В жизни каждого «радиогубителя» возникает момент, когда нужно сварить между собой несколько литиевых аккумуляторов - либо при ремонте сдохшей от возраста АКБ ноутбука, либо при сборке питания для очередной поделки. Паять «литий» 60-ваттным паяльником неудобно и страшновато - чуть перегреешь - и у тебя в руках дымовая граната, которую бесполезно тушить водой.

Коллективный опыт предлагает два варианта - либо отправиться на помойку в поисках старой микроволновки, раскурочить её и достать трансформатор, либо изрядно потратиться .

Мне совершенно не хотелось ради нескольких сварок в год искать трансформатор, пилить его и перематывать. Хотелось найти ультрадешёвый и ультрапростой способ сваривать аккумуляторы электрическим током.

Мощный низковольтный источник постоянного тока, доступный каждому - это обычная б.у. АКБ от машины. Готов поспорить, что он у вас уже есть где-то в кладовке или найдётся у соседа.

Подсказываю - лучший способ обзавестись старой АКБ задаром - это

дождаться морозов. Подойдите к бедолаге, у которого не заводится машина - он скоро побежит за новым свежим аккумулятором в магазин, а старый отдаст вам просто так. На морозе старая свинцовая АКБ может и плохо работает, но после заряда дома в тепле выйдет на полную ёмкость.

Проблема в том, что обычные автомобильные реле на 12 вольт рассчитаны максимум на 100 ампер, а токи короткого замыкания при сварке в разы больше. Есть риск, что якорь реле просто приварится. И тогда на просторах Алиэкспресс я наткнулся на мотоциклетные реле стартера. Подумалось, что если эти реле выдерживают ток стартера, причём много тысяч раз, то и для моих целей сгодится. Окончательно убедило вот это видео, где автор испытывает аналогичное реле:

Моё реле было куплено за 253 рубля и доехало до Москвы меньше, чем за 20 дней. Характеристики реле с сайта продавца:

• Предназначено для мотоциклов с двигателем 110 или 125 кубов
• Номинальный ток - 100 ампер сроком до 30 секунд
• Ток возбуждения обмотки - 3 ампера
• Рассчитано на 50 тыс. циклов
• Вес - 156 граммов

Агрегат порадовал качеством - под контакты выведены два омеднённых резьбовых соединения, все провода - залиты компаундом для водонепроницаемости.

На скорую руку собрал «тестовый стенд», контакты реле замыкал вручную. Провод использовал одножильный, сечением 4 квадрата, зачищенные наконечники фиксировал клеммником. Для подстраховки снабдил одну из клемм к АКБ «страховочной петлёй» - если бы якорь реле решил бы пригореть и устроить короткое замыкание, я бы успел сдёрнуть клемму с АКБ за эту верёвку:

Испытания показали, что машинка работает на твёрдую пятёрку. Якорь очень громко стучит, а электроды дают чёткие вспышки; реле не пригорает. Чтобы не тратить никелевую полосу и не практиковаться на опасном литии, мучил лезвие канцелярского ножа. На фото вы видите несколько качественных точек и несколько передержанных:

Передержанные точки видны и на изнанке лезвия:

Сначала нагородил простую схему на мощном транзисторе, но быстро вспомнил, что соленоид в реле хочет кушать аж 3 ампера. Порылся в ящике и нашёл взамен транзистору MOSFET IRF3205 и набросал простую схему с ним:

Сначала пробуем схему на фольге (с радостными щелчками жжёт дырки насквозь через несколько слоёв), потом достаём из загашника никелевую ленту для соединения аккумуляторных сборок. Коротко жмём кнопку, получаем громкую вспышку, и рассматриваем прожжённую дыру. Блокноту тоже досталось - прожгло не только никель, но и пару листов под ним:)

Даже сваренную двумя точками ленту разделить руками не выходит.

Очевидно, что схема работает, дело за тонкой настройкой «выдержки и экспозиции». Если верить экспериментам с осциллографом того же товарища с YouTube, у которого я подсмотрел идею с реле стартера, то на срыв якоря уходит около 21мс - от этого времени и будем плясать.

