鯛1尾800gくらいが980円で売っていたので押し寿司にした。
三枚におろして
皮は取らずにトーチで炙って
日別アーカイブ: 2024年12月22日
スポット溶接機
スポット溶接機
リチウム電池にリード線をつけるために、電池にタブを溶接する必要がでてきた。何故リチウム電池は他の電池とちがって、コイル状のバネのついた電池ケースを使わないのか理由はわからないが、とにかく電池はタブで直列/並列にそしてリード線に繋がっているのだ。だから電池交換が必要になったとき、電池パック丸ごと交換するしかない。しかし1本だけ交換したいとき、あるいは組み合わせた電池パックを作るためには電池にタブを溶接しなければならない。というわけでスポット溶接機を探したわけだ。ネットで見れば本格的な業務用ではないのが数千円で売っている。
安いのでいいと思って手を出したが、結局、電池を含めると数千円になってしまった。
作成したスポット溶接機の回路。極めて単純である。
・リレー 856円(アマゾン SOCOCO 自動車用リレー DC12V 電流80A)
・デジタル電圧計 899円/5=180円(アマゾン サムコス 5個セット 2線式 LEDデジタル電圧計 )
・鉛蓄電池 12V9Ah 3,209円(アマゾン LONG 12V9Ah 高性能 シールドバッテリー WP1236W WP1236W )
・スポット溶接機 キット 1,759円(アマゾン Oidnvay 12Vスポット溶接機 PCB回路基板溶接装置)
・プラスチックケース ダイソー 110円
・ロッカースイッチ、ダイオード、スペーサー、ネジ類、ポスト端子(在庫があった)
幾つかあるスポット溶接機のYoutube動画の1つ[DIY] 格安スポット溶接機を検証 12V9Ahの小型バッテリーで溶接できるのか?!を見ると電池は12V9Ahのバイク用(?)でできるようなので、これを選んだが、リチウム電池へのニッケルタブ溶接は可能だが力不足である。といって普通車用のでかい電池にすればいいが、これでは重くて取り扱いづらい。
写真にあるようにこの基盤を収めたケースを電池の上に両面テープで接着して乗せておく。電池と離しておくと使い勝手が悪いからである。つまり電池を接続したままにするので、スイッチが必要になる。大電流が流れる可能性があるので普通のロッカースイッチとかトグルスイッチは使えない。かといって大電流を流せる大きなスイッチは高価でバカでかい。オートバイ用の多分セルモータのための12Vのリレーだと大きな電流を流せるからこれを普通の弱電用のロッカースイッチで制御すればいいのでこれを採用した。このリレーで溶接のための電流を制御するわけではないから80 Aで十分でしょ。コイルにはお約束のスイッチを切ったときに発生する電流を逃がすためのダイオードをつける。これも電源整流用の多分1 Aを流せるヤツだ。小信号用のダイオードではまずいと思う。
デジタル電圧計はアマゾンで格安のがあったから購入した。中華製で驚くほど安い。デジタル電圧計は一昔はそれだけでえらく高価だったからね。電圧計を駆動するための電圧がそのまま表示される。調整用のトリマーがついているが、テストしたら無調整で電池電圧を知るためくらいの用途だったら問題ない。駆動電圧と測定電圧を別にすることもできる。300Kオームの抵抗外して横にずらして接続すると、3つ並んでいる端子の空いている端子が測定電圧入力になる。今回は供給電圧(電池電圧)をそのまま表示するわけなので赤、黒の2線を電池電圧が出るころに繋げばいい。そのままだと点灯しないセグメントが見えるのでスモークのアクリル板があったのでそれを上に接着した。
ダイソーで手に入れた36x118x65mmの横開きディスプレイケースというのに、パーツ全部を入れて蓋ができたので、これに詰め込んだのだがキチキチであった。
