دستگاه نقطه جوش باتری هوشمند با آردوینو (نسخه 3)

+1

تمام فایل‌های طراحی این مدار تو محیط نرم‌افزارهای Eagle و KiCad به صورت رایگان تو صفحه گیت‌هاب پروژه قرار گرفته. می‌تونی فایل‌های مربوط به نسخه 3 رو دانلود کنی.

بهترین و تمیزترین راه اینه که فایل‌های گربر (Gerber) رو به یه شرکت تولیدکننده PCB بدی تا برات چاپ کنن. هزینه چاپ این بردها خیلی زیاد نیست، فقط یادت باشه که برد مربوط به ماسفت‌ها باید حتما با ضخامت مس 2oz چاپ بشه تا تو جریان‌های بالا ذوب نشه. فایل‌های آماده برای سفارش مستقیم تو پوشه پروژه قرار دارن.

اگر دوست داشته باشی می‌تونی از لینک‌های تخفیف‌دار معرفی‌شده تو سایت اصلی پروژه استفاده کنی. البته اگر عاشق کارهای دستی و دردسرهای شیرینش هستی، می‌تونی مثل اولین نسخه این دستگاه، مدار رو روی یه برد سوراخ‌دار معمولی (پروتوبورد) با سیم‌کشی‌های ضخیم ببندی، اما همون‌طور که تو عکس‌ها می‌بینی، برد چاپ‌شده یه چیز دیگه‌ست!

+1

از اونجایی که خیلیا درباره نحوه سفارش بردها سوال داشتن، اینجا یه توضیح کوتاه می‌دم. برای نسخه 3، تو باید برد آردوینو و برد ماسفت‌ها رو جداگانه سفارش بدی؛ چون برد آردوینو با مس استاندارد 1oz چاپ می‌شه ولی برد ماسفت‌ها حتما به مس ضخیم‌تر 2oz نیاز داره. ابعاد هر دو برد 50 در 60 میلی‌متره. روال کار هم این‌طوریه که: وارد سایت سازنده PCB می‌شی.

ابعاد رو وارد می‌کنی. برای برد آردوینو تنظیمات پیش‌فرض کافیه و می‌تونی رنگ دلخواهت رو برای برد انتخاب کنی. رنگ برد معمولا تاثیری رو قیمت نداره.

بعد از تایید، فایل زیپ مربوط به Arduino_Board_V3 رو آپلود می‌کنی. برای برد ماسفت‌ها هم دقیقا همین کار رو تکرار می‌کنی. با این تفاوت که ضخامت مس (Copper Layer) رو روی 2oz قرار می‌دی. و فایل زیپ Mosfet_Board_V3 رو براش آپلود می‌کنی.

اگر قصد سفارش نسخه‌های قدیمی‌تر (مثل V2) رو داری، روال کار کمی متفاوته. تو نسخه‌های قدیمی، هر دو برد روی یه فیبر 100 در 60 میلی‌متری طراحی شدن. یعنی وقتی برد به دستت می‌رسه، باید خودت از وسط (روی خط‌چین) برشش بدی تا دو تا برد مجزا داشته باشی. البته پیشنهاد ما همیشه ساخت آخرین و بی‌نقص‌ترین نسخه، یعنی V3 هست.

بعد از ثبت سفارش، تیم بررسی سایت فایل‌ها رو چک می‌کنه و در صورت نبود مشکل، بردها وارد مرحله تولید می‌شن. پس دقت کن که فایل‌ها رو جابه‌جا و اشتباه آپلود نکنی.

+2

بیشتر قطعاتی که روی این برد قرار می‌گیرن از نوع پایه‌دار (دیپ) هستن که لحیم‌کاری‌شون خیلی راحته. فقط چند تا قطعه سایز 1206 از نوع نصب سطحی (SMD) داریم. موقع خرید قطعات SMD همیشه چند تا اضافه بگیر، چون این قطعات ریز خیلی راحت روی زمین می‌افتن و غیب می‌شن! دلیل استفاده از قطعات SMD این بوده که می‌خواستیم سایز برد نسخه 3 دقیقا هم‌اندازه نسخه‌های قبلی بمونه.

برای لحیم کردن قطعات SMD یه ترفند ساده هست: اول روی یکی از پدهای خالی روی برد یه کم قلع بزن. بعد با یه پنس، قطعه SMD رو سر جاش نگه دار و همون پد قلع‌دار رو با هویه گرم کن تا قطعه بچسبه. حالا که قطعه ثابت شد، می‌تونی پد سمت دیگه رو به راحتی لحیم کنی. اگر دو طرف رو به نوبت گرم کنی، قطعه خودش با کشش سطحی قلع سر جای دقیقش قرار می‌گیره.

