Schema aparat de sudura rusesc in cc cu Atmega8

[cristi7521]

Proiectul complet este aici:
http://www.electrik.org/forum/index.php?showtopic=25898

cu traducere
https://translate.google.com/translate?hl=en&sl=auto&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.electrik.org%2Fforum%2Findex.php%3Fshowtopic%3D25898

 

Alimentarea si partea de forta sunt aproximativ aceleasi ca in celalalt post cu invertor de sudura rusesc. Pentru comanda IGBT-uri se poate folosi tot transformator driver ca acolo.
Diferenta este la modulul cu uc3845 care este comandat de un Atmega8. Traducerea cu google nu este prea clara, eu nu am inteles de la inceput ca "filling" este de fapt duty cycle.
Schema este cea de la sfarsitul primului post sau cu negativare si curent mai mare la drivere in postul 6.
Am zis sa deschid discutia despre ea deoarece are cel putin 2 functii deosebite:
-folosire eficienta a transformatorului - functioneaza cu o variatie a inductiei aproape de saturatie ceea ce inseamna numar mic de spire in primar si secundar
(deci putere mai mare obtinuta dintr-un transformator de ferita fata de varianta veche - autorul a folosit E65 material N87 cu 14/5 spire la 50-55KHz);
-mod de lucru cu tensiune mica la iesire 12V - tensiunea mare apare doar pe durata arcului electric (asemanator ca functie http://www.safetac.com.au/vrd.html ).

 

Cum se reduce puterea disipata in miezul de ferita?
1. prin reducerea factorului de umplere al semnalului PWM la aproximativ 20% dupa 3-4 secunde de la intrerupere arcului;
2. oprire PWM  daca nu exista arc pe o durata 3 minute. PWM porneste instantaneu la atingerea electrodului de masa.

 

Alte functii:
- pornire temporizata releu aproximativ 3sec;
- antistick (pentru tensiune mai mica de 9V - oprire pwm);
- hotstart (activ cu arcforce - curent initial 30% mai mare);
- afisaj pentru curent sau alte evenimente;
- supraveghere temperatura cu 2 termistori cu diferite functii - pornire ventilator (40 grade), oprire (la 37), indicare temperatura mare
(la 60) prin licarire display si oprire PWM la 70 grade; 
- buton arcforce - activeaza arcforce - masoara tensiunea pe electrod si modifica automat curentul de sudura la scaderea tensiunii pe electrod sub 14V.

Descriere a functiei arcforce de catre un utilizator :
One of the advantages of the device (with a new firmware) is that the 20-year-old bad electrode itself cooks as good; You can even determine the quality of the 
electrode by observing the board during welding (with ArcF on): good electrode - on the board in welding mode, current readings,
on a bad electrode - frequent or very frequent flashing of various modes - the welder pros from the welding department laboratory 
were pleasantly surprised - cooked with 3-5mm electrodes on various currents 90-180A and modes.

Editat Februarie 15, 2019 de cristi7521

[mac01]

Cred ca se mai poate adauga la schema si citirea curentului de sudare in timpul activ... am vazut treaba asta la un aparat de sudura. Nu ca ar fi utila functia pentru sudor...dar e interesanta.

Se poate folosi bobina de iesire pe post de shunt, modificata schema un pic si reconfigurat softul. Sunt interesat de partea de comanda.....as vrea vreo doua-trei bucati, sa le adaptez la unele aparate......daca mai sunt doritori pentru cablaje....

Nu sunt eu de acord cu softuri in aparatele de sudura...dar pentru distractia mea, am sa incerc sa adaptez o placa de comanda la un invertor.

Editat Februarie 19, 2019 de mac01

[cristi7521]

Modulul de comanda cred ca se poate adapta la orice invertor cu configuratie "2 switch forward".

In topic apar trei versiuni de firmware:
- versiunea initiala are un singur senzor de temperatura;
- a doua versiune suporta doi senzori de temperatura, nimic altceva modificat fata de prima;
- a treia versiune are modificari majore si apare in 2012: adaugare arcforce activare simultan cu hotstart (din topic: interface reworked, anti-stick works more clearly, Arkfors was added, turned on simultaneously with hot start, ArF is displayed. Hotstart also redesigned.)
Curentul la cap de scala se calibreaza din transformatorul de curent (numar de spire) si rezistenta de sarcina a acestuia astfel incat curentul de pe afisaj sa corespunda cu cel masurat cu un sunt, bineinteles cu rezistenta de sarcina corespunzatoare. Pentru 220A rezistenta de sarcina este aproximativ 0.12 ohmi. Curentul minim 30A se calibreaza dintr-un potentiometru, la fel cu rezistenta de sarcina si sunt.
Autorul nu pune la dispozitie codul sursa, doar varianta hex pentru 220A si 180A, dar pe parcursul topicului apar si alte versiuni de amperaj (120A, 140A, 160A..) prin modificarea fisierului hex de catre diversi utilizatori.

