでは焼けると思います。がピークはクリアしてるようですね。
銅板に全部はんだ付けって最強と思いました。
申し訳ありません。
ちなみに、スポットどうするか検討したのは、キャンプ用にコッヘルやマグカップの下に熱吸収高くするためにフィンを溶接したかったのです。ジェットボイルです。
アルコールストーブを利用する際に効率の良い器→底や横にフィンを溶接
試作なら業者にお願いしても良いのですが、ついつい、、。
目からうろこで感謝してます。
頂いたコメントですが、とても有用な情報が入っていますので、公開させて頂いてよろしいでしょうか。
ご了解下さいますようお願いします。
PS.
テストがてらゲート充電電流をまかなえる回路にして作成し、電源電圧を30Vにしてみようと企みました。
●部品漁り
・ブリント基板 在庫有
・FET 在庫有
・ツェナ 在庫有り
・コンデンサ 無し(;_;)
で、断念しました。
秋月で3300μ50Vが50円で売られているので遊べそうなのですが、部品代より送料が高くなりそうで躊躇しています。
●蛇足
私の作成したスポット溶接機は放熱板無しですが断続的に使用してもFETは冷えています。
(コンデンサの充電が必用なので連続溶接は出来ないです)
放熱の事は考えないで良いと思います。
なお、銅板は大電流時の電圧降下を防いでいるのでとても良いアイデアと思います。
私もきちんと時定数など計算していないので、恥ずかしい内容です観ません。
が、公開に関しては特に問題有りません。
銅板に関してはコンデンサーを銅板で繋ぐかと思っておりました。
が、配線が今一つよくわかりません。
基盤の裏の接続状態を写真で見せて頂くわけには行きませんでしょうか?
FETにネジ止めしている線が何処に繋がっているのでしょうか?
残念ですが、組み立て完了して底面の写真が綺麗に撮れません。
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1088730
後ほど写真を掲載しますが、斜めからの画像になります。
ご了承下さい。
>FETにネジ止めしている線が何処に繋がっているのでしょうか?
FETのヒートシンク側はFET内でDになっています。
尖塔電流は、FETの足だけでなくヒートシンク側からも流そうとFETの足(溶接電極配線)とパラにしています。
配線図の太い部分の電流は、プリントパターンでは賄えないので「パターンに2sqIV線を剥いた芯線」を這わせています。
ありがとうございました。m(_ _)m
トリーガー配線から2.2kの抵抗
C-からツェナーダイオードと100kの抵抗は
どの様にFETのゲートに繋がっているのでしょうか?
基盤パターンからはC-とツェナーダイオードが繋がっているだけで、裏の配線もゲートとの接続が無いように見えるのですが・・・
素人質問で誠に済みません。m(_ _)m
>トリーガー配線から2.2kの抵抗
>C-からツェナーダイオードと100kの抵抗は
> どの様にFETのゲートに繋がっているのでしょうか?
プリントパターンは気にしないで下さい。
回路図のとおりに作成して下さい。
それで動きます。
宜しくお願いします。
●お作りになる前の注意事項
上記回路そのままでも私の環境で24Vの溶接電圧では
問題ありませんでしたが、電圧を上げたら盛大にパンクしました。
s.kato様のコメント(2018/04/07 4:49 PM)に有るとおり、
ゲート電圧立上がりが遅くなりFETのスイッチ電力が増加します。
で・・・溶接電圧を上げた時パンクします。
その為の改良を行い以下画像の様になっています。
http://img-cdn.jg.jugem.jp/b9e/1875170/20190316_2071363.jpg
改善点
‥価コンデンサによる遅延を防ぐ為、ゲート回路の抵抗を2.2kΩから10Ωに減らした。
∪御電圧が上がりすぎてゲートやツェナが破損するのを防ぐ為、トリガー用電源をを別途15V供給とした。
(15V1Aの三端子レギュレータを使用しました)
FETの立上がりが早くなり溶接電圧を上げてもパンクしなくなりました。
私の環境では、溶接電圧32Vでもパンクしません。(制御電圧15V)
●パラにする場合
単純に、ミニ溶接機の各部をパラにするだけです。
・ROD−C(太い配線)
・ROD−D(太い配線)
・GND
・TRIG
なお、溶接電源の供給回路「ウインカー球部分」は、1つだけでOKです。
以下URLは、10個パラにした場合の溶接強度確認映像です。
0.3mmのSUS板を溶接すると、引き剥がし困難になります。
https://youtu.be/retUpgVPw1Q
なお、「スイッチのチャタリンク」でFETがパンクするのが怖いので、ゲート制御IC(IR4427PBF)を使っています。
チャタリングの無いしっかりしたスイッチを御利用になれば制御ICは無くてもOKです。
(制御ICの使用を推奨しますが、面倒ですからhi)
一つ目がゲート制御ICについてです OutAの出力がInBに接続されてその出力OutBでFETのゲートに接続されているのはどんな動作でしょうか。OutAで直接FETを起動できないですか? また三組パラで接続する時ゲート制御ICもそれぞれに三個必要となるでしょうか?
