Schema aparat de sudura rusesc in cc cu Atmega8

[cristi7521]

Arhiva cu fisiere

http://www.mediafire.com/file/aw1h6aglwfwiqgo/atmega8.zip/file

Versiunea initiala avea optocuploare pentru butoane, care probabil nu erau pe pcb. Versiunile ulterioare au butoanele pe pcb si nu au optocuploare.

Pcb-ul pentru modulul de comanda cu Atmega contine o eroare la potentiometru semireglabil, trebuie taiat un traseu.

[pop_ady44]

Multumesc ,

Acuma sa prind timp liber sa execut lucrarea.

[cristi7521]

Am adaugat din nou arhiva cu:
-  fisierele lay.
- date despre infasurari la transformatorul de la sursa cu TOP244 - flyback.
- fisierele firmware pentru invertor de 140A, 160A, 180A, 200A, 220A si poze setari fusebits.
- o schema simpla de programator pe portul serial si software Ponyprog cu care se poate programa Atmega8a
http://www.mediafire.com/file/cvk4i8krkkvs2ff/invertor-atmega8-pcb-prog-flybac-transformer.zip/file

 

[pop_ady44]

Multumesc .

Mare domn .

[nel65]

Varianta dupa care e posibil sa lucrez eu ,daca ma hotarasc sa-l fac vreodata ,e asta redesenata de mine .Cred ca e mai clara...

atmega8_V1.pdf

Editat Aprilie 13, 2019 de nel65

[cristi7521]

Pentru cei care nu au mai facut teste pe invertoare de sudura nu recomand modificarea schemei, raportul de 3 la transformator asigura o amorsare usoara a electrodului si permite folosirea aparatului la tensiune slaba sau folosirea cu prelungitor. Raportul numar spire primar/nr. spire secundar = 3 l-am vazut folosit si in alte scheme de invertoare.
Schema pare bine proiectata deci recomand constructia ei fara modificari.

 

Transformatorul flyback pentru TOP244 trebuie sa aiba inductanta de aproximativ 1100uH.
Daca folositi miezul recomandat trebuie realizat un intrefier de 0.8mm, daca folositi alt miez se va ajusta intrefierul atfel incat sa obtineti inductanta specificata.
Sursa se va testa separat, cu o incarcare minima pe tensiunile din secundare. Se vor pune rezistente pe fiecare iesire 2k-3k pentru cele 2 tensiuni de 16V
si 100-150 ohmi pe tensiunea de 14V. Se vor masura tensiunile. Se va modifica rezistenta de pe tensiunea de 14V la 6-10 ohms. Se vor masura din nou tensiunile.
Cele 2 tensiuni de 16V or sa fie diferite, dar trebuie sa se incadreze in intervalul 14V-19V.

 

Transformatorul de forta trebuie sa aiba intrefier de 0.1mm - se pune o foita de coala A4 intre cele 2 E-uri ale transformatorului de ferita.
Pentru 50Khz si miez ferita de la miva...  se poate folosi E70 cu 15-16 spire in primar si 5 spire in secundar.
Am presupus calitate mai slaba a feritei decat N87, cea folosita de rusi. Daca ferita este de calitate se poate merge pe frecventa mai mica sau spire mai putine.
Pentru usurinta bobinajului se poate folosi sarma de 2mm diametru (intre 1,8-2,2mm), se bobineaza 2 straturi pentru primar si 2 straturi pentru secundar cu izolatie
intre ele. Bobinajul ar fi cam asa:
- primul strat - primar  16 (sau 15) spire;
- al doilea strat - primar, acelasi numar de spire, capetele puse in paralel cu cealalta infasurare;
- izolatie primar - secundar;
- al treilea strat secundar 15 spire (3 fire bobinate simultan  x 5 spire)
- al patrulea strat - secundar 15 spire (3 fire bobinate simultan  x 5 spire)
Se obtine un transformator cu 2 fire de 2mm in primar si in secundar cu 6 fire de 2mm. Am dat doar un exemplu de bobinare, se poate folosi si sarma de alt diametru sau tabla de Cupru.
Inductanta transformatorului trebuie sa fie in domeniul 600uH-1.2mH. Inductanta de scapari ar fi bine sa fie de maxim 5uH (rusii zic maxim 10uH).
Aceasta se masoara scurtcircuitand secundarul si masurand inductanta primarului. 

