การควบคุมกระแสไฟฟ้าขั้นสุดยอด: DIY CD Spot Welder

การสร้างชุดแบตเตอรี่ 18650 LiPo แบบกำหนดเองสำหรับ e-bikes หรือหุ่นยนต์ ต้องใช้การเชื่อมแถบนิกเกิลเข้ากับขั้วแบตเตอรี่โดยตรง คุณไม่สามารถใช้หัวแร้งได้ เพราะความร้อนที่ต่อเนื่องจะทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมระเบิดได้จริง ๆ DIY Spot Welder ใช้ Arduino เพื่อสร้างพัลส์กระแสไฟฟ้าทำลายล้างมหาศาลที่แม่นยำอย่างเหลือเชื่อเพียง 20-millisecond ซึ่งจะหลอมรวมโลหะเข้าด้วยกันทันที ก่อนที่เซลล์แบตเตอรี่จะมีเวลาอุ่นขึ้นด้วยซ้ำ

ฟิสิกส์ของการเชื่อมแบบ Resistance

Arduino ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟ 500 Amps ได้ มันจะต้องทำหน้าที่เป็นผู้ควบคุมแหล่งพลังงานที่น่าเกรงขามกว่ามาก: Microwave Oven Transformer (MOT) ที่ผ่านการดัดแปลง

1. แฮกเกอร์จะถอดขดลวดทุติยภูมิ (secondary coil) แบบบางที่มีแรงดันสูงออกจากหม้อแปลงไมโครเวฟที่เสียแล้วอย่างระมัดระวัง
2. พวกเขาแทนที่ด้วยสายเชื่อมขนาดใหญ่เท่าหัวแม่มือจำนวน 2 ถึง 3 รอบพอดี
3. การดัดแปลงแบบ "step-down" นี้จะลดไฟบ้าน 110V/220V ลงเหลือเพียง 2 Volts ที่ไม่เป็นอันตราย แต่จะขยายกระแสไฟฟ้าให้สูงถึง 800 ถึง 1000 Amps อย่างน่าอัศจรรย์!
4. เมื่อคุณกดสายทองแดงสองเส้นนั้นเข้ากับแถบนิกเกิลที่อยู่กับแบตเตอรี่ กระแสไฟ 800 Amps จะพยายามไหลผ่านจุดเชื่อมต่อเล็ก ๆ นั้น ความต้านทานไฟฟ้ามหาศาลจะทำให้นิกเกิลหลอมละลายกลายเป็นพลาสมาสีขาวร้อนจัดในชั่วพริบตา ทำให้โลหะหลอมรวมกัน!

ตัวจับเวลาแบบ Solid-State ระดับไมโครวินาที

หากกระแสไฟ 800A ไหลเป็นเวลา 0.01 วินาที คุณจะได้รอยเชื่อมที่สมบูรณ์แบบ แต่หากไหลเป็นเวลา 0.05 วินาที มันจะทะลุแบตเตอรี่และทำให้เกิดไฟไหม้ลิเธียม

• คุณไม่สามารถใช้ mechanical relay เพื่อควบคุมหม้อแปลงได้! Relays จะ "bounce" และติดค้าง ซึ่งนำไปสู่หายนะ
• Arduino จะสั่งการ BTA100 หรือ BTA41 TRIAC ขนาดใหญ่ (สวิตช์ AC แบบ solid-state) หรือกลุ่ม MOSFETs ขนาดใหญ่ หากใช้ DC supercapacitors
• The Code Loop:
  • ผู้ใช้ตั้งค่า rotary encoder ไปที่ "25ms"
  • ผู้ใช้เหยียบแป้นเท้า
  • digitalWrite(TRIAC_PIN, HIGH); delay(25); digitalWrite(TRIAC_PIN, LOW);
  • Arduino จะดำเนินการพ่นกระแสไฟได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยหยุดการไหลของพลังงานด้วยความแม่นยำทางคณิตศาสตร์อย่างแท้จริง ซึ่งมือมนุษย์ไม่มีทางทำซ้ำได้

ชิ้นส่วนประกอบสำหรับงานหนัก

• Arduino Nano (สำหรับรันหน้าจอจับเวลา OLED และหน้าปัด rotary encoder)
• A Salvaged Microwave Oven Transformer (MOT) หรือกลุ่ม Super Capacitors ขนาด 3000 Farad จำนวนมาก (CD - Capacitive Discharge setup)
• Solid State TRIAC Board (AC) หรือ massive MOSFET Bank (DC)
• Heavy welding cables และ solid copper welding electrodes
• (อันตราย: โปรเจกต์นี้เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้า AC mains ที่เป็นอันตรายถึงชีวิต และกลุ่ม capacitor banks ที่เกือบระเบิดได้ ความระมัดระวังอย่างยิ่งยวด ถุงมือยางหนา และอุปกรณ์ป้องกันดวงตาขั้นสูงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง!)