Bezpieczna i niskonapięciowa zgrzewarka kondensatorowa CD Welder, część 2

Zgrzewarka kondensatorowa składa się z trzech głównych modułów elektronicznych: zasilacza odpowiedzialnego za ładowanie kondensatorów, modułu sterownika wyznaczającego moment, w którym napięcie jest przykładane do końcówek zgrzewających oraz banku modułów magazynowania energii, zwykle składającego się z około 10 modułów połączonych wspólną parą szyn zbiorczych. Moduły zawierają kondensatory magazynujące i MOSFET-y.

Dzięki modułowemu podejściu można nie tylko skalować system do swoich potrzeb, ale także obniżyć koszt PCB. Montaż urządzenia jest stosunkowo prosty. Budujesz i testujesz moduły, montujesz je w obudowie, wykonujesz końcówki spawalnicze i kable, a na koniec łączysz wszystko ze sobą.

Budowa

Pierwszym krokiem w budowie zgrzewarki CD Welder jest montaż modułu zasilacza, modułu sterownika oraz kilku modułów magazynowania energii (ESM). Każdy z nich jest zbudowany na innej płytce drukowanej, ale wszystkie mają ten sam rozmiar 150 mm × 42,5 mm.
Zaczniemy od modułu zasilania. Jego płytka drukowana jest oznaczona kodem 29103221.

Zacznij od przylutowania jedynego kondensatora ceramicznego SMD (100 nF) w pobliżu układu scalonego stabilizatora MC34167. Następnie zamontuj wzmacniacz prądu INA282 w obudowie SMD (SOIC). Zwróć uwagę na jego kierunek montażu. Przed przylutowaniem układu upewnij się, że jego pierwsza nóżka jest skierowana tak, jak pokazano na schemacie montażowym, a następnie sprawdź, czy podczas montażu nie powstały mostki.

Następnie zamontuj wszystkie rezystory i diody (z wyjątkiem diody D1). Paski oznaczające katody diod powinny być skierowane tak, jak pokazano na rysunku. Wyższy rezystor bocznikowy pozostaw na koniec. Używane są trzy różne typy diod: 1N4148, 1N4004 i Zenera, więc nie należy ich pomylić.

Jeśli używasz zasilacza DC, który może dostarczyć prąd co najmniej 5 A, możesz użyć wartości pokazanych dla ładowania 5 A. W przeciwnym razie należy pozostać przy ładowaniu prądem 2 A.

Teraz należy zamontować jedyny tranzystor zgodnie z rysunkiem, a następnie wszystkie kondensatory. Wiele z nich nie jest spolaryzowanych, a te, które są spolaryzowane (elektrolityczne) mają dłuższe dodatnie wprowadzenia skierowane w stronę padów po prawej stronie.

Należy pamiętać, że chociaż można użyć kondensatorów MKT 100 nF, wielowarstwowe kondensatory ceramiczne również będą wystarczające.

Następne w kolejności montażu są złącza. Na płytce są dwa zaciski śrubowe, spolaryzowane gniazdo dla diody LED sygnalizującej ładowanie i gniazdo 2×5 pinów do podłączenia innych modułów. Upewnij się, że zaciski śrubowe mają otwory na kable skierowane na zewnątrz płytki.

Zamontuj diodę 6TQ045-M3 (D1) blisko płytki, dociskając ją całkowicie przed zagięciem wyprowadzeń i lutowaniem. Zamontuj również zaciski bezpiecznika (wypustkami na zewnątrz) i bezpiecznik, wzmacniacz operacyjny LM358 i potencjometr regulacji napięcia liniowego 10 kΩ.

Teraz zamontuj stabilizator LM7815 i przymocuj mały radiator za pomocą śruby, podkładki sprężystej i nakrętki, ponieważ układ ten nagrzewa się podczas pracy.

Na płytce należy zamontować cewkę toroidalną 220 μH, a następnie stabilizator MC34167. Wymaga on również małego radiatora, takiego jak Altronics H0625 z tuleją izolacyjną i podkładką silikonową. Radiator należy zamocować do stabilizatora za pomocą śruby M3, podkładki gwiazdowej oraz nakrętki.

Płyta sterowania

Zacznij od zainstalowania wszystkich rezystorów i diod, sprawdzając, czy diody są ustawione we właściwej orientacji. Następnie zamontuj cztery układy czasowe NE555, z oznaczeniami pinu pierwszego po lewej stronie.

Następnie zamontuj wszystkie kondensatory ceramiczne MKT i elektrolityczne. Zwróć uwagę na użycie dwóch różnych typów kondensatorów 1 μF, a także różnych typów kondensatorów 220 nF. Dłuższe (dodatnie) wyprowadzenia kondensatorów elektrolitycznych mają zostać umieszczone w otworach oznaczonych znakiem + na warstwie opisowej PCB.

Teraz zamontuj mały tranzystor, zgodnie z rysunkiem, a następnie potencjometr 100 kΩ oraz złącza 2-stykowe i 10-stykowe.

Jeśli chcesz umożliwić wybór trybu dwuimpulsowego, wykonaj kabel z przełącznikiem na jednym końcu i wtyczką na drugim, umożliwiającą podłączenie do CON8. Alternatywnie można zamontować zworkę na CON8 i trwale ustawić tę opcję, tak jak my to zrobiliśmy.

Moduły magazynowania energii

Płytki ESM są oznaczone kodem 29103223. Prawdopodobnie na tym etapie wiesz już, ile potrzebujesz kondensatorów i już wcześniej dokonałeś ich zakupu. Zasadniczo na płytkę przypadają trzy kondensatory, ale niektóre zalecane konfiguracje wymagają dwóch. Należy wówczas zamontować dwa najbliżej złączy.

Zacznij od zamontowania rezystorów i kondensatorów do montażu powierzchniowego. Upewnij się, że kondensatory 100 nF są zamontowane po obu stronach sterownika MOSFET (IC8). Następnie przylutuj go, uważając, aby nie zewrzeć żadnych nóżek (możesz usunąć wszelkie mostki za pomocą pasty topnikowej i plecionki lutowniczej).

Następnie zamontuj diodę flyback RFN20NS (D9) na płytce drukowanej. Łatwiej jest najpierw rozprowadzić cienką warstwę topnika na wszystkich polach. Konieczne będzie dostarczenie dużej ilości ciepła do płytki drukowanej. Zacznij od przylutowania dwóch anod, a następnie przylutuj główny korpus diody. Taki sposób powinien umożliwić wykonanie dobrego połączenia lutowanego bez nadmiernego grzania komponentu i laminatu.

Następnie zamontuj dwa MOSFET-y, przycinając na krótko ich wyprowadzenia. Ich radiatory muszą być skierowane na zewnątrz płytki, a nóżki źródła i drenu łączą się z dużymi obszarami miedzi. Połączenia te będą narażone na bardzo wysokie impulsy prądowe, więc podczas lutowania należy bardzo dobrze rozgrzać zarówno nogę komponentu jak i miedziany pad na płytce PCB, oraz dosunąć rozsądną ilość cyny, aby utworzyć solidne połączenia zapewniające dobry kontakt elektryczny.

Teraz zamontuj złącze 2×5 pinów, blok zacisków i wreszcie kondensatory. Upewnij się, że ich dodatnie strony są skierowane we wskazanym kierunku, a ujemne są zwrócone przeciwnie. Odwrócenie polaryzacji kondensatorów doprowadzi bez wątpienia do sporej eksplozji!
Zmontuj tyle modułów ESM, ile potrzebujesz i po ich przetestowaniu, przejdź do montażu końcowego.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie

Kup teraz