Soldadura de doble punto

Montaje de un kit de soldadura de doble punto, alimentado con una batería de 12V reciclada de un automóvil. Este soldador permite unir pletinas de hasta 0,15 mm de sección, muy útil para construir los paquetes de baterías que llevan como alimentación algunos dispositivos electrónicos. Construcción y montaje de una carcasa de protección para el módulo controlador, construida con una impresora 3D. Pruebas de funcionamiento del soldador, modificando la potencia y soldando pletinas de níquel de 0,1 y 0,2 mm.

Tenaza de soldar por puntos

Soldadura por puntos

La soldadura por puntos se basa en presión, intensidad y tiempo. En esta soldadura se calienta una parte muy pequeña de las piezas a soldar mediante el paso de corriente eléctrica, alcanzando temperaturas próximas a la fusión, y se ejerce una presión entre ambas piezas. Este tipo de soldadura es muy utilizado en la industria de automoción para unir chapas o láminas metálicas entre si,  normalmente de espesor entre 0,5mm y 3mm. Los mejores resultados se obtienen cuando las dos chapas tienen el mismo grosor.

Soldadura por puntos
Soldadura por puntos

Etapas de las soldaduras por puntos

  • Colocación de las chapas a soldar entre ambos electrodos.
  • Acercamiento de los electrodos en las chapas ejerciendo presión.
  • Soldadura: tiempo que está circulando la corriente eléctrica.
  • Forjado: tiempo transcurrido hasta el levantamiento de los electrodos.
    Etapas de la soldadura por puntosEtapas de la soldadura por puntos

Tiempo de soldadura

La generación de calor es directamente proporcional al tiempo de soldadura. Debido a la transferencia de calor de la zona de soldadura a los metales base y a los electrodos, así como a la pérdida libre de calor de la superficie al entorno, se necesitará una corriente y tiempo mínimo. Cuando se detiene la corriente, las puntas de cobre enfrían la soldadura por puntos, haciendo que el metal se solidifique bajo presión.

Fuerza de soldadura

Las piezas de trabajo deben ser comprimidas con cierta fuerza en la zona de soldadura para permitir el paso de la corriente. Si la fuerza de soldadura es demasiado baja, la expulsión puede ocurrir inmediatamente después de iniciar la corriente de soldadura, debido a que la resistencia de contacto es demasiado alta, dando como resultado una rápida generación de calor.

Cables tipo AWG

Los equipos de soldadura por punto pueden ser fijos o portátiles. Los equipos portátiles suelen incorporar los electrodos en la misma máquina, a modo de tenaza. Estas tenazas son de gran sección y baja resistencia eléctrica (alta conductividad), debido a la alta corriente que debe circular y con el fin de minimizar al máximo las pérdidas.  En algunos casos es necesario separar la máquina de la tenaza, y se utilizan unos cables de conexión entre ambos. En estos casos, los cables deberían ser lo más cortos posible y de gran sección. A continuación se muestra una tabla con las características de los cables tipo AWG, normalmente utilizados para este fin.

Tabla de características de los cables AWG

Soldadura de doble punto

La soldadura de doble punto se utiliza cuando no se tiene acceso con los electrodos a las dos caras de unión, como sucede cuando tenemos que unir un número determinado de baterías en serie o paralelo. Para obtener buenos resultados con una soldadura de doble punto, el espesor de la chapa inferior tendría que ser igual o mayor al de la chapa superior, evitando así las pérdidas debidas a un exceso de calentamiento en la chapa inferior.

Corriente en la soldadura de doble punto

 

Principales defectos en la soldadura por puntos

  • Intensidad demasiado alta: penetración demasiado profunda y agujeros.
  • Intensidad demasiado baja: mala resistencia de la unión.
  • Presión demasiado alta: marcas profundas en las chapas.
  • Presión demasiado baja: salpicaduras y agujeros.
  • Tiempo de soldadura demasiado largo: baja calidad del punto y agujeros.
  • Tiempo de soldadura demasiado corto: mala resistencia de la unión.