二つ目はFETのG-S間にツェナーダイオードと抵抗セットが無いですが これはレギュレーターで15Vを作っているからでしょうか あるいはゲート制御ICによるものでしょうか
最後に三つ目ですが 溶接電極間に入るダイオードは二極の5Aから3極のFMX-32Sになっていますがこれは互換して弊害は無いですか??
以上ご指導ください。
>一つ目がゲート制御ICについてです
>OutAの出力がInBに接続されてその出力OutBでFETのゲートに接続されているのは
1段目は、チャタリング防止の為に付けています。
>OutAで直接FETを起動できないですか?
3個位なら駆動出来ると思います。
(あくまで思いますです。実験はしていません)
>また三組パラで接続する時ゲート制御ICもそれぞれに三個必要となるでしょうか?
ケートの等価コンデンサを高速に充電出来るパワーが有れば何個でもOKです。
注意:FET のInput Capacitance は、 10315pF です。とても大きな容量です。
> 二つ目はFETのG-S間にツェナーダイオードと抵抗セットが無いですが
>これはレギュレーターで15Vを作っているからでしょうか あるいはゲート制御ICによるものでしょうか
両方です。
>最後に三つ目ですが 溶接電極間に入るダイオードは二極の5Aから3極のFMX-32Sになっていますがこれは互換して弊害は無いですか??
3極にしたのは、価格からです・・秋月で安価だったので。
2極の大電流高速Diが手持にあれば、それを利用して下さい。
FETの「reverse transfer capacitance」もとても大きな値です。
動作時は、Input Capacitance より reverse transfer capacitanceの等価静電容量が効いてくると思います。
私のスキルでは、等価静電容量の計算は出来ませんのでICを3つ使ってドライブパワーの力技で制御する事にしました。
何せ数がいるのでどうしても高くなる。大蔵大臣の顔色見ながらですから(笑)
かつて、秋月で5600μF50Vのケミコンを購入した時は100円以下で買えましたが、特価品は無くなりました。
16Vの特価品は少し力不足です。(;_;)
まともに購入すると福沢さんが消えてしまいます。
費用については、
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1089827#0515DASOKU
溶接機の回路図が役に立った様で光栄です。
レポート有難うございました。
各ユニットのコンデンサーを増設するのと 同一ユニットを4基5基にするのではどちらが効果的でしょうか?
此方はたまたま手に入った10000μFを三個つないだものを三ユニットパラにしています。電極は2mmの銅線の端を5mmのアイホールにしてアーシングケーブルに付けた圧着端子にボルト止めにしました。 うまく伝わっていますでしょうか? 何かアドバイスをお願いします。
コンデンサスポット溶接は、どれだけの電流を瞬間に流せるかが勝負になります。
この映像の物は、以下の様にしています(配線図の太い部分)
・コンデンサ配線 IV線2sqパラ・・・4sq
・溶接電極への配線 3.5sq
・溶接電極 3φ銅丸棒
・FETのD リード線基板面半田付+放熱片へIV線2sq圧着端子ネジ止メ
・FETのS リード線+基板面からパッケージのギリギリ迄1.6φの裸線を這わせています。
・配線図太線部 ハンダ面に2sqの電線を複数這わせています。
ハンダ面の銅箔は部品固定用と考え、電線に大電流を流しています。
現在は10パラにしていますが以下の様にしています。
・ミニ溶接機からの取出し線 IV線5.5sq
・10個バラの集合部分 銅バー3mm厚×20mm幅
・溶接電線 8sqアーシングケーブル
・溶接電極 5φ銅棒
私の環境ではこのミニ溶接機10個パラでの0.1mm厚タブ溶接は16〜19Vが適切電圧の様です。
それ以上にするとスプラッシュで「溶接では無く溶断」になってしまいます。
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溶接パワーについて
私の現行環境(ミニ溶接機10パラ16V)
5600μ × 5 × 10 = 280000μ = 0.28F
1/2CV^2=0.5×0.28×16^2=36J
タツミノオトシゴ様の環境(24Vとして)
10000×3×3=90000=0.09F
0.5×0.09×24^2=26J
26Jのパワーが有れば24Vでも充分溶接出来ると思います。
配線長さと太さ等を確認して下さい。
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タブ板について
テスト用のタブ板はアマゾンで購入した「0.1ミリ厚ニッケルメッキタブ板」を利用しています。
純ニッケル薄板が推奨されていますが、高価なのでメッキ品で充分と思います。
なお「純ニッケル」としてメッキ品を売りつけられたら惨めなので、メッキと明示して有る安価な物を購入しました。
メッキ品より下位品は無いので、偽装される心配無く購入できます(^_^)
中国から国際郵便で送られてくるので、場合により1ヶ月程度かかります。
時間が無いときは、「アマゾンが発送します」と言う品を購入して下さい・・・少し高いです(;_;)
---
吉報をお待ちしています。
FETの足は現物そのままでしたから 補線と電流回路の電線と接続を点検してみます。
成功した様でなによりです。
二号機にチャレンジするとの事、引続き頑張って下さい。
PS.
