Aktualizováno!
To se vezme starší motherboard (minimálně Pentium III), vymění se stabilizační kapacitory, posílí se pár spojů kolem Northbridge, původní BIOS se nahradí speciálním Firmwarem a .... svařovací kabely se připojí do USB... Jo. To určitě. Takže vážně. Svou úpravu levné trafosvářečky na procesorem řízený svařovací usměrňovač nám poslal pan Chvátal. A jak je to s tím počítačem? To už nám autor konstrukce, kterou bychom mohli nazvat i jako
Miditower AT Welding Machine, popíše sám....
Proč vlastně přestavovat hotovou svářečku?
Úvodem chci zdůraznit, že jsem ve sváření úplný amatér a začatečník, takže
některé moje úvahy mohou být zcestné. Pokud na takové narazíte, budu velmi rád když mě něco přiučíte.
Jelikož nemám volných prostředků zrovna nazbyt, start mého sváření začal
koupí baubau trafa. Už při prvních pokusech o alespoň nějaký svar bylo jasné, že svářečka má malé napětí, protože zapálení studené elektrody byl pro mne
jedním slovem porod. Zapálení bylo znatelně lepší při nastavení velkého výkonu, ale při menším to bylo skoro nemožné.
Tak to je to původní trafo...
Po nalezení serveru Svarbazar jsem pročetl vše, co jsem tam potkal a rozhodl jsem se postavit usměrňovač s "malou" tlumivkou (viz. svarbazar).
Moje velké díky za tyto stránky adminovi.
Pouštím se do přestavby.
Diody
Na Aukru jsem koupil 4 silné diody z ČKD, ale ty jsem nakonec nepoužil,
protože jsou pro moje trafo zbytečně předimenzované a velké. Od známého z autoservisu jsem získal pár starých usměrňovacích můstků z alternátoru. S nima zatím svářečka jede bezvadně.
První pokusy s usměrňováním pomocí alternátorových diod.
Na obrázcích dále je vidět, že diody jsou aktivně chlazeny ventilátorem který
zároveň chladí trafo. Při prvních pokusech se diody vždy zahřály jen na cca 40 stupňů. Výstup z trafa jsem rozdělil pomocí dvou elektrikářských zemnících můstků vždy na všechny tři diody, takže v jedné půlperiodě vedou
3 diody z jednoho a 3 z druhého můstku. Spojovací vodiče mezi můstkem a
diodami jsem udělal stejně dlouhé, aby se proud pokud možno rozděloval
stejnoměrněji.
Pomocné diody v můstku, původně určené pro buzení alternátoru, jsou využity
pro nabíjení kondenzátorů a tlumivky. Nejsou tedy nutné žádné další diody.
Diody se snažím chránit transily a kondenzátory na vstupu i výstupu můstku.
K propojení obou můstků jsem požil elektrikářské "hřebeny". Kondenzátory jsem použil z rozebraných PC zdrojů. Dal jsem jich tam 8 po 680uF. Schéma svářečky je uvedeno dále.
Krabice
Jelikož jsem nechtěl na věci strávit mládí, použil jsem co bylo po ruce.
Dělám v počítačové branži, takže PC AT case :-)
Skříň z PC (miditower) jako "krabice" na svářečku.
Původní síťový spínač na přední stěně jsem nepoužil, protože není na
dostatečný proud. Spínač jsem tedy přendal z původní svářečky
a umístil ho na zadek skříně, vedle větráku. Ve skříni jsou dva větráky - z původní svářečky a ten malý na zadní stěně. Nakonec jsem ten malý ani nezapojil, protože tyristory byly i po půlhodině sváření skoro úplně studené. Velký větrák nasává vzduch přes diodové můstky a tlačí na trafo:
Detail chlazení trafa.
Tlačítko TURBO jsem použil jako spínač pro funkci HOSTART a tl. RESET pro
funkci ANTISTICK. LEDky na panelu indikují aktuální stav těchto dvou funkcí.
Krabici jsem na čelním panelu vybavil konektory pro kabely.
Vestavba svářečky do PC AT skříně.
Tlumivka
Je ze 400 W svítidla. Na fotkách jsou dvě verze. Jedna, menší, v betaverzi ála
"vrabčí" hnízdo. Druhá (400W Thorn) ve finálním case. Dělal jsem nějaké praktické zkoušky s oběma, včetně měření průběhů na osciloskopu a ta první/menší byla málo účinná. Na některých průbězích je krásně vidět účinek tlumivky - překlenutí propadu napětí na oblouku. Poznámka: fotografie oscilogramů naleznete v autorově galerii na webu.
Řízení svářečky
Řídím trafo na primární straně. Zvolil jsem tuto cestu kvůli možnosti
realizace pomocí levných a běžně dostupných součátek. Regulace na sekundáru by vyžadovala mnohem výkonnější tyristory, atd. Zde bych rád objasnil jednu "nesrovnalost", na kterou jsem často narážel v diskuzních fórech ohledně triakové regulace svářečky: Běžně používané zapojení triakové regulace (včetně toho uvedeného na Svarbazaru, odkaz č. 2 v seznamu literatury na konci článku) je NEvhodné pro řízení indukční zátěže. Výsledek je, že některým lidem regulace funguje a jiným vyhazuje pojistky. Detailní rozbor problemu je v odkazu č. 3 a je tam uvedeno i ojedinělé schema, kterým lze tento problém bezezbytku vyřešit!
Jelikož jsem plánoval svářečku používat také jako zdroj a možná i nabíječku,
rozhodl jsem se pro lepší způsob řízení:
Řídící obvod svářečky s procesorem Atmel ATMEGA 8.