Пользователь Ютуба AvE тестирует скорострельность реле стартера в сравнении с SSR Fotek на осциллографе

• собственно Arduino - сойдёт Nano, ProMini или Pro Micro,
• Оптопара Sharp PC817 с токоограничивающим резистором на 220Ом - чтобы гальванически развязать Ардуино и реле,
• Понижающий напряжение модуль, например XM1584 , чтобы превратить 12 вольт от батареи в безопасные для Ардуины 5 вольт
• также нам понадобятся резисторы на 1K и 10K, потенциометр на 10К, какой-нибудь диод и любой buzzer.
• Ну и, наконец, нам будет нужна никелевая лента , которой сваривают аккумуляторы.

Заливаем в Arduino немудрёный код:

Const int buttonPin = 11; // Кнопка спуска const int ledPin = 12; // Пин с сигнальным светодиодом const int triggerPin = 10; // MOSFET с реле const int buzzerPin = 9; // Пищалка const int analogPin = A3; // Переменный резистор 10К для выставления длины импульса // Объявляем переменные: int WeldingNow = LOW; int buttonState; int lastButtonState = LOW; unsigned long lastDebounceTime = 0; unsigned long debounceDelay = 50; // минимальное время в мс, которое надо выждать до срабатывания. Сделано для предотвращения ложных срабатываний при дребезге контактов спусковой кнопки int sensorValue = 0; // считываем значение, выставленное на потенциометре в эту переменную... int weldingTime = 0; // ...и на его основе выставляем задержку void setup() { pinMode(analogPin, INPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(triggerPin, OUTPUT); pinMode(buzzerPin, OUTPUT); digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); Serial.begin(9600); } void loop() { sensorValue = analogRead(analogPin); // считываем значение, выставленное на потенциометре weldingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); // приводим его к миллисекундам в диапазоне от 15 до 255 Serial.print("Analog pot reads = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t so we will weld for = "); Serial.print(weldingTime); Serial.println("ms. "); // Для предотврещения ложных срабатываний кнопки убеждаемся сначала, что она зажата минимум в течение 50мс, прежде чем начать сварку: int reading = digitalRead(buttonPin); if (reading != lastButtonState) { lastDebounceTime = millis(); } if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) { if (reading != buttonState) { buttonState = reading; if (buttonState == HIGH) { WeldingNow = !WeldingNow; } } } // Если команда получена, то начинаем: if (WeldingNow == HIGH) { Serial.println("== Welding starts now! =="); delay(1000); // Выдаём три коротких и один длинный писк в динамик: int cnt = 1; while (cnt <= 3) { playTone(1915, 150); // другие ноты на выбор: 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956 delay(500); cnt++; } playTone(956, 300); delay(1); // И сразу после последнего писка приоткрываем MOSFET на нужное количество миллисекунд: digitalWrite(ledPin, HIGH); digitalWrite(triggerPin, HIGH); delay(weldingTime); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); Serial.println("== Welding ended! =="); delay(1000); // И всё по-новой: WeldingNow = LOW; } else { digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); } lastButtonState = reading; } // В эту функцию вынесен код, обслуживающий пищалку: void playTone(int tone, int duration) { digitalWrite(ledPin, HIGH); for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) { digitalWrite(buzzerPin, HIGH); delayMicroseconds(tone); digitalWrite(buzzerPin, LOW); delayMicroseconds(tone); } digitalWrite(ledPin, LOW); }
Затем подключаемся к Ардуине с помощью Serial monitor и поворотами потенциометра выставляем длину сварочного импульса. Я опытным путём подобрал длину в 25 миллисекунд, но в вашем случае задержка может быть иной.

По нажатию на спусковую кнопку Ардуино несколько раз пропищит, после чего включит на мгновение реле. Вам потребуется извести небольшое количество ленты перед тем, как вы подберёте оптимальную длину импульса - чтобы и сваривалось, и не прожигало дыры насквозь.