موقع نصب دیودهای SMD حواست به جهت (قطبیت) اون‌ها باشه (خط روی دیود باید با خط روی برد مطابقت داشته باشه). اگر برعکس نصب بشن مدار کار نمی‌کنه و حتی ممکنه آسیب ببینه.

برای قطعات پایه‌دار هم مثل همیشه از قطعات کوتاه‌تر و خوابیده شروع کن و کم‌کم برو سراغ قطعات بزرگ‌تر. عکس‌ها رو ببین تا دقیقا متوجه مراحل مونتاژ بشی.

+10

تو برد ماسفت جدید می‌تونی از یه قطعه آلومینیومی ماشین‌کاری‌شده به جای سیم‌های ضخیم U شکل استفاده کنی. این کار مونتاژ رو خیلی راحت‌تر می‌کنه، چون دیگه به یه هویه فوق‌العاده قوی و کلی سیم‌لحیم برای چسبوندن کابل‌های کلفت نیازی نداری. البته اگر قطعه آلومینیومی در دسترس نبود، همون سیم ضخیم هم کار رو راه می‌ندازه. نقشه برش قطعات آلومینیومی تو صفحه گیت‌هاب قرار داره.

اگر نسخه بردت V3.1 به قبل هست، اول دیودهای کوچک TVS رو روی برد نصب کن. حالا قطعه آلومینیومی U شکل رو با استفاده از پیچ و مهره‌های سایز M2.5 روی برد محکم کن. دقت کن که سر پیچ‌ها حتما سمت فیبر باشه و مهره‌ها رو سمت آلومینیوم ببندی. اگر برعکس ببندی، اضافه طول پیچ‌ها ممکنه به ماسفت‌ها گیر کنه و باعث اتصالی بشه. حتی می‌تونی این قطعه رو به برد پرچ کنی.

حالا نوبت ماسفت‌ها و قطعه آلومینیومی صاف هست. پایه‌های ماسفت رو با یه دم‌باریک دقیقا 90 درجه خم کن. بعد ماسفت‌ها رو زیر قطعه آلومینیومی بذار و با پیچ و مهره‌های سایز M3 به برد پیچشون کن.

نکته خیلی مهم اینه که حتما بین مهره‌ها و سطح برد از واشرهای پلاستیکی استفاده کنی تا مهره‌ها موقع سفت شدن، روکش برد رو نخراشن و اتصالی پیش نیاد. بعد از محکم کردن پیچ‌ها، پایه‌های ماسفت رو به برد لحیم کن. برای اینکه مسیر جریان قوی‌تر بشه، روی ترک‌های مسی ضخیمی که از ماسفت تا قطعه U شکل کشیده شده، یه لایه حسابی قلع بکش.

برای اتصال دو تا برد به هم، پین‌هدرهای مادگی رو روی پین‌های برد آردوینو قرار بده. بعد برد ماسفت رو دقیقا روی اون‌ها بشون و پایه‌های پین‌هدر رو از روی برد ماسفت لحیم کن تا فاصله‌ها دقیق و بی‌نقص دربیاد. آپدیت مربوط به نسخه‌های V3.1 و جدیدتر:

در این نسخه‌ها می‌تونی به جای یک دیود، از 4 دیود محافظ TVS (از نوع SMD یا پایه‌دار) استفاده کنی تا دستگاه بتونه باتری‌های خیلی قوی رو هم هندل کنه. حتما این دیودها رو قبل از نصب قطعات آلومینیومی روی برد لحیم کن، وگرنه بعدا دستت برای لحیم‌کاری بسته می‌شه. آپدیت مهم برای محافظت بیشتر:

تجربه نشون داد که دیودهای SMD تو برخورد با باتری‌های خیلی قدرتمند ممکنه کم بیارن. برای همین تصمیم گرفتیم از دیودهای TVS پایه‌دار و گردن‌کلفت استفاده کنیم.

برای نصب این دیود درشت روی بردهایی که برای SMD طراحی شدن یه ترفند داریم: رنگ محافظ برد (Solder Mask) رو تو اون مستطیل سوراخ‌دار با یه کاتر با دقت بتراش تا به مس برسی و روش قلع بریز.

پایه‌های دیود TVS رو از بیخ خم کن و اضافیش رو بچین. اول یه سمت دیود رو روی پد اصلی لحیم کن و بعد سمت دیگه‌اش رو روی اون قسمت مسی که تراشیدی و قلع‌دادی بچسبون. لحیم کردن مستقیم و بدون واسطه این دیود روی برد، باعث می‌شه بهترین عملکرد رو تو دفع ولتاژهای برگشتی مخرب داشته باشه.

