Punktschweißgerät für Akkupacks / Spot welder for Batterypacks

Punktschweißgerät für die Herstellung von Akkupacks.  Das Leistungsteil besteht aus zehn Stück IRFP064N angesteuert mit zwei MCP1407 Mosfet Treibern. Der IRFP064N kann Peaks von 390 Ampere schalten, 95 Ampere im ms Bereich.

Wichtig für das Überleben der Mosfets die gleichmäßige Stromverteilung und das schnelle durchschalten. Ich habe versucht diese zwei wichtige Punkte umzusetzen. Die gleichmäßige Stomverteilung über alle Mosfets durch die Anordnung im Kreis. Das schnelle durchschalten erledigen die MCP1407. Hierdurch wird der „Aufenthalt“  im linearen Bereich minimiert. Zum anderen ist der Stromfluss gleichzeitig steiler und stärker, was den Schweißpunkt verbessert.

Die durch die verwendeten Kondensatoren kleinen Spannung ist es wichtig den Innenwiderstand der gesamten Konstruktion niedrig zu halten. Damit bei „nur“ 16V auch ein ausreichend großer Strom fließen kann.

Bilder vom Leistungsteil:

Der Energiespeicher besteht aus Restbeständen von ein paar Elkos die ich mir vor ein paar Jahren als Elkobatterie für ein Car-Hifi Projekt habe anfertigen lassen.  0,25F 16V mit kleinem Innenwiderstand.  Als Block aus 12 Stück komme ich damit auf 3F Gesamtkapazität.  Da die Bolzen der Elkos aus Aluminium sind habe ich als Verbinder auch Aluminium gewählt.

Als Netzteil für die gesamte Versorgung kommt ein Standard 24Volt 5Ampere Netzteil zum Einsatz. Die Spannung konnte mit dem internen Poti am Netzteil auf 21 Volt gesenkt werden.  Um den Schweißvorgang genauer einstellen zu können, wollte ich nicht nur die Dauer sondern auch die Spannung einstellbar haben. Deswegen wird ein XL4015 Schaltregler die Spannung für die Ladung der Elkos übernehmen. Da der Preis für ein fertiges Board so gering ist, modifiziere ich selbiges bevor ich komplett ein neues anfertige.  Der Trimmer auf der Platine wird entfernt und gegen einen Pfostenverbinder getauscht – dort wird dann ein 22 Kohm Poti mit 6mm Achse angeschlossen. Vor das 22 Kohm Poti wird noch ein 2,2 Kohm Trimmer geschaltet. Der auf dem Foto markierte SMD Widerstand wird durch einen 5 KOhm Trimmer ersetzt.  Damit ist die Spannung von 4 … 16Volt einstellbar. Der Ladestrom wird mit einem 3,9 Ohm 25 Watt Hochlastwiderstand begrenzt.

Spannung 5 Volt für den Atmega Microcontroller per zweiten DC DC Wandler, sowie ein 7818 für die 18 Volt Gate Spannung der Mosfets.

Ansteuerung der zehn IRFP064N – aufgeteil in zwei mal fünf Stück. Die kleine Platine wird direkt auf das Leistungsmodul gebaut.

Steuerung für das Gerät übernimmt ein ATMEGA88 Modul von der Firma ANVILEX. Die kompakten ATmega-Applikationsboards P012.45 mit ATMEL MCU gibt es für rund 5€. Als Anzeige wird ein Display mit 4×20 Zeichen. Spannung und Zeit wird per Potentiometer eingestellt. Neben einem Fußschalter die einzigen Bedienelemente.

Halterung für die Stromschienen und den „Mosfet-Ring“

Das Gehäuse ist etwas zu klein ausgefallen:

Fortsetzung folgt.

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