Zpravy

Ultra-budget bodové svařování lithiových baterií doma / Habr

V životě každého „rádiového zabijáka“ nastane chvíle, kdy potřebujete svařit několik lithiových baterií dohromady – buď při opravě baterie notebooku, která je stará, nebo při montáži napájení pro jiné plavidlo. Pájení “lithia” 60wattovou páječkou je nepohodlné a děsivé – trochu se přehřejete – a v rukou máte kouřový granát, který je zbytečné hasit vodou.

Kolektivní zkušenost nabízí dvě možnosti – buď jít na smetiště hledat starou mikrovlnku, roztrhat ji a získat transformátor, nebo utratit spoustu peněz.

Kvůli několika svarům ročně se mi nechtělo hledat transformátor, viděl jsem ho a převíjel. Chtěl jsem najít ultralevný a ultrajednoduchý způsob svařování baterií pomocí elektrického proudu.

Výkonný nízkonapěťový stejnosměrný zdroj dostupný všem – to je obyčejný použitý. Autobaterie. Jsem ochoten se vsadit, že už to máte někde ve spíži nebo že to má váš soused.

Navrhuji – nejlepší způsob, jak získat starou baterii zdarma, je

čekat na mráz. Přistupte k chudákovi, jehož auto nejde nastartovat – brzy poběží do obchodu pro novou novou baterii a starou vám dá zadarmo. V mrazu nemusí stará olověná baterie dobře fungovat, ale po nabití doma na teplém místě dosáhne své plné kapacity.

Ke svařování baterií proudem z baterie budeme potřebovat dodávat proud v krátkých pulsech v řádu milisekund – jinak nám nevznikne svařování, ale vypalování děr v kovu. Nejlevnějším a nejdostupnějším způsobem spínání proudu 12voltové baterie je elektromechanické relé (solenoid).

Problém je v tom, že běžná 12voltová automobilová relé jsou dimenzována na maximálně 100 ampér a zkratové proudy při svařování jsou mnohonásobně vyšší. Existuje riziko, že se kotva relé jednoduše svaří. A pak jsem v rozlehlosti Aliexpressu narazil na startovací relé motocyklů. Myslel jsem, že pokud tato relé vydrží mnohotisíckrát startovací proud, pak budou vhodná pro mé účely. Co mě nakonec přesvědčilo, bylo toto video, kde autor testuje podobné relé:

Moje relé bylo zakoupeno za 253 rublů a dorazilo do Moskvy za méně než 20 dní. Charakteristika relé z webu prodejce:

Určeno pro motocykly s motorem 110 nebo 125 ccm
Jmenovitý proud – 100 ampér po dobu až 30 sekund
Budicí proud vinutí – 3 ampéry
Hodnoceno pro 50 tisíc cyklů
Hmotnost – 156 gramů

Potěšila mě kvalita jednotky – pod kontakty byly instalovány dva poměděné závitové spoje, všechny vodiče byly vyplněny směsí pro odolnost proti vodě.

Rychle jsem sestavil „zkušební stojan“ a sepnul kontakty relé ručně. Drát byl jednožilový, o průřezu 4 čtverce a odizolované konce byly fixovány svorkovnicí. Pro jistotu jsem jednu ze svorek baterie vybavil „bezpečnostní smyčkou“ – pokud by se kotva relé rozhodla spálit a způsobit zkrat, měl bych čas svorku z baterie vytáhnout pomocí této lano:

Testy ukázaly, že stroj funguje dobře. Kotva klepe velmi hlasitě a elektrody dávají jasné záblesky; relé se nespálí. Abych nepromarnil niklový proužek a necvičil na nebezpečném lithiu, potrápil jsem čepel papírnického nože. Na fotografii vidíte několik vysoce kvalitních bodů a několik přeexponovaných:

Přečtěte si více

Koupit krůtí drůbež BIG-6 v Izobilny, ve Stavropolu.

Přeexponované tečky jsou také viditelné na spodní straně čepele:

Jdeme dál. Jak ukázal experiment na čepeli, není možné dodržet požadovanou délku pulsu pro svařování ručně, ovládání musí být provedeno pomocí hodinového tlačítka nebo na mikrokontroléru.

Nejprve jsem postavil jednoduchý obvod s výkonným tranzistorem, ale rychle jsem si vzpomněl, že solenoid v relé chce spotřebovat až 3 ampéry. Prohrabal jsem se v krabici a našel náhradní tranzistor MOSFET IRF3205 a načrtl s ním jednoduchý obvod:

Obvod je docela jednoduchý – ve skutečnosti MOSFET, dva odpory – 1K a 10K a dioda, která chrání obvod před proudem indukovaným elektromagnetem, když je relé bez napětí.

Nejprve obvod vyzkoušíme na fólii (radostným cvaknutím propálí několik vrstev), poté ze skrýše vyjmeme niklovou pásku pro připojení sestav baterií. Krátce stiskneme tlačítko, ozve se hlasitý záblesk a prozkoumáme vypálenou díru. Poškozen byl i zápisník – spálený byl nejen nikl, ale i pár listů pod ním :)

Dokonce ani páska svařená ve dvou bodech nemůže být oddělena rukou.

Schéma očividně funguje, jde o doladění „rychlosti závěrky a expozice“. Pokud věříte pokusům s osciloskopem stejného kamaráda z YouTube, od kterého jsem odposlouchával nápad se startovacím relé, tak rozbití armatury trvá asi 21 ms – od této chvíle budeme tančit.

Uživatel YouTube AvE testuje na osciloskopu rychlost odpalování startovacího relé ve srovnání s SSR Fotek

Doplňme obvod – místo ručního mačkání tlačítka svěříme počítání milisekund Arduinu. Budeme potřebovat:

Samotné Arduino – Nano, ProMini nebo Pro Micro to zvládne,
Optočlen Sharp PC817 s odporem omezujícím proud 220 Ohm – pro galvanické oddělení Arduina a relé,
Modul snižování napětí, například XM1584, pro přeměnu 12 voltů z baterie na 5 voltů bezpečných pro Arduino
Dále budeme potřebovat odpory 1K a 10K, potenciometr 10K, nějakou tu diodu a jakýkoli bzučák.
A nakonec budeme potřebovat niklovou pásku, která se používá ke svařování baterií.

Nahrajeme nějaký jednoduchý kód do Arduina:

Pár důležitých slov o bezpečnosti:

Při svařování mohou mikroskopické cákance kovu létat do stran. Nepředvádějte se, noste ochranné brýle, stojí tři kopejky.
Navzdory napájení může relé teoreticky „shořet“ – kotva relé se roztaví do bodu kontaktu a nebude se moci vrátit zpět. Získáte zkrat a rychlé zahřátí vodičů. Předem si promyslete, jak v takové situaci vytáhnete koncovku z baterie.
V závislosti na nabití baterie můžete získat různé stupně svařování. Abyste předešli překvapením, nastavte délku svařovacího impulzu na plně nabitou baterii.
Předem si promyslete, co uděláte, když uděláte díru do lithiové baterie 18650 – jak chytnete horký prvek a kam ho hodíte, aby vyhořel. S největší pravděpodobností se vám to nestane, ale je lepší se předem seznámit s videem o důsledcích samovznícení 18650. Připravte si minimálně kovový kbelík s víkem.
Sledujte nabití své autobaterie, nedovolte, aby byla silně vybita (pod 11 voltů). To není dobré pro baterii a nepomůže to ani vašemu sousedovi, který si v zimě nutně potřebuje „rozsvítit“ auto.