+2

وسایل مورد نیاز:

• دو تکه کابل 50 سانتی‌متری با ضخامت 10 یا 16 میلی‌متر مربع (کابل سیلیکونی یا کابل جوشکاری افشان)
• دو تکه مفتول مسی توپر با ضخامت 16 میلی‌متر مربع و طول حدود 4 سانتی‌متر برای نوک پراب
• دو عدد کابل‌شو (شورش) متناسب با سایز کابل
• دو عدد رابط فلزی یا ترمینال برای اتصال مفتول به کابل
• مقداری وارنیش حرارتی

مراحل ساخت پراب‌ها:

1. اول باید مفتول‌های مسی توپر رو کمی تیز کنی تا مثل یه مداد بشن. البته نباید نوکشون خیلی تیز بشه؛ یه سطح صاف با قطر نیم تا یک میلی‌متر ایده‌آله. یه ترفند باحال اینه که مفتول رو ببندی به سه‌نظام دریل و در حالی که می‌چرخه، اون رو بگیری روی سمباده نواری تا کاملا مخروطی و تمیز دربیاد.
2. کابل‌شوها رو به یه سر کابل‌های افشان وصل کن و با دستگاه پرس، حسابی پرسشون کن. اگر دستگاه پرس نداری، می‌تونی از یه گیره رومیزی محکم استفاده کنی یا با یه هویه گردن‌کلفت، حسابی قلع‌اندود و لحیمشون کنی.
3. سر دیگه کابل افشان رو با استفاده از ترمینال‌های برنجی یا رابط‌های فلزی به مفتول مسی (نوک پراب) متصل و محکم کن.
4. در نهایت روی تمام اتصالات فلزی لخت (به جز نوک پراب) رو با وارنیش حرارتی یا چسب برق بپوشون تا کاملا عایق بشن و خطر اتصالی موقع کار از بین بره.

+1

اگر دوست نداری از قابلیت جوشکاری اتوماتیک (که با تماس همزمان پراب‌ها با سطح نیکل عمل می‌کنه) استفاده کنی، می‌تونی یه پدال پایی به دستگاه متصل کنی تا کنترل دقیق‌تری روی زمان جوش دادن داشته باشی.

برای اولین دستگاهی که ساختم، خودم با یه جعبه چوبی و یه میکرو سوییچ ساده یه پدال ساختم. اما پدال‌های پایی آماده توی بازار با قیمت‌های خیلی مناسبی پیدا می‌شن و ظاهر کار رو حرفه‌ای‌تر می‌کنن.

هر کلیدی که در حالت عادی باز باشه (Normally Open) می‌تونه کار پدال رو برات انجام بده، چون قرار نیست هیچ جریان بالایی از این کلید عبور کنه و فقط یه سیگنال ساده به آردوینو می‌فرسته.

+17

وسایل مورد نیاز:

• قطعات قاب پرینت سه‌بعدی شده
• سرولوم پرینت سه‌بعدی شده برای روتاری انکودر
• یک عدد فن خنک‌کننده 12 ولتی با ابعاد 40x40x10 میلی‌متر
• چهار عدد پیچ M3x30
• شش عدد مهره M3

تمام فایل‌های طراحی سه‌بعدی (STL) این قاب رو می‌تونی به راحتی از سایت Thingiverse دانلود کنی.

مونتاژ قاب دستگاه:

مونتاژ این قاب خیلی ساده و لذت‌بخشه‌:

1. اول از همه باید دو تا برد دستگاه رو با همون پین‌هدرهایی که نصب کرده بودیم روی هم سوار کنی و با استفاده از پیچ‌ها و مهره‌های پلاستیکی M3، اونا رو محکم به هم ببندی.
2. یه نکته طلایی: اگر دیدی برد توی قاب کمی لقی داره، می‌تونی با چرخوندن مهره‌های پلاستیکی، فاصله دو تا برد رو کمی بیشتر کنی تا دستگاه کاملا کیپ بشه. فقط حواست باشه این فاصله اونقدر زیاد نشه که پین‌هدرها از هم جدا بشن.
3. سیم فن خنک‌کننده رو کوتاه کن و به پدهای 12 ولت و زمین (GND) روی برد لحیم کن. همچنین یه سیم مثبت ضخیم با طول حدود 20 تا 30 سانتی‌متر برای تامین برق مدار به پد 12 ولت لحیم کن.
4. کابل منفی جوشکاری رو به قطعه آلومینیومی صاف پیچ کن. اگر می‌خوای دستگاه رو مستقیم روی ترمینال باتری ماشین نصب نکنی و از باتری لیتیومی استفاده کنی، یه کابل رابط بلندتر هم به قطعه آلومینیومی U شکل متصل کن.
5. اگر روی قطعات پرینت‌شده ساپورت (بخش‌های اضافی برای پرینت بهتر) وجود داره، با کاتر و دم‌باریک به دقت اونا رو جدا کن تا قاب تمیز بشه.
6. مهره‌های M3 رو داخل شیارهای مخصوصشون روی قاب جا بزن. برای اینکه مهره‌ها راحت‌تر جا برن، می‌تونی یه پیچ رو از اون سمت سوراخ وارد کنی، مهره رو بهش ببندی و با سفت کردن پیچ، مهره رو به داخل شیار بکشی.