В результате имеем простую бесхитростную сварочную установку, которую легко разобрать:

Несколько важных слов о технике безопасности :

• При сварке в стороны могут разлетаться микроскопические брызги металла. Не выпендривайтесь, одевайте защитные очки, они стоят три копейки.
• Несмотря на мощность, реле теоретически может «пригореть» - якорь реле приплавится к месту контакта и не сможет вернуться обратно. Вы получите короткое замыкание и быстрый разогрев проводов. Заранее обдумайте, как вы в такой ситуации будете сдёргивать с АКБ клемму.
• Вы можете получать разные степени сварки в зависимости от заряда АКБ. Во избежание сюрпризов настраивайте длину сварочного импульса на полностью заряженной АКБ.
• Заранее подумайте, что вы будете делать, если продырявите литиевый аккумулятор 18650 - как вы будете хватать раскалившийся элемент и куда его закинете догорать. Скорее всего, у вас такого не произойдёт, но с видео последствий самовозгораний 18650 лучше ознакомьтесь заранее. Как минимум, приготовьте металлическое ведро с крышкой.
• Контролируйте заряд вашей автомобильной батареи, не допускайте её сильного разряда (ниже 11 вольт). Это не полезно батарее, да и соседа, которому срочно потребуется «прикурить» машину зимой, не выручите.

Многие люди, работая в гараже ил на даче, сталкивались с необходимостью соединить детали сваркой, не имея при этом сварочного аппарата. В некоторых ситуациях возможна сварка от аккумулятора. Она не всегда является приемлемой, так как имеет ряд ограничений. Однако неоспоримым достоинством таких работ является простота и доступность сварки.

Сварка от аккумулятора может осуществляться и инверторным аппаратами, которые подключаются к АКБ. Некоторые автовладельцы специально приобретают аккумуляторы для выполнения сварочных работ. При этом точечная сварка, выполненная при помощи АКБ, гораздо более прочна, чем пайка. О том, как выполнить сварочные работ от автомобильного аккумулятора, какие для этого необходимы детали и материалы, будет рассказано ниже.

Краткое описание способов сварки

Люди, которые занимаются сваркой довольно часто, регулярно сталкиваются с проблемой падения напряжения в сетях при высоких сварочных нагрузках, которые происходят как при использовании старых сварочных трансформаторов, так и новых инверторных аппаратов. Часто при подключении сварочных устройств напряжение падает минимум на 30 Вольт. Такое падение является серьезным и может повлиять на работу бытовых приборов.

Поэтому перед началом сварочных работ, согласно законодательству Российской Федерации, необходимо предупредить всех соседей, которые запитаны от одной линии. Это создает массу неудобств, к тому же соседи могут отказать в проведении таких работ. Выходом из такой ситуации является сварка от аккумулятора.

Когда и где она появилась впервые – неизвестно, однако первый задокументированный (снятый на видео) процесс был в 60 годах прошлого века.

Физика этого процесса ничем не отличается от обычной сварки. Так же, как и обыкновенная, сварка от АКБ происходит при образовании электрической дуги. При этом неразъемное сварочное соединение также происходит на молекулярном уровне – разогретый металл начинает плавиться, образуя шов.

На данный момент выполнить такую сварку можно тремя способами (условное разделение):

1. Точечная сварка с использованием оголенных контактных проводов. Требует минимум подготовки, материалов, трудозатрат. Происходит очень быстро, соединение значительно слабее обычного сварочного шва. В процессе выполнения такой сварки электродами будут выступать медные провода.
2. Подключение нескольких аккумуляторов в аккумуляторную батарею. Это позволит проводить сварочные работы угольными электродами небольшого диаметра (до 3 мм). При этом диаметр электрода зависит от выдаваемого аккумулятором максимального тока.
3. Соединение нескольких аккумуляторов в батарею и подключение к ней инверторного сварочного аппарата. В этой ситуации сварочные работы производятся стандартно, меняется только источник питания.