Eu am realizat pcb prin metoda clasica cu fierul de calcat.

[The_Reaper]

Salut, ati testat schema,  cum se comporta fata de cea cu cd4093,se poate folosi acelasi transformator ca la cea cu 4093?

[cristi7521]

Modulul de comanda cu cd4093 nu l-am realizat, am facut doar versiunea initiala din celalalt post fara antistick, arcforce, hotstart.

Diferenta la modulul cu atmega8 ar fi ca se poate bobina transformatorul cu mai putine spire in primar, fata de modulul cu cd4093, presupunand aceeasi frecventa.

Rusul recomanda raportul de 2,8-2,9 (14spire primar /5 spire secundar) pentru a functiona invertorul si la o tensiune de 180-190V.

Modulul cu atmega masoara tensiunea de pe iesirea invertorului pe o intrare analogica, deci conteaza raportul de transformare. Cred ca trebuie sa fie in jurul valorii lui 3.

Eu am testat cu raport 3 si 3.25.

Aveam un transformator industrial E65 material 3C85 (ferita slaba in comparatie cu 3C90) cu 12 spire in primar si 4 spire in secundar, transformator lipit. Am spart laturile la unul din E-uri ca sa fac intrefier, le-am lipit la loc, a scazut inductanta de la 1mH la 350uH. A scazut cam mult, dar l-am testat si asa. La 74 Khz  functiona bine.

Frecventa modulului de poate modifica prin schimbarea valorii condensatorului din pin 4 la uc3845. Factorul de umplere la pin 6 trebuie sa ramana 45%. 

Conexiuni modul comanda cu atmega 8 cu restul invertorului:

https://imgur.com/a/Xmpg19b

Fazare transformator curent:

https://imgur.com/a/4cCCHAI

In timp o sa mai adaug si alte informatii utile, sper.

 

[cristi7521]

Cateva completari la schema. In partea de sus a schemei sunt trecute tipurile de IGBT-uri ce se pot folosi.
Autorul foloseste pentru VT5-VT8 FGH80N60, dar spune ca se pot folosi si IRG4PC50W, HGTG20N60A4, HGTG30N60A4, IRGP50B60....
R68 este 1 megaohm.
Oscilograma in colectorul IGBT de jos in care se vede demagnetizarea miezului:
https://imgur.com/a/cvz52Nx

Frecventa este aproximativ 50kHZ, factor umplere 45%, deci 9us on si 11us off pentru IGBT.

Mai jos este un tabel de la Fairchild cu dependenta dintre curentul maxim IGBT si curentul maxim de sudura pentru un raport al
transformatorului de 3.25 in cazul configuratiei 2 transistor forward. Nu este prezentata frecventa.
https://imgur.com/a/ehI1GdH

Sugestie de sursa si de alte componente de putere ce se pot utiliza la invertorul cu Atmega8:
https://www.scribd.com/document/401897260/Power

 

[mcxc]

Ati realizat aparatul si este functional?. Eu am incercat cu FGH40N60 si nu am reusit. Functiona bime in gol, cu o rezistenta de 1Kw era bine, la primul scurt-circuit (flama cu electrodul) se ardea un tranzistor. 

Am realizat varianta prezentata de Nelu65 care functioneaza bine.

Nu am incercat sa pun un transformator cu alt raport de transformare.

As fi interesat de un cablaj facut de rusi, daca mai sunt doritori. Incerc sa caut postarea in care se arata cum sa punem poze si voi posta cablajele facute de mine tot cu toner transfer.

https://imgur.com/TXUMQCS

Aceasta este poza, sper ca este vizibila.

Editat Aprilie 5, 2019 de mcxc

[marin adrian]

Salut

Varianta lui domnul Nelu este funcțională și foarte bună, și eu am un invertor făcut după schemele și lay_ urile domnului Nelu.

Mulțumiri pentru ca a împărtășit cu noi munca dansului. 

Dar trebuie sa nu uitați ca aceste scheme au fost puse cap la cap de domnul Ciby, acesta a testat mai multe tipuri de miezuri ferita, datorita dansului exista topicul     invertor sudura rusesc    

Țin sa precizez ca am ars cam 5 pachete de electrozi pe puțin, și la ce radiatoare am pus, ce coolere, diode, igbt, Sudez cu 3.25 continuu  fără sa mint cu ceva. 

Respectele mele pentru domnul cybi, sănătate multa și forță de muncă. 

Scuze dacă poluez dar am simțit nevoia. 