روش مونتاژ برای حالت استفاده با کابل رابط (اکستنشن):

1. فن رو تو جای مخصوصش کنار قاب طوری قرار بده که برچسب فن به سمت داخل باشه تا هوا رو به سمت بردها فوت کنه.
2. برد رو داخل نیمه پایینی قاب بشون.
3. حالا نیمه بالایی رو قرار بده و حواست باشه سیم مثبت تغذیه از شیار کنار قاب خارج بشه. بعد با پیچ‌های بلند M3 دو تا نیمه رو به هم محکم کن.
4. سرولوم پلاستیکی رو روی روتاری انکودر فشار بده، اما خیلی زور نزن که پایه‌هاش آسیب نبینه.
5. فیش پدال پایی رو هم از سوراخ بالای قاب متصل کن.
6. حالا می‌تونی باتری لیتیومی پرقدرتت رو متصل کنی (حتما از قاب فیوز که جلوتر توضیح می‌دیم استفاده کن). باتری پیشنهادی برای این کار یه لیپو 3S با ظرفیت 5000mAh و ضریب تخلیه حداقل 60C هست.
7. برای جلوگیری از هرگونه اتصالی، تمام بخش‌های لخت کابل رو به دقت عایق‌کاری کن.

روش مونتاژ برای نصب مستقیم روی باتری ماشین:

1. قطعه آلومینیومی U شکل رو مستقیما به ترمینال منفی باتری ماشین پیچ کن.
2. فن رو تو جای مخصوص قاب پایینی قرار بده و قاب رو روی برد سوار کن.
3. نیمه بالایی قاب رو روی دستگاه قرار بده و با پیچ‌های M3 محکم کن.

+8

چرا استفاده از فیوز ضروری است؟

باتری‌های لیتیوم‌پلیمر (LiPo) فوق‌العاده قدرتمند هستن و می‌تونن تو چند ثانیه جریان وحشتناکی رو تخلیه کنن. اگر دستگاه نقطه جوش به هر دلیلی دچار اتصالی بشه یا ماسفت‌ها بسوزن و جریان یکسره بشه، باتری لیپو می‌تونه تو چند لحظه منفجر بشه یا آتیش بگیره! نصب یه فیوز قدرتمند روی مسیر مثبت باتری، جون تو و کارگاهت رو نجات می‌ده.

یه فیوز سیستم صوتی ماشین مدل ANL با ظرفیت 300 آمپر برای این کار عالیه و می‌تونه جریان‌های لحظه‌ای بالاتر رو هم به خوبی تحمل کنه. برای اتصال باتری، به یه رابط نیاز داری. مثلا اگر باتریت کانکتور XT90 داره، یه رابط با کابل‌های سیلیکونی ضخیم و دو تا کابل‌شو برای دو سر کابل آماده کن.

فیوزها معمولا لخت هستن و برای ایمنی بیشتر باید عایق‌کاری بشن. می‌تونی از چسب برق استفاده کنی، اما ساخت یه قاب اختصاصی با پرینتر سه‌بعدی خیلی حرفه‌ای‌تره.