Выбор способа сварки зависит от материалов свариваемых деталей. Так, соединение цветных и легированных металлов необходимо выполнять точечной сваркой (пункт 1) или угольными электродами (пункт 2).

Соединения черных металлов выполняются только сварочными инверторами (пункт 3). Также инверторы могут сваривать и цветные металлы, но, поскольку процесс сварки с помощью инверторов не нов, то подробного описания здесь не будет. Единственное, что стоит заметить – необходимость соединения 3-4 аккумуляторов одинаковой емкости и одинакового выходного тока в одну батарею. Стоит отметить, что инвертор быстро сажает батарею, от которой запитывается. Поэтому необходимо постоянно контролировать уровень заряда, подсоединив к батарее измерительный прибор.

Вернуться к оглавлению

Достоинства и недостатки

Все эти процессы имеют свои достоинства и недостатки, поэтому практическое применение АКБ для сварки зависит от конкретных условий, финансовых возможностей и наличия необходимых материалов. К положительным моментам относят следующее:

1. Возможность проводить сварочные работы в экстремальных условиях. Например, в дороге, в поле и т.д.
2. Возможность выполнения сварки при отсутствии специализированного оборудования. Однако при отсутствии инвертора варить можно только цветные металлы.
3. Отсутствие просадок напряжения в сетях. Поскольку процесс осуществляется при помощи автономного источника энергии, то не вредит работе сети.
4. Возможность работы практически при любых внешних условиях. При грамотном подключении оборудования сварка может происходить и в жару, и в холод (временная), при осадках и т.д. Для этого необходимо строго соблюдать некоторые правила выполнения таких работ.
5. Севшие аккумуляторы после подзарядки можно использовать повторно.

Однако такой процесс обладает рядом недостатков:

1. Главным недостатком является быстрая разрядка аккумулятора. Поэтому очень важно следить за его емкостью. Для этого в цепь устанавливают измерительный прибор.
2. Интенсивная разрядка аккумуляторов существенно снижает срок их службы. Потому необходимо постоянно контролировать способность батареи удерживать заряд и производить замену аккумуляторов, которые не удерживают заряд.
3. Финансовые затраты. Если для точечной сварки необходим только один автомобильный аккумулятор, то для сварки угольными электродами или для подключения инвертора необходимо минимум три батареи, которые соединены последовательно.
4. Многие люди, используя АКБ для сварки, часто пренебрегают правилами техники безопасности. Однако, несмотря на всю кажущуюся простоту таких работ, при их выполнении возможно получить различные травмы.

Вернуться к оглавлению

Точечная сварка

Точечная сварка при помощи аккумулятора считается наиболее примитивной. Для ее выполнения потребуется один аккумулятор, провода, пара клеммников. Но рассмотрим все поподробнее

Перед выполнением сварочных работ (это относится не только к точечной сварке), необходимо соблюсти некоторые правила техники безопасности. Первое – защита органов зрения. Естественно, что в полевых условиях у человека не будет сварочного щитка (маски), как нет его у большинства автолюбителей в гаражах. Однако минимальную защиту при кратковременных работах могут обеспечить солнцезащитные очки. Следующим важным моментом является изоляция проводов. Она должна быть целой и не разрушаться. Поскольку такие сварочные работы требуют силы тока минимум в 150 ампер, то необходимо защитить себя от поражения током. Последнее – как и при выполнении любых сложных работ, необходима внимательность и аккуратность.

Для сборки устройства точечной сварки к выводам аккумулятора необходимо подсоединить изолированные провода сечением минимум 5 мм (выбор сечения зависит от тока аккумулятора), правильность подбора сечения проводов контролируется в процессе работы – провода не должны греться. Выводы проводов следует завести на клеммник (подойдут советские БЗН) с номинальным током порядка 200-250 ампер. Далее к клеммам подключают провода, которые будут выполнять функции электродов. Они должны быть жесткими, их сечение должно совпадать с сечением выводных проводов, необходимо, чтобы они были изолированы. Далее их выводы располагают на расстоянии до 3 мм друг от друга (однако они не должны контактировать) и фиксируют провода в таком положении подручными материалами (хорошо подойдут для фиксации бытовые проходные клеммы). Концы проводов зачищают от изоляции, и устройство готово к применению.