愚痴
単価数百円ですが、大量に使うのでコンデンサが痛いです。
お小遣に優しくないんです。(;_;)
リチウムイオン電池パックの自作を行いたくて、貴HPに出会いました。
一応過去ログも目を通してみたつもりですが、見落としもあるかもしれません。あるいはあまりにも基本的すぎて質問することもはばかれることなのかもしれませんが、ご教示いただきたくコメント(なんておこがましく一方的に質問)する次第です。
いろいろ他のHPも拝見したところ「回路作成→溶接確認→電圧調整」という流れを取っているようで、自分もその流れで行おうと考えているのですが、ツェナー電圧の決め方、というかそもそもツェナーを入れている理由がわかりません。
適切な溶接が得られるように入力電圧 (12-24V 程度) を変更するときに、うっかり FET の「ゲート・ソース間電圧」を超えないように保護する目的かと思ったのですが、これでよろしいでしょうか?
電源装置としては、古くなったパソコンの ACアダプタを使用しようと考えているのですが、手持ちの ACアダプタの都合上「24V 以上の電圧をかけることは絶対にない」と断言できる場合には、上記ツェナーを省略しても構わないでしょうか? (もちろん使用予定の FET の「ゲート・ソース間電圧」絶対定格が 24V 以上の場合です)
もう1点は、上記ツェナーに並列に入れられている 100kΩ は、ツェナー保護用でしょうか?
ブリーダー抵抗(ナツメ球で代用)は、コンデンサへの充電完了を示すものなので、たとえば 4.7kΩ + LED で代用可能だと思いますがいかがでしょうか?
あと、20-50Ω(ウィンカー球で代用)は、溶接の完了のサインを示すとともに、人体への安全を考えてコンデンサを完全放電するためと考えてよろしいでしょうか? できればこれも 抵抗+LED で代用したいと考えているのでが。 (必要な耐電圧・耐電流はまだ計算してませんが)
以上、ご教示のほどどうぞよろしくお願いします。
ただ、主回路にはkA単位の電流が泣かれます。
誘導でどんな電圧がかかるか不明なので、ゼナーはを使う事をお薦めしますす。
セメント抵抗とダイオードでもケミコン充電の突入保護になります。
それでもOKですが、コストを考えると電球がお薦めです。
抵抗とLEDを否定するわけではありません。
貧乏年金生活者の知恵です。hi
最後に100キロですが、おまじないです。
付ける事をお薦めします。
これは、FETの静電容量対策です。
FETは単独で大容量のコンデンサの性質があります。
電極を溶接物に当てると火花が出ます。
使いにくいので抵抗で電流を抑制します。
では・・・
---誤---
最後に100キロですが、おまじないです。
付ける事をお薦めします。
これは、FETの静電容量対策です。
FETは単独で大容量のコンデンサの性質があります。
電極を溶接物に当てると火花が出ます。
使いにくいので抵抗で電流を抑制します。
---正---
100キロは、必須です。
FETは、コンデンサの性質を持ちます。
結構大きな容量です。
トリガーを離しても、充電された電荷でゲート電圧が下がらない可能性が有ります。
そうするとFETが導通したままになります。
この抵抗は、電荷の放電用です。
必ず入れて下さい。
返信ならびにご教示ありがとうございます。
これまで 1A 以上の回路を作ったことがないのでとても緊張しています。
まずはじめに、
> 貧乏年金生活者の知恵です。hi
に脱帽です。最近老眼がひどくなってきて細かい部品が見えないのですが、Kuniさまを見習って精進していきたいと思います。またこのような魅力的なHPを作成していただきましてありがとうございます。
12V 0.5W のツェナーが手元にあったので、念のため入れておきます。ご助言に従って、100k の抵抗に関しても *必ず* 入れるようにします。
中島勝行さまへのレス (2018/02/24 3:42 PM) にある通り、火花防止のための抵抗はドレイン下流にある 220k ですね。もちろんこれも怖いので入れておきます。
一方で、本文中でハリー様に回答されているとおり (2015/03/15 11:29 AM) 、回路図中の SiDi 5A は省略したいと考えています。手持ちのダイオードを眺めてみたのですが、最大で 1A のものしか持ち合わせていません。
ところで、上記部品について回路図にわざわざ SiDi と明記しているのには理由があるのでしょうか? 最近の半導体はほとんどがシリコンで、例えば自作ラジオのように特別な理由がない限りゲルマニウム品を使うことはないと思うのですが。不勉強で申しわけありません。お教え頂けましたら幸いです。