لوازم ساخت قاب فیوز:

فایل‌های سه‌بعدی این قاب هم روی سایت Thingiverse موجوده. برای بستن قاب به این وسایل نیاز داری:

• چهار عدد پیچ M3x25
• چهار عدد مهره M3
• دو عدد پیچ M5x12 و مهره M5
• چهار عدد واشر فلزی M5

مراحل مونتاژ قاب فیوز:

1. مهره‌های M3 رو داخل شیارهای مخصوصشون توی قاب پرینت‌شده قرار بده.
2. سیم نازکی که قراره برق 12 ولت مدار فرمان رو تامین کنه، از سوراخ کوچیک قاب رد کن.
3. مهره‌های بزرگ M5 رو هم تو شیار خودشون جا بزن.
4. حالا به این ترتیب قطعات رو روی هم بذار: واشر فلزی، فیوز 300 آمپری، دوباره واشر فلزی و در آخر کابل‌شوی مربوط به کابل مثبت جوشکاری.
5. پیچ M5 رو کمی ببند، بعد سیم نازک تغذیه مدار رو زیر کابل‌شو قرار بده و در نهایت پیچ رو حسابی سفت کن تا اتصال برقرار بشه.
6. برای سمت دیگه فیوز هم، سر رابط کابل باتری رو قرار بده و پیچش رو محکم کن.
7. نیمه بالایی قاب رو بذار و با پیچ‌های M3 محکم کن تا فیوز کاملا محافظت بشه.
8. در آخر، سر آزاد سیم نازک رو به پد +12 ولت روی برد آردوینو لحیم کن.

+3

برای نسخه‌های جدید (V3.1 به بعد)، آپلود نرم‌افزار کمی قلق داره و فایل‌های آماده تو گیت‌هاب قرار گرفتن. برای نسخه‌های قدیمی‌تر V3، باید نرم‌افزار آردوینو (Arduino IDE) رو نصب کنی.

• نرم‌افزار رو دانلود و نصب کن.
• سورس کدهای پروژه رو از گیت‌هاب به صورت کامل (با دکمه سبزرنگ Clone or download) دانلود کن.

دو تا کتابخونه مهم به اسم‌های Adafruit_GFX و Adafruit_SSD1306 برای راه‌اندازی نمایشگر نیاز داری که می‌تونی از بخش Library Manager آردوینو نصبشون کنی.

بعد از نصب، برو به مسیر نصب کتابخونه (مثلا تو ویندوز تو پوشه Documents/Arduino/libraries) و فایل SSD1306.h رو با یه ادیتور متن باز کن. باید یه تغییر کوچیک تو این فایل بدی تا ابعاد نمایشگر درست بشه. تو خطوط حدود 50 تا 70، باید تعریف مربوط به رزولوشن 128x64 رو از حالت کامنت خارج کنی و رزولوشن دیگه‌ای رو کامنت کنی.

عکس‌های این مرحله رو ببین تا دقیقا بدونی کدوم خطوط باید تغییر کنن و بعد فایل رو ذخیره کن. حالا کدهای اصلی پروژه رو تو آردوینو باز کن. برد آردوینو نانو رو با کابل USB به کامپیوتر متصل کن تا درایورهاش شناسایی بشن. از منوی Tools، گزینه Board رو روی Arduino Nano و پردازنده رو روی ATmega328 تنظیم کن. پورت اتصال رو هم انتخاب کن.

دکمه آپلود رو بزن. وقتی عملیات تموم بشه، نمایشگر دستگاه روشن می‌شه و احتمالا بهت اخطار میده که ولتاژ باتری کمه؛ چون دستگاه داره از پورت 5 ولت USB تغذیه می‌شه در حالی که آلارم افت ولتاژ روی 11 ولت تنظیم شده. این یعنی دستگاهت داره عالی کار می‌کنه!

+6

حالا که دستگاه آماده شده، وقتشه نحوه کار باهاش رو یاد بگیری:

• باتری ایده‌آل: باتری ماشین 12 ولت 40 آمپرساعت با قدرت تخلیه 440A (یا باتری لیپو 3S با ظرفیت 5000mAh و حداقل ضریب تخلیه 60C).
• کابل‌های جوشکاری: ضخامت 16 میلی‌متر مربع و طول حداکثر 50 سانتی‌متر برای هر کابل.
• ورق نیکل مناسب: ضخامت 0.1 تا 0.25 میلی‌متر.

نکات ایمنی خیلی مهم: این دستگاه قراره تا 1000 آمپر جریان رو برای کسری از ثانیه مدیریت کنه، پس اصلا شوخی‌بردار نیست. لطفا از باتری‌های خیلی قدرتمندتر از مقادیر توصیه‌شده استفاده نکن، چون ممکنه به ماسفت‌ها آسیب بزنه. هرگز پلاریته (مثبت و منفی) باتری رو برعکس به دستگاه وصل نکن. قطعه آلومینیومی U شکل همیشه به قطب منفی باتری متصل می‌شه.