 

[cristi7521]

@mcxc, posibil IGBT-urile sa se fi ars din cauza comenzii (tensiune comanda/blocare necorespunzatoare) sau transformator fazat necorespunzator.
Am pus mai jos poze cu modulul de comanda si placa de forta cu care am testat. Amplasarea pieselor este asemanatoare cu Telwin. 
Ca puncte slabe la invertorul cu Atmega 8 ar fi:
- sursa care are mai multe infasurari, este realizata cu un integrat specializat din seria TOP24x mai greu de realizat deoarece necesita o bobinare ingrijita.
- capabilitatea limitata a driverului HCPL3120(3180) de a comanda IGBT-uri cu capacitate/incarcare mare in poarta;
- numarul mare de fire care pleaca de la modulul de comanda - vreo 8 perechi, unele fire duc chiar in zona cu tensiune de retea (la optocuploare);
Eu nu am folosit sursa rusului cu TOP24x, am folosit uc3845 si un mosfet la 600V, recuperat. Am adaugat o infasurare pentru alimentarea uc3845.
Am folosit un IGBT pe ramura, tensiune comanda ON/OFF +13V/-5V aproximativ. Curentul maxim l-am reglat la 145A, diode 2 direct, 3 invers de tipul FFH50US60.
Transformatorul am spus mai sus 12 spire primar, 4 secundar (2 infasurari de 4 spire in paralel). Am testat initial la 83KHz si apoi la 74KHz.
Cand am testat erau doar cateva grade, radiatoarele IGBT-urilor (radiatoare de procesor) nu au depasit 40 grade, cel al diodelor a ajuns la 70 grade si a oprit generatorul PWM.

A repornit la scaderea temperaturii pe radiatorul diodelor de putere. Am testat de mai multe ori la curentul maxim.
Erau de preferat diode de 200 sau 300v in locul FFH50US60( 600v), au caderea de tensiune mai mica si disipa mai putin, crescand factorul de utilizare al aparatului.
Transformatorul nu cred ca a depasit 35 de grade.
Arcforce nu am reusit sa activez, am folosit un electrod bazic de 3.2 care statea de cativa zeci de ani printr-un dulap, dar nu am putut sa topesc decat putin din el. Chiar daca am dat curentul la maxim se lipea, de vreo 2 ori nu l-am mai putut dezlipi, a intervenit antistick-ul si a oprit generatorul PWM.
Poze https://imgur.com/a/zyBUpls

 

[CIBY2]

Imi place cum l-ai realizat. Doua mici obiectii: 1. Evita soriceii de plastic la fixarea trafului final. Temperatura bobinajului este posibil sa ii topeasca, si 2. Subdimensionarea radiatorului diodelor finale. Mai bine le montai si pe astea pe radiatoare de procesor.

 

[mac01]

Am vazut multe aparate de sudura cu traful prins cu soricei de placa...dar traful era pozitionat invers iar soriceii prindeau miezul de placa, nu aveau atingere cu bobinajul. Oricum traful se fixeaza de obicei prin lipirea secundarului...secundar care asigura si fixarea mecanica a carcasei...soricelul de obicei este pus ca sa fixeze miezul..in caz ca are ceva joc in carcasa. 

Radiatorul diodelor mi se pare destul de generos...iar temperatura de 70gr este ok...am reparat invertoare la care temperatura diodelor se ducea si la 100gr...radiator subdimensionat din lipsa de spatiu.

Editat Aprilie 6, 2019 de mac01

[mcxc]

Multumesc pentru raspuns. Eu am realizat prima varianta. Ulterior au aparut si variante cu totem-pole. 

[pop_ady44]

Am incercat sa descarc proiectul complect, dar nu il gasesc, sau nu ma descurc eu .

Rog pe careva care l-au executat(descarcat ) sa ma ajute si pe mine .

Multumesc.

Editat Aprilie 7, 2019 de pop_ady44

[cristi7521]

@mac01, asa am vrut sa prind transformatorul cum ai spus mai sus, dar acesta avea si primarul si secundarul de aceeasi parte a tolelor, deci nu am avut alta solutie.

Initial era prins cu pinii carcasei pe pcb.

https://imgur.com/a/WtW7A3T

Radiatorul are 12cm lungime, 7cm inaltime si 6 aripioare de 2,5cm inaltime, fara baza (grosime baza 1cm). Era bine daca avea aripioarele mai dese si putin mai inalte.

Daca o sa ma hotarasc sa ii fac carcasa, o sa il mai trec printr-o serie de teste. Mai am unul in carcasa si un pfc in lucru. PFC a functionat cu sarcina de aproximativ 3KW, dar a pocnit cand am vrut sa sudez pe el (am ars 2 perchi de mosfeti).

[nel65]

La U1 si U2 ,nu s-ar putea folosi comutatoarele S1 si S2 spre masa ,paralel pe emitor colector din optocuploare ,fara a mai folosi optocuploarele ?