Diferentes estados de un punto de soldadura

Características de los metales en la soldadura por puntos

Las aleaciones rojas y bronces fósforos se sueldan mejor. Los metales y las aleaciones de distinta naturaleza se pueden soldar, pero si sus temperaturas de fusión no son muy diferentes.

  • Níquel y sus aleaciones se sueldan fácilmente con una intensidad muy elevada.
  • Aluminio, magnesio y sus aleaciones pueden soldarse a condición de que se emplee una corriente muy intensa durante un tiempo muy corto, y se controle rigurosamente la cantidad de energía suministrada.
  • Latón se suelda más fácilmente que el aluminio, aplicando una corriente elevada durante un tiempo corto.
  • Zinc y sus aleaciones son delicadas de soldar por su baja temperatura de fusión.
  • Cobre es imposible de soldar con cobre. En mejor de los casos, la soldadura es muy mala.

Temperatura de fusión de los metales

  • Estaño: 232°C
  • Plomo: 327°C
  • Zinc: 420°C
  • Magnesio: 650 ºC
  • Aluminio: 650°C
  • Bronce: 880° ··· 920°C
  • Latón: 930°··· 980°C
  • Plata: 950°C
  • Oro: 1054ºC
  • Cobre: 1083°C
  • Hierro fundido: 1220°C
  • Manganeso: 1244ºC
  • Metal monel: 1340°C
  • Acero de alto carbono: 1370°C
  • Silicio: 1410ºC
  • Acero inoxidable: 1430°C
  • Níquel: 1450°C
  • Cobalto: 1495ºC
  • Hierro: 1535°C
  • Titanio: 1650ºC
  • Vanadio: 1730ºC
  • Platino: 1770ºC
  • Cromo: 1900ºC
  • Molibdeno: 2610ºC
  • Tungsteno: 3380°C

Equipo de soldadura de doble punto, para construir paquetes de baterías

Para soldar baterías, normalmente se utilizan chapas de níquel con secciones comprendidas entre 0,1 y 0,2 mm. El tiempo de conexión de una soldadura por puntos tiene que ser muy preciso. Para este tipo de soldaduras, el tiempo varía entre 3 y 10 ms, y depende de la corriente necesaria para fundir el metal que se vaya a soldar, sin llegar a perforarlo. Como es lógico, los valores de corriente y tiempo de conexión dependerán de la sección y tipo de chapa que utilicemos.

Chapas de níquel

Las soldaduras por puntos se realizan provocando un cortocircuito en la fuente de alimentación, y tan importante es controlar la temperatura de fusión del metal a soldar, como proteger su fuente de alimentación, limitando los tiempos de conexión y el intervalo mínimo entre soldaduras consecutivas.

Soldadura de doble punto con transformador

Hay muchas maneras de hacer soldaduras por puntos, se pueden utilizar transformadores y soldar con tensión alterna, o utilizar baterías o súper condensadores y soldar con tensión continua. Lo más importante es utilizar el controlador adecuado, a la tensión y corriente de la fuente de alimentación que utilicemos. Para soldar con tensión alterna se suelen utilizar transformadores reciclados de hornos microondas, sustituyendo el devanado de AT por un par de espiras de cable de gran sección.

También se podría utilizar un equipo de soldadura por arco convencional, los de transformador. No sirven los equipos de soldadura de tipo inverter, porque precisamente estos equipos incorporan un sistema para evitar que se pegue la varilla cuando se inicia la soldadura, y cortan la tensión cuando se produce un cortocircuito.

Kit de soldadura de doble punto, para alimentarlo con una batería de 12V

Para soldar con tensión continua, aprovechando la batería de 12V que he sustituido en el coche, he comprado un kit que incluye todo lo necesario:
– Placa controladora
– Cables de conexión
– Dos electrodos de cobre para hacer la soldadura

Kit de soldadura de doble punto, para alimentarlo con una batería de 12V.