برای اولین تست، زمان جوشکاری رو روی 2 یا 3 میلی‌ثانیه تنظیم کن. اگر کم بود، زمان رو پله‌پله افزایش بده. اگر زمان رو از همون اول بالا ببری (مثلا 20 میلی‌ثانیه برای ورق نازک)، ورق نیکل بر اثر جریان بالا ذوب می‌شه و می‌پاشه تو صورتت!

تست ایمنی قبل از اولین استفاده: دستگاه رو روشن کن. با مولتی‌متر، مقاومت بین دو تا بلوک آلومینیومی رو بگیر. باید حدود 150 اهم باشه.

اگر صفر بود، یعنی یه جای کار اتصالی داره یا یکی از ماسفت‌ها سوخته. اگر مولتی‌متر نداری، حالت جوش اتوماتیک (AutoPulse) رو خاموش کن. یه تکه ورق نیکل رو بذار روی یه چوب. یکی از پراب‌ها رو بچسبون به ورق و پراب دوم رو سریع بهش بزن و بردار.

اگر اتفاقی نیفتاد، یعنی دستگاه سالمه. اما اگر دیدی بدون اینکه پدال بزنی، تو ورق نیکل سوراخ ایجاد شد، دستگاهت ایراد داره و باید بررسیش کنی.

• اتصالات رو طبق نقشه‌ها کامل کن.
• پدال پایی رو (در صورت تمایل) وصل کن.
• با روتاری انکودر زمان جوش رو (بین 1 تا 999 میلی‌ثانیه) تنظیم کن.
• شروع کن به جوشکاری!

امکانات منوی هوشمند با نمایشگر OLED:

• حالت Auto Pulse: با فشردن روتاری انکودر می‌تونی این حالت رو فعال کنی و زمان تاخیرش رو تنظیم کنی. با فعال بودن این حالت، وقتی هر دو پراب به ورق نیکل برخورد کنن، دستگاه بعد از 2 ثانیه تاخیر به صورت خودکار یه پالس جوش می‌فرسته. وقتی این حالت فعاله، دیگه پدال کار نمی‌کنه و عبارت AUTO گوشه تصویر نمایش داده می‌شه.
• آلارم باتری (Btry Alarm): می‌تونی ولتاژ هشدار رو (مثلا روی 11 ولت) تنظیم کنی. اگر ولتاژ از این حد پایین‌تر بیاد، دستگاه قفل می‌شه و اجازه جوشکاری نمی‌ده تا به باتریت آسیبی نرسه.
• پالس کوتاه (Shrt Pulse): برای جوشکاری بهتر، دستگاه اول یه پالس خیلی کوتاه می‌فرسته تا قطعه گرم بشه، بعد پالس اصلی رو اعمال می‌کنه. می‌تونی طول این پالس اولیه رو به صورت درصدی از پالس اصلی تنظیم کنی. حداقل زمان این پالس همیشه 1 میلی‌ثانیه در نظر گرفته می‌شه.

· · ·

اگر نسخه‌های قدیمی دستگاه رو داری، نیازی نیست دور بندازیشون. قابلیت بی‌نظیر AutoPulse رو می‌تونی با چند تا تغییر ساده به مدارت اضافه کنی. برای این کار به قطعات زیر (به صورت SMD یا پایه‌دار) نیاز داری:

• یک مقاومت 470 اهم
• یک مقاومت 620 اهم
• یک مقاومت 20 کیلواهم
• یک دیود زنر 4.3 ولت نیم وات
• یه تکه سیم نازک

قطعات رو طبق شماتیک به هم متصل کن. (سیم پروب باید به پایه وسط ماسفت‌ها وصل بشه). بعد کد نسخه V2.2 رو روی آردوینو آپلود کن.

یادت باشه وقتی حالت اتوماتیک فعاله، پدال از کار می‌افته. پس بهتره سیم متصل به پین D3 آردوینو رو طوری بسازی که با یه سوکت قابل جدا شدن باشه. اگر این کار رو می‌کنی، حتما یه مقاومت 20 کیلواهمی بین پین D3 و GND بذار تا وقتی سوکت جدا می‌شه، پین آردوینو نویز نگیره. البته هر زمان که خواستی می‌تونی کد نسخه V2.1 رو دوباره آپلود کنی تا دستگاه به حالت کلاسیک (بدون AutoPulse) برگرده.

+1

تو نسخه جدید V3، این قابلیت به صورت پیش‌فرض وجود داره و نیازی به این کار نیست. اما در نسخه‌های قدیمی‌تر، موقع ایجاد پالس جوشکاری، ولتاژ باتری ماشین به شدت افت می‌کنه و این افت ولتاژ باعث ریست شدن آردوینو می‌شه. برای حل این مشکل فقط کافیه یه خازن الکترولیت 470 میکروفاراد 25 ولت به مدار اضافه کنی.