Чтобы произвести сварку 2 деталей, их следует соединить друг с другом, а к месту соединения с одной стороны приложить очищенные провода аппарата. Важно: для сварки прикладывают только торцы (сечение) проводов, при этом необходимо обеспечить ровное сечение каждого провода (для этого и.х равняют надфилем).

С помощью этого простого сварочного аппарата вы сможете резать тонкие металлы, сваривать медные провода, наносить гравировку на металлическую поверхность. Без проблем можно найти и другие применения. Такой мини сварочный аппарат возможно питать напряжением 12-24 В.

В основе сварочного аппарата лежит высоковольтный преобразователь высокой частоты. Построенный по принципу блокинг-генератора с глубокой трансформаторной обратной связью. Генератор формирует кратковременные электрические импульсы, повторяющиеся через сравнительно большие интервалы. Частота тактирования лежит в пределах 10-100 кГц.
Коэффициент трансформации этой схемы будет 1 к 25. Это значит, что если подать на схему напряжение 20 В, то на выходе должно быть порядка 500 В. Это не совсем так. Так как любой импульсный трансформаторный источник или генератор без нагрузки имеет мощные высоковольтные импульсы, достигающие напряжения 30000 В! Поэтому, если вы разберете любую импульсную китайскую зарядку, то увидите параллельно выходному конденсатору подпаянный резистор. Это и сеть нагрузка, без резистора выходной конденсатор быстро вытечет из-за превышения напряжение, или хуже того взорвется.
Поэтому, внимание! Напряжение на выходе трансформатора опасно для жизни!

Схема мини сварочного аппарата

• Трансформатор – самодельный, порядок изготовления описан ниже.
• Резисторы – мощностью 0,5-2 Вт.
• Транзистор был использован FP1016, но его трудно найти из-за его специфичности. Можно заменить на транзистор 2SB1587, КТ825, КТ837, КТ835 или кт829 с изменением полярности источника питания. Подойдет и другой транзистор с током коллектора от 7 А, напряжением коллектор-эмиттер от 150 В, с большим коэффициентом усиления (составной транзистор).

Изготовление трансформатора

• Обмотка коллектора – 20 витков провода 1 мм.
• Обмотка базы – 5 витков поводом 0,5-1 мм.
• Высоковольтная обмотка – 500 витков поводом 0,14-0,25 мм.

Испытания сварочного аппарата резкой и сваркой

Смотрите видео изготовления сварочного аппарата на блокинг-генераторе

Сварка от АКБ не является полноценным заменителем работы с применением инверторного аппарата, но в случае отсутствия агрегата, при особой необходимости, вполне может выручить в трудной ситуации. Кроме того, иногда возникает нужда в точечном соединении при ремонте блока питания ноутбука или иного устройства, где используются литий ионные батареи, которые нельзя перегревать паяльником. В этом случае можно применить точечную сварку, собрав несложное приспособление и подключив его к клеммам обычной автомобильной АКБ. Мы расскажем подробно, как можно найти выход из сложного положения.

Создание блоков питания для различных устройств, с применением компактных и ёмких литиевых аккумуляторов или ремонт с заменой, вышедшего из строя элемента, требует особого подхода. Дело в том, что литиевые источники нельзя перегревать, иначе они выйдут из строя. Существует последовательное соединение, позволяющее повысить общее напряжение на выходах блока или параллельное, увеличивающее ёмкость источника питания. Соединяют каждый элемент точечной сваркой с применением стальной ленты, покрытой никелем, которая имеется в свободной продаже в виде катушек.

Для такой разовой задачи не стоит покупать профессиональное и дорогостоящее оборудование. Проще создать простейший аппарат для сварки точечным способом, с использованием автомобильного аккумулятора, бывшего в употреблении.

