RUUの不定期日記Neo

車・PC・電気電子工作や改造系の趣味日記です。

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トランスの改造はちょっと後回しにして、先に制御回路を作ります。

簡単に言えば1次側のAC100Vを一定時間ONにするスイッチ回路です。
秋月のソリッドステートリレーキットが便利なので今回はこのキットの部品をそのまま流用。

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スポット溶接の工業的手順を調べてみると、(1)電極-材料間の加圧、(2)予熱、(3)溶接パルス(1~2回)、(4)焼戻し、(5)ホールド(冷却) (6)電極開放 のような順序でそのうち(2)~(4)が電流を流す工程です。
DIYなのであまり難しく考えても仕方ないですし押圧は手作業で適当にやることになりますから、通電に関しても適当な通電時間(50Hzのサイクル数=パルス幅)を任意の回数繰り返すようにして、溶接材にあわせたパターンを選択できるようにしておこうと考えています。

トライアックは600V/25A品のBTA24-600CWRGです。
溶接用トランスの1次電流は10A以上になると思われますが、実使用ではせいぜい1秒かそこらの通電時間になると予想しているのでヒートシンクは小型の物でとりあえず様子を見てみます。
フォトトライアック(MOC3041)はゼロクロス動作で出力側ACの負荷電圧が0ボルト付近になってからON/OFFするためノイズが少なく、溶接時の交流サイクルもきっちり制御できるので交流スポット溶接の制御には向いているのではないでしょうか。

回路図
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マイクロコントローラはPIC16F688、入力は溶接スイッチで1ピン、パルス幅設定に3ピン、パルス回数設定に2ピン。出力はSSR制御用に1ピン、通電モニターLEDに1ピンを割り当てています。
完成までパルス時間などの調整に何度かプログラム変更をすることになるのでICSPコネクタも付けておきます。

溶接のトリガースイッチはフットスイッチを使う予定です。念のためRC回路で波形を鈍らせたうえでシュミットトリガのRA2入力で受けることにしました。

手元のタクトスイッチで短時間ONにした時のRA2入力波形です。5ms以内のチャタリングならほぼ問題なさそうです。

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パルス幅は暫定的に 50ms/100ms/200ms/400ms/800ms/1.5s/5.0s からロータリースイッチで選択。数値は溶接実験を進めて調整する予定です。
ロータリースイッチによるパルス幅選択結果はダイオードマトリクスでBCD(下位3桁)にエンコードしてPICに入力します。
パルス繰り返し回数は1/2/3回いずれかを選択。
どのモードの通電中でもトリガースイッチをオフにすればSSRも即時オフになるようにプログラムしております。

PIC(PIC16F688専用)のプログラムHEXファイルは こちら(MOT01.HEX 2.5kB)  。※もしご利用になって不具合があったとしても当方関知しませんので、ええ。

基板はこんな感じで。
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設定値:パルス幅=100(ms)、パルス回数=2 で制御出力の波形をチェックしてみます。

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設定通りで問題ないですね

次にパルス幅=50(ms)、パルス数=2 のAC出力波形を見てみましょう。

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50Hzで2.5サイクル(=50ms)の出力が2回観測できました。
SSRがゼロクロスなのでAC出力のサイクル数がきっちりカウントできて気持ちが良いです(^^

パルス幅=100(ms)、パルス1発では

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ぴったり5サイクルの出力となりました。


つづく

関連記事:

このところ愛車のiQを運転する機会がめっきり少なくなったので、普段はバッテリーのターミナルを外しておくようにしています。
ですがこれだと、いざ乗ろうというときにターミナルを付けてボルトをスパナで締めて…というのも案外面倒くさいものです。

ツマミをくるっと回すだけでバッテリーのON/OFFが切り替えできるターミナルがあるということでとりあえず試してみました。

ちなみにiQのバッテリーターミナルはDサイズなのでD端子用のカットオフターミナルを注文しました。
何件か調べてみて楽天の琉球村さんが一番安かったです。税込702円送料無料(ヤマトネコポスで発送の翌々日に届きました)。
取付自体は特に難しいこともなく、旧ターミナルを外して代わりにカットオフターミナルに付け替えるだけでOKです。

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ただし車体ケーブル側の取り付けネジが付属していないので、元のターミナルに接続されていたものを流用するか、φ6~8程度のボルト&ナットを別途用意する必要があります。

写真のように、ノーマルのターミナルより長くなるので、エンジンルームに余裕が無いような車種だと取り回しが難しくなるのでご注意。

ツマミ(ネジ)を右に締め込むと導通、左に緩めると接点が離れてオフになるように出来ています。





今年最初の工作はスポット溶接機の自作です。
電池のタブ溶接や金物の修理など、あったらいいなと思いつつハンダ付けやアーク溶接機でごまかしてきました。
去年ヤカンの取っ手修理にアーク溶接で大穴を開ける大失敗をしてから真剣に自作を考えていたのですけど(笑
いわゆる抵抗溶接という方法での自作例ですと巷ではコンデンサを使った直流式やトランスを使った交流式があるようで、どちらも電極を被溶接材料に押し当てて大電流を流すことで溶接するという原理であります。

年末に古い電子レンジが入手できたので、中身の高圧トランス(MOT)を巻きなおして溶接機に再利用してみたいと思います。

最近の電子レンジで50/60Hz兼用のものはインバーター方式でMOTが使われていません。
たいていレンジに回路図が貼ってあるので「高圧トランス」が記載されているものか、古めのレンジで50Hz専用(または60Hz専用)と書かれているものならMOT搭載でしょう。

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98年式のシャープRE-Z7-H5P、50Hz専用でMOTが使われています。ちなみに60Hz用の型番はRE-Z7-H6Pとなります。

バラして取り出したパーツ類。

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トランスとヒューズ・ノイズ対策回路を再利用します。
タイマーのダイヤルに使われているLEDとロータリーエンコーダの組み合わせはそのまま別の工作に使えそうですね。
モーターとファンも何かに使いましょう。さすがにマグネトロンを使う工作は無いかな~

MOTの2次側コイルを除去します。
ノコギリで切り落として、コア中に残った電線は無理やり引っこ抜きました。
コイルがニスで固められていたので取り出しにはかなり苦労しました。

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他の方の作例をみると1次コイルと2次コイルの間にある磁気シャントコアを除去する場合とそのまま残す二通りがあるようです。
元々は2次側の電流が増えると2次電圧を降下させる働きを持たせるための仕組みだそうですが、スポット溶接のように短時間通電ならあえて抑制することもないだろうと考えて、今回は2次コイルと一緒に外してしまいました。

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溶接機用に改造するために二次側に太いケーブルを2~3ターン巻いて、2~3ボルト数百アンペアの出力とする予定。
肝心のケーブルが入手できていないので今回はここまで。
次は半導体リレーと溶接時間・パターン制御の回路部分を作っていきます。
具体的には溶接材料に応じて通電時間とパルス回数を設定できるようにと考えています。

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