این خازن انرژی رو تو خودش ذخیره می‌کنه و در زمان افت ولتاژ، برق آردوینو رو تامین می‌کنه. البته این ترفند برای پالس‌های کوتاه (تا حدود 50 میلی‌ثانیه) جواب میده و برای پالس‌های خیلی طولانی همچنان به یه منبع تغذیه مجزا نیاز داری. خازن رو بین پین‌های Vin و GND آردوینو لحیم کن. حواست به قطب‌های مثبت و منفی خازن باشه!

حالا با یه سیم نازک، پین Vin مدار رو به قطب مثبت باتری ماشین متصل کن (نیازی به اتصال سیم منفی نیست چون مدار از طریق بلوک‌های آلومینیومی به منفی باتری وصله).

• تست و بررسی با اسیلوسکوپ:

بدون خازن: ولتاژ تو لحظه جوشکاری به شدت افت می‌کنه و نوسان‌های مخربی داره که برای آردوینو خطرناکه.

• با خازن (برای پالس 6 میلی‌ثانیه):

می‌بینیم که ولتاژ روی خط مستقیم باقی می‌مونه و هیچ افتی نداره.

• با خازن (برای پالس طولانی 45 میلی‌ثانیه):

اینجا خازن کم‌کم تخلیه می‌شه و ولتاژ تا 8 ولت پایین میاد، اما چون این ولتاژ هنوز برای رگولاتور آردوینو کافیه، مدار بدون مشکل به کارش ادامه می‌ده.

+19

مونتاژ قطعات دیپ روی نسخه‌های قبلی هم دقیقا مشابه نسخه جدید از قطعات کوچیک‌تر به بزرگ‌تر انجام می‌شه. فقط تو این نسخه‌ها خبری از قطعه آلومینیومی نیست و باید از سیم‌های مسی ضخیم U شکل روی برد ماسفت استفاده کنی. یادت نره کابل‌های جوشکاری رو بیش از حد بلند نکنی، چون کابل بلند یعنی خاصیت سلفی بیشتر و در نتیجه ولتاژهای برگشتی مخرب‌تر!

نکته مهم تو این نسخه‌ها اینه که حتما پدهای JP1 و JP2 روی برد آردوینو رو با پین‌هدر به پدهای متناظرشون روی برد ماسفت متصل کنی. این پین‌ها وظیفه هم‌ولتاژ کردن (زمین مشترک) دو تا برد رو به عهده دارن. عکس‌هایی که از بردهای سبزرنگ تو این مرحله گذاشتیم، مراحل کار رو به خوبی نشون می‌دن. با دقت به این تصاویر می‌تونی قدم‌به‌قدم مونتاژ رو پیش ببری.

+5

تو نسخه جدید V3، دیودها روی خود برد اصلی تعبیه شدن و نیازی به این مرحله نیست. اما برای نسخه‌های قدیمی، برای محافظت از ماسفت‌ها تو جریان‌های بالا باید از یه دیود شاتکی (VS-100BGQ015) و یه دیود TVS (5KP13A-E3/54) استفاده کنی. وظیفه این دیودها چیه؟

وقتی تو جریان‌های وحشتناک (مثلا 400 آمپر) ماسفت ناگهان جریان رو قطع می‌کنه، کابل‌های ضخیم جوشکاری مثل یه سلف عمل می‌کنن و یه ولتاژ برگشتی شدید تولید می‌کنن که می‌تونه ماسفت‌ها رو از بین ببره. دیودها مثل یه سپر بلا عمل می‌کنن و این ولتاژ اضافی رو می‌کشن. روش نصب دیودها:

می‌تونی دیودها رو مستقیم به بلوک‌های آلومینیومی لحیم کنی یا براشون کابل‌شوهای مجزا بسازی و به موازات کابل‌های جوشکاری نصبشون کنی. فقط حواست باشه موقع لحیم کردن دیود شاتکی با هویه ضعیف کار نکنی تا حرارت طولانی‌مدت به دیود آسیب نزنه. بررسی با اسیلوسکوپ:

تو تست‌های بدون دیود، متوجه شدیم که ولتاژ برگشتی تا 34 ولت بالا می‌ره. ماسفت‌های ما تا 55 ولت رو تحمل می‌کنن، اما اگر کابلت رو کمی بلندتر بگیری یا باتری خیلی قوی باشه، این ولتاژ می‌تونه به مرز 55 ولت برسه و ماسفت‌ها رو پودر کنه! همین نشون می‌ده که چرا نباید کابل‌ها رو بلند بگیریم. تو تست بعدی فقط دیود شاتکی رو نصب کردیم.