Napájecí zdroj pro řídící část..
Použil jsem mikroprocesor AVR - ATMEGA8. Software je napsaný v C pro AVRGCC.
V procesoru jsou nyní implementovány tyto funkce:
Softstart: i když to moje (slabé) trafo nevyžadovalo, zabudoval jsem do SW i pozvolný náběh výkonu po zapnutí. Minimálně to šetří spínač.
Regulace výkonu: možnost nastavit potenciometrem výkon od 0 do 100%.
Hotstart: před zapálením oblouku je zvednut výkon. Po jeho zapálení dojde do pár set ms k snížení výkonu na nastavenou hodnotu. Možno zapnout/vypnout.
Antistick: při přilepení elektrody se sníží výkon na minimum. Elektrodu lze pak krásně odlomit. Možno zapnout/vypnout.
V plánu jsem měl i měření výstupního proudu a jeho stabilizaci, ale zatím
jsem to nerealizoval. Možná později, jestli zbyde nějaký čas.
Pro měření bych chtěl použít proudový transformátor. Mám již odzkoušené
zapojení usměrňovače nutné k proudovému trafu, ale ten čas ...
Místo triaku jsem použil antiparalelní zapojení dvou tyristorů. Tyristory
jsou mnohem odolnější než triaky a říkal jsem si, že v případě, že by někdo použil toto řízení pro výkonější trafo, nebude takový problem s odvodem tepla.
Tyristory jsem použil levné BT152-800 (800V, 20A) a zatím drží.
U indukční zátěže by měl být triak nebo tyristor také chráněn před špičkami.
K tomuto účelu se používá tzv. snubber network, což je seriové zapojení odporu s kondenzátorem. I to chybí ve schematu na Svarbazaru.
Opět dobře popsáno v odkazu č. 3.
Triaky (vlevo) a alternátorové diody (vpravo).
Celkové schéma svářečky je na následujícím obrázku:
(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)
Schéma zapojení Svářečky z počítače.
Do přívodu napájení jsem zapojil filtrační člen z nějaké silné UPSky, takže
doufám že svářečka nebude moc rušit.
Filtrační člen ze záložního zdroje - UPS.
První pokusy po úpravě.
Zatím nic neodešlo. Ťuk, Ťuk, Ťuk.
Před usměrněním bylo na výstupu svářečky cca 48 V. Po usměrnění je při plném buzení na výstupu 68 V a při buzení na cca. 95% ještě o dva volty víc. Zřejmě kvůli špičkám které se v obvodu objeví díky spínání tyristory.
Napětí naprázdno upravené svářečky.
Zapálení oblouku je naprosto bezproblémové. Díky hotstartu i při nastaveném
velmi malém výkonu (zkoušel jsem vařit 1 mm plechy elektrodou 1,6 a pohoda).
Svářečka má subjektivně, ale asi i objektivně "víc síly". Oblouk nezhasíná a
tím pádem je provaření větší.
Samozřejmě ani já jsem nemohl vynechat zkoušku "bazickou elektrodou" :-)
No ... vařím s ní, ale je to pro mne obtížnější než s rutilkama. Jestli je
to normální, nevím - svářeč začátečník :-)
První svářečské pokusy.
Hostart a Antistick fungují dle mne perfektně.
Na Antisticku asi není moc co řešit, ale u Hotstartu jsem nevěděl jakou
zvolit časovou konstantu po které se má po zapálení oblouku snížit výkon.
Nakonec je časová konstanta u obou funkcí cca 300ms a přijde mi to ideální.
Antistick zabírá opravdu až pokud se Vám elektroda přilepí a na krátkodobé
zkraty, kdy zase hned odhoří, funkce nezabírá. U hotstartu jde zase o čas "vypnutí" - přijde mi celkem dobré, že po zapálení je chvilku oblouk silnější.
Zaprvé to pomůže k vytvoření lázně, zadruhé to překlene dobu kdy si
nezkušený svářeč ještě "hledá polohu" :-)
Poznámka: více fotografií a dokonce i nějaké to video ze svařování naleznete v autorově
galerii na webu.
Řezání polystyrenu svářečkou.
Se svářečkou lze řezat jednoduše polystyren. Stačí vypnout hotstart a
antistick. Výkon lze krásně regulovat na bod, kdy se polystyren rychle řeže, ale drát ještě nesvítí. Myslím, že bych ani nemusel používat odporový drát, stačil by asi jakýkoliv zvonkový, ale ještě jsem to nezkoušel.
Nápady pro další vylepšení:
Co by se ještě dalo na svářečce vylepšit?
- měření a stabilizace svařovacího proudu (již popsáno výše).
- nabíječka 12 V a 24 V. V procesoru je místa ještě stále dost :-)
Literatura:
1 Stavěná svářečka s regulací tyristory (web)
2 Regulátor ke svářečce (web)
3 Bezvadný popis problému spínání indukční zátěže (pdf)
4 Vše o řízení tyristorů (pdf)
Konstrukce a text: Tomáš Chvátal
tchvatal@ezop.cz
Tak to je vše. Pokud máte nějaké dotazy, nebo si rovnou chcete něco takového také postavit, můžete se obrátit na autora, jeho e-mailová adresa je uvedena výše. Můžete se například domluvit na dodání naprogramovaného procesoru.
Aktualizace:
Ještě v den vydání tohoto článku se kolem Svářečky z počítače na Svarfóru strhla zajímavá diskuse plná dalších nápadů na vylepšení této konstrukce. Takže pokud vás Svářečka z počítače zaujala, určitě si to nenechte ujít!
Svářečka z počítače?
