Мікроконтролерний таймер для споттера своїми руками
Мікроконтролерний таймер для споттера своїми руками
Під терміном "споттер" у цій статті розуміється встановлення точкового контактного зварювання, що використовується в першу чергу автомобілістами та кузовниками, для швидкого точкового приварювання до кузова різних допоміжних елементів, таких як шайби, гачки, дріт та інше, для подальшої витяжки та вирівнювання поверхні.
Точкове зварювання засноване на принципі виділення тепла на перехідному опорі дотичних елементів, що зварюються. Тому завданням споттера є подача місце зварюваного контакту потужного імпульсу струму (I=800..1200А, U=5В) при натисканні відповідної кнопки на "пістольоті". При точковому зварюванні необхідно контролювати тривалість імпульсу (зазвичай вона не перевищує 0,5 с). Далі у статті буде розглянуто принцип роботи силової схеми, схема та принцип роботи таймера.
Досить поширеною схемою силової частини саморобного трансформаторного споттера є схема, наведена малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема силової частини.
Як видно за схемою, комутація проводиться тиристором на стороні первинної обмотки силового трансформатора. Можна використовувати і симистор, тоді відпаде потреба у діодному мосту. Для завдання тривалості імпульсу струму на виході необхідно підтримувати напругу на електроді керуючого тиристора протягом відповідного часу (тривалості вихідного імпульсу). Але слід мати на увазі, що навіть якщо керуюча напруга вже знята, звичайний тиристор, що незапирається, не закриється поки струм, що проходить через нього, не впаде нижче струму утримання (в даній схемі струм досягає нуля 100 разів в секунду). Найпростіший спосіб керування тиристором - RC-ланцюжок з регулювальним резистором (для зміни постійноїчасу) та підзарядкою конденсатора від додаткового джерела низької напруги. Але цей спосіб не розглядається.
Для більш точного завдання тривалості розроблено простий таймер на базі контролера ATtiny2313. Тривалість імпульсу регулюється двома кнопками і може приймати значення від 0,01с до 0,5с з дискретністю 0,01с. На 7-сегментному індикаторі відображаються цифри, що відповідають заданій тривалості в сотих частках секунди. Але, завдяки описаному вище властивості тиристорів, що не замикаються, реальна тривалість вихідного імпульсу може відрізнятися від заданої на час до 10мс (один напівперіод). Схема споттера з мікроконтролерним керуванням представлена малюнку 2.
Малюнок 2 - Повна схема споттера.
Елементи, позначені * на нозі Reset не є обов'язковими, але їх бажано ставити для зниження ймовірності помилкових скидів через можливі наведення на цій нозі. Оскільки розведення плат виконане для одношарового текстоліту, деякі аноди однойменних сегментів двох цифр LED-індикатора з'єднані перемичками з боку доріжок. Схема працює в такий спосіб. При подачі живлення на схему управління виконання програми контролером починається з моменту коли конденсатор на нозі Reset зарядиться до напруги логічної одиниці. Після запуску контролер виконує функції динамічної індикації та опитування кнопок. Опитування кнопок відбувається за таймером приблизно 4 рази на секунду. При натисканні на кнопку подачі імпульсу на "пістольоті" (позначена пунктиром), на нозі PD2 з'являється логічна одиниця (5В), одиниця знімається через заданий час, що відображається на світлодіодному індикаторі у вигляді сотих секунд. Сигнал з виведення мікроконтролера посилюється струмом повторювачем на КТ972, так як для управління використовуванимоптотиристором ТО142-80 необхідно подавати струм не менше 120 мА на його внутрішній світлодіод. Оптронний тип тиристора обраний із простоти організації гальванічної розв'язки ланцюгів керування від силових. У прошивці контролера реалізовано два режими роботи: імпульсний (за замовчуванням) та безперервний. Вибір режиму, встановлення тривалості (більше/менше) здійснюється трьома кнопками. У безперервному режимі тривалість подачі сигналу керування тиристором залежить від тривалості натискання кнопки на пістолеті.
Для пояснення роботи силової частини малюнку 3 наведена спрощена схема. На малюнку 4 зображена часова діаграма роботи силової схеми з активним навантаженням та ідеальним тиристором (час включення = 0, падіння напруги у відкритому стані = 0).
Малюнок 3 - Схема силової частини.