نتیجه‌اش یه نوسان عجیب و غریب ولتاژ بود که حتی روی عملکرد میکروکنترلر آردوینو هم تاثیر منفی می‌ذاشت و باعث هنگ کردنش می‌شد. اما وقتی ترکیب هر دو دیود (شاتکی و TVS) رو نصب کردیم، ولتاژ برگشتی روی 20 ولت محدود شد و خطرات ناشی از کابل بلند یا باتری قوی‌تر به حداقل رسید.

از چه باتری ماشینی می‌تونم استفاده کنم؟ یه باتری استارتر معمولی 12 ولت 40 آمپرساعت با قدرت تخلیه 440A بهترین گزینه‌ست. باتری‌های تو بازه 400 تا 600 آمپر هم خوب کار می‌کنن. اما لطفا سراغ باتری‌های چرخه‌عمیق (Deep Cycle) مثل باتری‌های خورشیدی نرو.

این باتری‌ها برای تحویل جریان کم (مثلا 20 آمپر) تو زمان طولانی ساخته شدن و اگر تو یه لحظه ازشون جریان 400 آمپری بکشی، خیلی زود خراب می‌شن.

شاید چند بار جواب بدن، اما عمرشون به شدت کم می‌شه. از چه ورق نیکلی استفاده کنم؟ ورق‌های نیکل با ضخامت 0.1 تا 0.25 میلی‌متر عالی هستن.

برای کاربری عمومی، ضخامت 0.15 میلی‌متر رو پیشنهاد می‌کنم. برای جوش دادن ورق 0.3 میلی‌متری باید زمان پالس رو به حدود 50 میلی‌ثانیه افزایش بدی.

اگر می‌خوای از ورق‌های ضخیم استفاده کنی، حتما مدل‌های شیاردار (Slotted) رو بخر تا با جریان و زمان کمتر، جوش‌های قوی‌تری بزنی. از چه نوع پدال پایی استفاده کنم؟ هر سوییچی که در حالت عادی باز باشه (NO) کار می‌کنه، چون هیچ جریان بالایی ازش عبور نمی‌کنه.

اما یه نکته ایمنی مهم:

به هیچ‌وجه سیم پدال رو دور کابل‌های ضخیم جوشکاری نپیچ، چون ولتاژهای القایی شدیدی تو سیم پدال ایجاد می‌شه که می‌تونه برد دستگاه رو بسوزونه. کابل‌های جوشکاری چقدر باید بلند باشن؟

تا جای ممکن کوتاه! کابل 16 میلی‌متر مربع با طول 50 سانتی‌متر برای هر طرف کاملا مناسبه. کابل بلندتر یعنی مقاومت بیشتر و افت قدرت جوش.

تازه کابل بلند می‌تونه ولتاژهای القایی مخربی بسازه که مستقیم به ماسفت‌های دستگاهت آسیب می‌زنه. برد آردوینو به چه منبع تغذیه‌ای نیاز داره؟

تو نسخه V3، اگر زمان جوشکاری زیر 50 میلی‌ثانیه باشه، هیچ منبع تغذیه جداگانه‌ای نمی‌خوای و آردوینو مستقیم از همون باتری ماشین یا لیپو برقش رو می‌گیره. اما برای نسخه‌های قدیمی‌تر حتما به یه آداپتور 12 ولت (حداقل 1 آمپر) یا یه باتری لیپو 3S جداگانه نیاز داری. می‌شه نسخه‌های قدیمی رو هم بدون آداپتور و با برق باتری ماشین راه‌اندازی کرد؟

بله! با همون ترفند نصب خازن 470 میکروفاراد که تو مرحله 12 توضیح دادیم، می‌تونی نسخه‌های قدیمی رو هم از شر آداپتور مجزا راحت کنی. می‌شه به جای باتری ماشین از پاور کامپیوتر استفاده کرد؟ قطعا نه!

نقطه جوش باتری تو کسری از ثانیه حدود 400 آمپر جریان می‌کشه. قوی‌ترین پاورهای کامپیوتر به زور 50 آمپر جریان می‌دن. ضمن اینکه پاور کامپیوتر مدار محافظ اتصال کوتاه داره و با اولین پالس، پاور کلا قطع می‌شه.

اگر کامپیوتر برد آردوینو رو نمیشناسه، باید درایورهای مخصوص CH340 رو به صورت دستی از اینترنت دانلود و نصب کنی تا مشکل حل بشه. از ساخت این هیولای کاربردی لذت ببر!