 

Inductanta de iesire (L1 schema sfarsit post 1) - rusul a folosit toroid sendust, un material de calitate, mai scump. Cu astfel de material se obtine o inductanta care isi pastreaza valoarea si la curenti mari, deci o variatie mai mica de curent si o sudura mai buna.
Ceilalti utilizatori au folosit miez din pulbere de fier. Acesta are o caracteristica mai cazatoare cu cresterea curentului, dar e mai ieftin  (materiale -26 si -52 de la micrometals).
Majoritatea au folosit T225-52B, dar se poate si T225-26B, sau cate 2 miezuri T200 sau T225 lipite, bobinate impreuna. Se bobineaza 10-11 spire pentru maxim 160A, 9 spire pentru 180-200A.
Se poate vedea in poze ca marimea bobinei este asemanatoare ca dimensiune cu transformatorul de putere.

Nu realizati bobina din U-uri de ferita de la transformatoare de linii de TV!!!
Am testat o bobina realizata pe un H facut din 2 U-uri de la un transformator de linii alb negru romanesc. Cu 4 spire (inductanta 4uH) se satura la aproximativ 160A.
Daca se pun mai mult de 4 spire se satureaza la curenti mai mici, ceea ce conduce la variatii mari de curent prin sarcina (electrod) si prin IGBT-uri.

Componentele R73 si R74 (schema sfarsit post 1) sunt termistori NTC asemanatori cu cei din sursele de calculator, dar mai mari in diametru. In schema sunt folositi 2 buc 10ohm 20mm diametru. Pot fi inlocuiti cu rezistoare bobinate de 15-47 ohmi la 5-10W.

Ventilatorul trebuie sa fie de 120mm si minim 5-6W, deci un curent minim de 0,4A pentru 12V.

Componentele din secundarul transformatorului de forta notate cu 181 sunt varistori de 180V. Pot fi inlocuiti cu diode transil bidirectionale de 180V, preferabil 1,5KW (1.5KE180CA).
Sunt obligatorii daca diodele redresoare sunt de 200V. Pentru diode de peste 300V probabil pot lipsi.

Diodele D15, D16, D17 pot fi inlocuite cu diode de 60A si 200V-400V(60APU04, 60APU02, STTH6003,...) montate astfel:
- pentru 140A 2buc(in locul D15) + 2buc( in locul D16 si D17);
- pentru 160A 2buc + 3buc;
- pentru 180A-200A 2buc(sau 3) + 4buc.

 

[nel65]

Ce relevanta are respectarea inductantei primarului trafo final ?  De ce trebuie intrefier la acest traf? 

 

In legatura cu conductorul folosit la bobinajul primar ,pentru usurinta babinarii ,normal ca e simplu de bobinat cu conductor de 2mm (3.14mm2),in doua fire are 6.28 mm2,insa e cea mai paguboasa alegere.Din cauza efectului pelicular ,din cei 6.28 mm2 ,mai raman vreo doi ,nu calculez acum .La 50 KHz ,adancimea de patrundere e de doar vreo 0.3 mm de la suprafata conductorului.Nu recomand bobinarea decat cu fire mai subtiri si mai multe.Concret

 

Personal ,folosesc schema pusa mai sus de mine ,dar putin modificata, pentru  afisaj  catod comun.Trafo final cu 11 spire din 25 fire de 0.5-0.6mm diametru la primar si 3.5 spire la secundar ,platbanda de 28 mm2 din platbanda de 0.7mm si 40mm latime,carcasa fiind facuta de mine.raportul este de 3.14.Cablaje de la china.

 

La celelalte invertoare construite de mine am folosit raportul de 3.67 (11sp in primar si 3 spire la secundar).La toate invertoarele (cu exceptia unuia singur ),am folosit 4 miezuri EE70 cu sectiunea de 1352 mm2

 

Dupa ce termin primul exemplar cu atmega ,pun concluzii si video

[cristi7521]

Pe scurt adaugarea intrefierului permite reducerea numarului de spire in primar, rusii vorbeau de o scadere cu 20-30%.
Pentru convertorul forward, variatia inductiei pe curba B-H arata ca in figura de mai jos (Figure 16).

Se observa ca B variaza intre Br (remanent sau rezidual) si Bmax (Bmax trebuie mai mic ca Bsat)
Br inductia remanenta poate fi chiar 200mT, de exemplu K2006 Kaschke. La alte ferite Br este aproximativ 100mT, exemplu TDK PC40 
Bmax ar trebui sa fie maxim 350mT-400mT, deci daca folosim K2006 cu Bmax 350mT si Br 200mT atunci DeltaB poate sa fie maxim 150mT.
In cel de al doilea grafic se vede curba B-H pentru o ferita la care se adauga intrefier.

