Svářecí invertor 555 :-)

Tak do tohohle článku se nám opravdu moc nechtělo. Ale když už jsme ve svém aprílovém žertíku a následném dementi slíbili, že přineseme popis invertoru řízeného populárním časovačem NE555, musíme ten slib splnit. Původně jsme to chtěli ututlat, protože to je taková nepraktická blbost. Vydrželo nám to něco přes rok. Ale sliby se mají plnit. Tak se dobře bavte. K ničemu jinému ten článek není...

Kolega Honza je velký fanoušek a opravdový znalec obvodu NE555. Sám vymyslel pěknou řádku vlastních zapojení s tímto legendárním timerem. A sám také pěknou řádku těchto legendárních timerů vlastnoručně odpálil. Snad nikdo neví o 555 víc než on. A tak, když jsem chystal první články o invertorech a studoval jejich různá zapojení, přišel jednoho dne Honza s odvážným tvrzením: "V podstatě by na to stačila i 555-ka...". Byla to silná slova a bylo třeba je podpořit činem. Bylo rozhodnuto. Postavíme invertor řízený obvodem NE555!

Pro naše účely bylo zřejmé, že potřebujeme invertor se střídačem typu FORWARD (viz článek Svářecí invertory - pohled pod pokličku II). A právě takový jsme měli v našem pohřebišti. Jednalo se o invertor Telwin TECHNICA 140. Tedy... hovořit o invertoru je asi příliš odvážné, protože se jednalo o pouhé torzo. Technica se do pohřebiště dostala tak, že její původní majitel a páníček si k ní hodlal vyrobit speciální redukční prodlužovák z 3x400V na 1x230V. Záměr mu ale nevyšel zcela dle představ, a tak se mu podařilo nevědomky sestrojit prodlužovák z 3x400V na 2x400V. Po připojení nebohé Techniky na tento prodlužovací přívod, byl její osud zpečetěn. Filtrační kondenzátory, tranzistory střídače, řízení střídače s UC3842 a zdroj pro řídící jednotku střídače, to vše se odebralo do věčných lovišť. Varistor to nezachránil. Možná už tam nebyl z předešlých páníčkových experimentů. Kupodivu přežilo trafo, celá sekundární část, primární usměrňovač a softstart. Ovšem na opravu v přijatelné cenové relaci to bylo opravdu málo a navíc byl stroj již tak v dezolátním stavu. Tak nebohá Technica putovala do pohřebiště. A co že to to pohřebiště vlastně je? Je to takový miniskládeček, kde se skladují tzv. neopravitelné stroje. Tedy stroje jejichž oprava se naprosto nevyplatí, ale někdy se z nich něco hodí...

Jinak nová a voňavá Technica 140 vypadala kdysi tak, jako na následujícím obrázku. Je zde sice vyobrazena její výkonnější sestra Technica 166, ale stočtyřicítka vypadala naprosto stejně.

Telwin Technica.

Takže základ bychom měli. Bylo potřeba vyměnit filtrační kondenzátory a tranzistory střídače. Dárci součástek se opět rekrutovali z pohřebiště. A nebyli to dárci jen tak ledasjací. Byla mezi nimi řada zvučných jmen: Fronius TRANSPOCKED 1400, Esab CADDY 150, Selco GENESSIS 134, apod. Několik strojů typu SMA 130 a 180 jsme ale ponechali bez povšimnutí. Na zamýšlenou akci bylo potřeba se vybavit odolnými součástkami západní provenience. Šudlat to se součástkovou základnou z RVHP by nemělo smysl. Po nutných opravách jsme získali základ invertoru se střídačem FORWARD přibližně takovéhoto zapojení:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Výkonová část svářecího invertoru FORWARD.

Toto schéma jste již mohli vidět ve zmiňovaném článku Svářecí invertory - pohled pod pokličku II. Na schématu nejsou zakresleny filtrační kondenzátory, softstart apod. Toto vše je prakticky shodné se zapojeními z výše uvedeného článku.

Následovala konstrukce vlastní řídící jednotky. Její schéma je uvedeno níže a jak můžete vidět, jedná se o klasické zapojení časovače 555 jako astabilního klopného obvodu s pevnou frekvencí a proměnnou střídou - PWM regulátor:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Jednoduchá řídíci jednotka invertoru 555.

Jedna odlišnost od katalogového zapojení tu ale přeci jenom je - rezistor R4. Tímto rezistorem jsme přinutili PWM regulátor pracovat s maximální střídou 50%, což je nutné pro řízení FORWARD střídače k zamezení stejnosměrného sycení trafa. Dále jsou v zapojení použity jiné hodnoty součástek, protože bylo potřeba vyšší frekvence. Pracovní frekvenci jsme stanovili na 60-70 kHz. Nakonec z použitých součástek vyšla cca na 68 kHz. Zpětnou vazbu nehledejte. Žádná není. PWM výstup 555-ky je zaveden přímo na spínací tranzistor střídače. Obvod byl narychlo sestaven ze šuplíkových součástek na kousku univerzální desky plošných spojů. K napájení byl nakonec využit původní napájecí zdroj pro elektroniku Techniky, ze kterého se po nutné opravě podařilo vymáčknout stabilizovaných 12V. Po krátké kontrole činnosti PWM-ka osciloskopem a měření výstupního napětí naprázdno, jsme se odhodlali k vyzkoušení svařování.