もう一点、不勉強の恥の掻き捨てで、スパークさせる銅電極に ROD-D, ROD-C とありますが、この D, C はどういう意味なのでしょうか? ドレイン、ソース、コレクタ、エミッタ、カソード、アノード、などいろいろ考えてみたのですがどうもよく分かりません。
最後に、やはりまだ理解が不十分なので質問させてください。回路の動作として、
主電源 (12-24V ACアダプタ) 接続 ---> コンデンサへの充電開始とともにウィンカー球点灯 ---> コンデンサに充電完了 ---> ウィンカー球消灯と同時にブリーダー抵抗 (ナツメ球) 点灯開始 ---> ROD-D, ROD-C を溶接対象に当てて、push-sw オン ---> power-MOS-FET オン ---> コンデンサ が大電流 (>1kA) 放出 ---> ブリーダー抵抗 (ナツメ球) 消灯とともにウィンカー球点灯 (コンデンサへの再充電) 開始
と思っているのですが。要は、ウィンカー点灯とナツメ球点灯は互いに排他的であって、どちらか一方の点灯(もしくは消灯)がコンデンサ充電の目安になるのではないかと思った次第です。
過去ログにもある通り、単なる抵抗よりもナツメ球やウィンカー球を使用するのは直感的にも分かりやすく素晴らしいアイディアだと思います。ですが、もしどちらか一方を単なる抵抗で置き換えることができたらより良いかなと重た次第です。(情報が二重なので)
最後に(二度目の最後ですが)、ナツメ球の代わりとして 4.7kΩ + LED を代用したとした場合、この部分に電流が流れるのはコンデンサへの充電が完了したあとなので、たとえば 20V の ACアダプタを使用したとしても、LED 部分に流れる電流は 5mA 程度なので、セメント抵抗でなくてカーボン抵抗 (1/4W) 品で十分だと思うのですが。
なお、ナツメ球やウィンカー球をできれば使用したくないというのにも (当方の身勝手な) 理由がありまして。それは、確かにナツメ球自体は 100円ショップにも売ってるほど安価なものですが、それを工作して基盤に配置する際に、ソケットなどの余計な出費が必要となるためです。あと、ぐにゃぐにゃするソケットを基板にしっかり固定するよいアイディアも浮かばず悶々としております。
以上、長文失礼いたしました。
ご教示のほどよろしくお願いいたします。
大きく勘違いしてました。ナツメ球の部分は充電状態に関係なく、つねに電流が流れて点灯しますね。なので充電状態を目視できるウィンカー球は必須ですね。
失礼いたしました。
>ところで、上記部品について回路図にわざわざ SiDi と明記しているのには理由があるのでしょうか?
私の年齢だと・・脳内ではGeDiが現役です(;_;)
>もう一点、不勉強の恥の掻き捨てで、スパークさせる銅電極に ROD-D, ROD-C
D:ドレイン
C:キャパシタ
です。
ナツメ級は省略可能です。
省略した場合、以下1又は2の方法で大容量ケミコンの電荷を抜いて下さい。
1.充電電源のコンセントを抜いてから速やかに溶接の空打ちをする
2.触らないように数日放置する
では・・・
追記
本記事は実験用に作成したミニミニバージョンです。
実用機???としては以下の記事をご覧下さい。
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1089829
http://blog1.bakw.sub.jp/?eid=1089897
ご教示ありがとうございます。
> 私の年齢だと・・脳内ではGeDiが現役です(;_;)
大変失礼いたしました。 (^^;)
ナツメ球はやはり放電用ですね。予定どおり 1/4W カーボン抵抗 + LED で代用したいと思います。
未放電のコンデンサは怖いです。AC アダプタを分解してるときに何回か関電しました。
ウィンカ球についてはホームセンターで自動車パーツを物色してみます。
実用機(4号機・5号機)の記事も拝見してますが、自分の用途ではこの「ミニミニ」で十分かと思ってます。
とりあえず ebay で 4700uF x 10 コを注文しました。コロナのせいで到着がいつにも増して遅くなるかもしれませんが。
それまで手持ちの 470uF コンデンサ (タイプミスではありません。怖いのでまずは小容量で) で充放電の実験をするつもりです。
5号機で示されてるように、オシロで放電時間の計測をしたいと思ってます。
おそらく1ヶ月以上先になると思いますが、完成したらまたお礼に伺います。
どうもありがとうございました。
楽しみにしています。