Можно обойтись минимальным набором инструментов и комплектующих, которые найдутся в доме или в продаже, например:

1. аккумулятор ёмкостью 55 а/час или более и напряжением 12 В, в заряженном состоянии;
2. провод силовой с сечением более 6 мм 2 для соединения клемм батареи с самодельными держателями электродов;
3. два щупа приспособленных для крепления медных сменных электродов, диаметр которых должен быть не менее 3 мм;
4. кассета для фиксации каждого аккумулятора в процессе сборки в блок;
5. никелевая лента размером 0,12 Х 7 мм необходимой длины;
6. ножницы и растворитель для обезжиривания;
7. защитные изолирующие кольца для предотвращения утечек.

Очень важно перед началом сборки блока питания проверить каждые литийионные источники на работоспособность и зарядить их до одинакового уровня.

К держателям электродов крепятся провода, которые в дальнейшем надёжно фиксируются на клеммах аккумуляторной батареи, а контакты литиевых элементов зачищаются от окисного слоя. Литий ионные батареи фиксируются в кассетах для соблюдения неподвижности и соосности во время сварочного процесса.

Никелированная лента отрезается по размеру и выравнивается, затем её вместе с аккумуляторами обезжиривают. Лента накладывается на полюсные контакты и электродами крест-накрест приваривается к аккумуляторам. Во время точечного разряда необходимо обеспечивать прижим электродов к поверхности деталей, а импульс должен длиться не более 1−1,5 секунд.

Сварка металлов от автомобильного аккумулятора

В отсутствие сварочной аппаратуры и в случае крайней необходимости можно сварить детали достаточно эффективно с помощью двух или более АКБ. Они могут быть не новыми, бывшими в употреблении, но заряженными и с надлежащим уровнем электролита. Нужно подобрать провода сечением не менее 32 мм 2 и последовательно соединить аккумуляторы между собой, надёжно закрепив перемычки на клеммах. После этого необходимо подготовить электроды, тщательно зачистить поверхность свариваемых заготовок и организовать рабочее место так, чтобы сварочные провода были не длиннее 3 метров.

Таким образом, сварка от аккумулятора требует следующего оборудования и комплектующих, а именно:

• минимум два автомобильных аккумулятора, соединённых последовательно с суммарной емкостью более 110 а/час и напряжением не менее 24 В;
• соединительные провода с надёжным креплением на клеммах;
• сварочные многожильные провода сечением от 32 мм 2 ;
• приспособление для крепления массы;
• держатель электродов от плюсовой клеммы;
• электроды диаметром от 2 до 3 мм;
• молоток и металлическую щётку для зачистки шва;
• сварочная маска Хамелеон.

Важно подбирать провода нужного сечения и обеспечивать их надёжное крепление на клеммах и других узлах во избежание перегрева и потерь энергии, а также своевременно проверять температуру аккумулятора и состояние электролита.

Последовательное соединение означает, что плюсовую клемму одного источника нужно соединить с минусовой клеммой другой батареи. Далее кабель с прикреплённым держателем электродов крепим к положительному выводу, а массу к отрицательному. Соединив всю цепь, производим пробную сварку с использованием электрода диаметром 2 мм. Нужно понимать, что поверхность заготовок не должна иметь загрязнений, а электроды должны быть сухими и соответствовать материалу, свариваемых деталей.

При использовании трёх аккумуляторов сила сварочного тока достигает значений от 80 до 110 А, в зависимости от толщины электрода и степени зарядки аккумуляторов, что является вполне достаточным для проведения ремонта в условиях отсутствия электрических сетей и сварочного аппарата.

Что в итоге?

Мы рассказали о том, как можно использовать автомобильные аккумуляторы при точечной и дуговой сварке. В ряде случаев приобретать дорогостоящее оборудование нет смысла или электрическая сеть не позволяет использовать инверторный аппарат. Тогда на помощь приходит сварка от АКБ, которая временно поможет найти выход из затруднительной ситуации и при этом обеспечить хорошее качество шва.