Regulátor na univerzální desce.

Celou sestavu jsme si přinesli ke svářecímu stolu. Připojili jsme kabely. Potenciometr regulátoru nastavujeme do poloviny a do kleští upínáme bazickou dvojku EB 121. Kukly narážíme více do čela... Všechno se zdá být v pohodě. Ve střídači nyní pracují tranzistory z Transpocketu. To jsou velmi kvalitní tranzistory. Opravdové držáky. Chceme udělat jen kratičkou zkoušku zapálení oblouku, takže se při výrobě nezdržujeme montáží chladičů na tranzistory. Jenom si ťuknem a pak to doděláme. Fakt.

Invertor Technica 555.

Zapálení oblouku je o poznání obtížnější. Aby ne. Jsme taky už navyklí na Hotstart. Ovšem jde to. Oblouk naskočil a Honza vaří. Máme hlavy u sebe a kocháme se. Po cca 5-ti centimetrech svaru oblouk znenadání zhasíná za doprovodu zvukového efektu nápadně připomínajícího výbuch. Z kvalitních tranzistorů zbyly na plošňáku jen zapájené nožičky. Je to již více než rok a přesto jsme k datu vydání tohoto článku nenašli v dílně ani části tělíček tranzistorů. A to si na pořádek celkem potrpíme. Ovšem housenka je docela pěkná...

Následovala nucená pauza. Honza se ponořil do pohřebiště a za chvíli vítězoslavně svíral v hrsti další tranzistory. Tentokrát už nám montáž chladičů nepřipadala tak zbytečná jako prve. Dokonce i na teplovodivou pastu došlo. A jdeme na druhý pokus. Honza opět svařuje a já kroutím potenciometrem regulátoru na všechny strany a zkouším co si to nechá líbit. Opravdu to svařuje. Oblouk je sice dost krátký a také absence zpětné vazby je citelně znát, ale pokud máte pevnou ruku a udržíte konstantní délku oblouku, vařit se s tím dá. A pak se to stalo. Zhasnutí oblouku. Výbuch. Trčící nožičky zaletované v desce opět nevěstí nic pěkného. Historie se opakuje jen s tím rozdílem, že tentokrát zůstávají pouzdra tranzistorů přišroubovaná na chladiči. Podcenili jsme pečlivé proměření tranzistorů z pohřebiště. Jeden z nich byl pravděpodobně "načatý". Při zátěži odešel a jeho paralelní kolegové ve stejné větvi střídače se smíchy neudrželi a šli taky...

Když se zadaří....

Toto je sice jen ilustrační obrázek, ale klidně by to takhle mohlo vypadat po dokončeném "vývoji" i u nás ve SVARUSALKUCH (Svářečské Ústřední Alchymistické Kuchyni). Naše odpálené tranzistory jsme, z výše uvedených důvodů, vyfotit nemohli, protože se jich většina nachází na neznámých místech...

Ale vraťme se popisu událostí. Další pauza byla již o poznání delší. Přesto se Honza vynořil z pohřebiště s několika tranzistory v ruce a se slovy: "Tyhle jsou fakt poslední". A aby toho nebylo málo, byl ještě každý jiný. Na jednom chladiči se tak objevila zajímavá sešlost různých tranzistorů. Sice se jednalo o tranzistory věhlasných značek, ale zcela různých typů a velikostí. Po pečlivé montáži na chladič, jsme připojili i ventilátor. Chybami se člověk učí... Třetí svařovací pokus trval jen krátce. Tentokrát ale pokus neukončila exploze tranzistorů ani jiných součástek, ale my. O své poslední tranzistory jsme prostě nechtěli přijít. Co kdyby to chtěl někdy někdo předvést? Co kdyby jsem se nakonec po více než roce odhodlal o tomto bláznivém pokusu napsat článek na Svarinfo?

A jak že to vlastně svařuje? Podívejte se na následující obrázky (po kliknutí se otevřou velké obrázky v novém okně). Vlevo je návarová housenka provedená invertorem řízeným výše uvedeným regulátorem s NE555. Vpravo pak máte housenku provedenou originální Technikou 140 řízenou obvodem UC3842. Obě housenky byly provedeny elektrodou EB 121 pr. 2,0 mm. Poznáte ten rozdíl?

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Ukázky svarových housenek invertoru 555 a originální Techniky.

A jaký je závěr? Byl to zajímavý pokus, který ale nepřinesl nic nového. Jednalo se pouze o hec. Nic víc. Oživovat tímto způsobem vadné invertory nemá žádný smysl. Musela by se hlavně dodělat zpětná vazba. Ne, že by to nešlo. Opravdu by bylo možné postavit kvalitní invertor řízený 555-kou, ale ta 555-ka by se musela obestavět několika operačními zesilovači, realizujícími zesilovač odchylky a zpětnou vazbu a dále obvody ochran (teplota, nadproud) apod. Šlo by to. Proč ne. Ale kouzlo jednoduchosti by bylo to tam. Pak už se skutečně vyplatí nasadit speciální obvod pro spínané zdroje. Třeba již v předešlých článcích zmiňovaný SG2525.

Takže obvyklá výzva typu: "Jestli něco zbastlíte, nezapomeňte se pochlubit prostřednictvím Svarinfa" dnes nebude...

Tohle nám zbylo...