電池の端子はむき出しにならないようにしたので、充電のときの端子が必要である。この端子はリレーとは関係なく直接電池の端子(Chargeと表記)と接続してある。ここに定電圧装置とか充電器を接続して充電すればいい。ひどく放電してなければ14 Vくらいで充電をすれば当初500 mAくらい電流が流れるがすぐに100 mA以下になり、充電器をはずしてスイッチを入れれば12 V以上の電池電圧が見えるだろう。充電中、PowerスイッチをONにして電池電圧を見ることができるが、通常は充電器の出力電圧に等しいだろう。充電器との接続を取り除いたら電池電圧を表示することになる。
基盤キットにはなんの説明書も付属していない。電解コンデンサとブザーをハンダ付けする必要がある。両方とも極性があるから基盤の表示に従う。ブザーはラベルが貼ってあって、このラベルに+のマークがついていたが、ラベルの貼り付け位置が逆で、ブザー本体にあるマークに従う。リード線の長い方がプラスである。動作させるのは説明がないからYoutubeとかで見て調べた。電源を入れると緑のLEDが点灯する。押しボタンスイッチを1回1.5秒押すと、ブザーが1回鳴りLEDが1回点滅する。これがレベル1だ。同様にさらにスイッチを押すと2回ブザーが鳴り2回LEDが点滅する。これがレベル2である。これを続けるとレベル5まで設定できる。これは通電する時間の長さを変えるということで、通電時間が長ければより溶接の温度が上がるということで、強力に溶かして接着されるということである。
溶接のため通電するとこのレベルに一致したブザーの音とLEDの点滅がある。
押しボタンスイッチを3秒間長押しすると電源が切れる。本機の場合、Power としたロッカースイッチでリレーをOFFにしても同じことになる。
プローブ(溶接棒)が2本とも金属にコンタクとしたらその間ずっと電流が流れるわけではない。コンタクトした瞬間から一定時間電流が流れるということだから、溶接ができてないようだったら1本の溶接棒でタブを抑えたままにして、もう一方の溶接棒を何回も同じ場所にコンタクトし直すことを繰り返せばいい。
実際にキットに付属していたニッケルストリップ(タブ)を18650リチウム電池に溶接してみたが、レベル5の最強でも1回では溶接できず、10回くらい間をおかず通電させてようやく溶接できた。というわけでこのままではちと力不足である。
溶接できる金属は決まっている。電流を流して金属の抵抗で発熱して溶かして接続(溶接)するわけだがら、抵抗が高く、熱が逃げないつまり熱伝導率が小さい金属が好ましい。抵抗が大きすぎると本来の電池の電流が流れるわけでまずい。ということで調べると金属の電気抵抗と熱伝導率は
金属名 電気抵抗率 [Ω・m] 熱伝導率W/m K
銅 1.69 ×10^−8 386
アルミ 2.65 ×10^−8 204
ニッケル 6.99 ×10^−8 90
鉄 1.00 ×10^−7 67
ステンレス(18-8) 7.40 ×10^−7 16
ということで、銅やアルミは電気抵抗が低く熱伝導率が大きいからこのような小さな溶接機では溶接できない。だから本機のプローブ(溶接棒)は銅である。ニッケルに比べ鉄やステンレス方が安価でいいように思うが、どうやら酸化しやすいとか耐食性が悪い、硬さや脆さが悪いのでリチウム電池にはニッケルの方がいいということらしい。溶接自体はこのような小さな溶接機でも、対象金属が大きくなければ薄いニッケルタブのように溶接できると思う。
溶接棒は強く押すと接触面積が大きくなり電気抵抗が小さくなって温度が上がらない、押す力が小さいと接触しそこなったところからスパッタ(火花)がでて溶接が不十分になる。電流量がより大きく、通電時間がより長くなれば温度が上昇して溶接できるが、過ぎると穴が空いたり割れ目ができたりして逆に強度が低下する。何回かやって試してみるしかない。
ニッケルタブ同士はレベル3以上で簡単に溶接できる。18650リチウム電池へのタブ溶接では上記のようにレベル5では一発では溶接できず、素早く何回も繰り返す必要があった。
かつて熱電対だがちとやばい溶接方法を書いたが、この溶接機を使ってできたら、こっちのほうが良いだろう。もっともかつての熱電対の溶接は金がかからない方法で良かったわけですけどね。