Se observa ca Br scade spre foarte mult, valoarea depinde de dimensiunea intrefierului.
Presupunand ca Br devine 50mT, in aceleasi conditii de mai sus pot folosi un DeltaB maxim de 300mT.
DeltaB mare conduce la numar de spire mai mic in primar, bineinteles pierderile in miez cresc, deci trebuie racire mai puternica.

Efecte intrefier (creste inductanta de scapari): creste curentul de magnetizare, creste curentul prin diodele de resetare a miezului,
scade curentul prin IGBT-uri in caz de scurtcircuit pe iesire fata de cazul fara intrefier (?? nu sunt sigur).

Editat Octombrie 14, 2019 de cristi7521

[iop95]

Bmax la 0.35T pentru o ferita este destul de riscant... in cazul unei suprasarcini se poate ajunge usor la Bsat si explozia e garantata.

Evident ca se poate folosi Bmax=0.35T dar riscurile de defect cresc exponential... pentru aparate ieftine, de uz caznic mai ales.

Intrefierul reduce curentul de scurt prin cresterea inductantei de scapari dar cresc supratensiunile de comutatie.

Forward, desi nu folosesc bine miezul (doar cadranul I) are marele avantaj ca elimina riscul de scurt direct prin tranz. (erori in comanda / dead time prea mic in anumite conditii/etc.)

[nel65]

Deci ,inteleg ca daca o sa introduc un intrefier ,o sa maresc pierderile in miez ,acesta va trebui racit suplimentar,iar in urma reducerii numarului de spire ,Bmax va creste la mai mult de 0.3T,ceea ce e sinucidere in cazul feritelor,totul avand ca scop reducerea spirelor la primar  si ,evident ca si la secundar ,pentru pastrarea raportului de transformare.

 

De ce mi-as dorii asa ceva ?!!!

[cristi7521]

Spire mai putine intr-o carcasa inseamna sarma mai groasa, deci putere mai mare obtinuta din acelasi transformator.
Pentru cazul de mai sus cu ferita k2006 daca aleg DeltaB = 150mT si nu am intrefier (pot calcula numarul de spire) Bmax va fi 350mT (Br + DeltaB).
Daca pun intrefier 0.1mm cu acelasi DeltaB = 150mT, deorece Br scade la 50mT voi avea Bmax de 200mT.
Pierderile in miez vor fi aceleasi, numarul de spire acelasi, miezul se incalzeste la fel comparativ cu varianta fara intrefier, dar Bmax scade.
Daca aleg DeltaB 250mT si am intrefier (numarul de spire scade) Bmax ajunge la 300mT,  puterea disipata in miez creste datorita cresterii DeltaB.
Cum am spus la inceputul topicului invertorul dispune de un mod special de racire a miezului, deci  suporta putere disipata mai mare fata de varianta clasica.

 

Editat Octombrie 15, 2019 de cristi7521

[nel65]

Deci asta e valabil doar aici ,unde rusul a prevazut din soft ,ca dupa o pauza de cam 3 minute in care nu se sudeaza (lipsa arc electric dar invertorul pornit ) sa se reduca factorul de umplere la o valoare minima.Dupa amorsare ,umplerea oricum nu ajunge la maxim ,ci in functie de curentul de sudare reglat .Problema e ca in cele 3 minute ,umplerea e maxima si IGBT-urii nu prea se vor simti bine cu un miez in prag de saturatie.

Da , e un motiv pentru a alege o inductie marita ,insa eu prefer traful calculat normal,pentru maxim 0.25T cu impulsuri de maxim 50% (in pauza sudare).Cel putin eu asa vad lucrurile!

[cristi7521]

Daca se folosesc 4 jumatati EE70 oricum numarul de spire e mic, deci 0.25T e destul. Nu este obligatoriu lucrul cu o inductie marita nici la un singur EE70 (2 jumatati), dar un numar redus de spire ajuta la folosirea unor conductoare mai groase si obtinerea de curenti mai mari.

Rusul a limitat duty la 45% prin alegerea condensatorului ce stabileste frecventa de 4,4nF.

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.

Masuratoarea lipsei arcului se face cu o intrare analogica de la microcontroller, este posibil ca nerespectarea raportului la transformator sa afecteze tensiunile, deci stabilirea modurilor de lucru.

[nel65]

Am facut teste pe doua placi ale comenzii cu atmega (doua exemplare) si nu am observat reducerea umplerii dupa 3-4 secunde ci doar oprirea pwm la 3 minute.Sigur nu am gresit nimic ,poate nu am nimerit varianta de soft care reduce umplerea la 3 secunde ?!!!

[cristi7521]

Nici mie nu imi scadea duty alimentand doar comanda. A mers doar dupa ce am pus partea de forta cu transformator.