Carcasa de protección para el PCB

He fabricado una carcasa de protección en PLA, con la impresora 3D, para evitar posibles  cortocircuitos cuando el equipo de soldadura está alimentado.

Carcasa 3D

Si quieres fabricar esta carcasa con tu impresora 3D, puedes descargar el fichero .STL desde el siguiente link: Protective housing for a controller module of a double point welding kit

¿Necesitas fabricar un PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay. Hasta un 30% de descuento para PCBs especiales, con fabricación en 24 horas.

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Interruptor inteligente

Diseño y construcción de un interruptor inteligente, capaz de cortar la alimentación de todos los dispositivos conectados en una regleta de enchufes. El circuito detecta el consumo en una toma de red (Master), y desconecta todo (incluido el propio controlador) cuando se apaga el dispositivo conectado a la toma ‘Master’. Así en reposo (Standby), el consumo total de todo el conjunto será nulo.

Regletas de RED inteligentes

Buscando un poco por Internet, podemos encontrar regletas de alimentación inteligentes. La mayoría de ellas nos permiten conectar y desconectar la alimentación de todos los enchufes desde un dispositivo móvil, programar la hora de encendido y apagado, incluso medir el consumo y  calcular su coste.

Regletas inteligentes en Internet

El uso de regletas inteligentes podría suponer un gran ahorro energético, pero hay que tener en cuenta que estas regletas de por sí ya incorporan un consumo extra… y su circuito de control consume energía las 24 horas del día.

Interruptor inteligente

La idea de este montaje, es la de conseguir el apagado automático de una serie de dispositivos, al detectar el apagado del equipo principal (Master). Por ejemplo, si conectamos a la toma principal  de este circuito la CPU de nuestro PC,  y el resto de dispositivos (monitor, impresora, escáner, etc)  a la toma auxiliar; al desconectar la CPU se desconectaría la alimentación de todo el conjunto… incluso la del propio circuito de control. De esta manera no quedaría ningún equipo consumiendo en modo ‘Standby’, y el consumo total sería nulo.

Interruptor inteligente montado

A continuación se muestra el esquema del circuito de control, encargado de cortar la alimentación en todas las tomas de red, cuando detecte un caída de consumo en la toma ‘Master’.

Esquema: Interruptor inteligente

Las tensiones que obtendremos como muestra en la entrada del ATtiny cambiarán dependiendo de la inductancia y características del transformador que utilicemos (filtro EMI), además del tipo de carga que conectemos en la toma ‘Master’ (carga reactiva o lineal).

Principio de funcionamiento

El circuito está basado en la transferencia de tensión que aporta una de los dos  bobinas de un filtro EMI, al paso de la corriente de RED por el otro devanado.  Este montaje funciona como un transformador de corriente, entregando una tensión en el devanado secundario, proporcional a la corriente que circule por el primario. En este caso, la transferencia de tensión no es lineal con la potencia, pues dependerá del tipo de carga que conectemos en la toma ‘Master’. Si la carga se comporta como una resistencia pura,  la transferencia de tensión será menor que si tuviera una componente reactiva.

Medidas de tensión con diferentes cargas

El circuito detector de umbral está construido con Arduino, utilizando un ATtiny 85. Este pequeño micro controlador tiene sólo 8 pines y puede funcionar con un oscilador interno, lo que permite hacer uso de casi todos sus terminales.

Calibración y ajuste de los umbrales

En este montaje se han dedicado dos pines del ATtiny para poder configurar hasta 4 umbrales distintos de funcionamiento. Así podemos elegir el umbral de detección más adecuado al equipo que vayamos a conectar en la toma ‘Master’. Como es lógico suponer, los 4 umbrales los podremos calibrar y modificar con Arduino, antes de programar el ATtiny.

Ajuste y calibrado de los umbrales

Para facilitar el ajuste de los umbrales y la calibración de la escala, podemos cargar el código ‘Regleta_TEST.ino’ que se adjunta en la descarga, y utilizar la placa de desarrollo Arduino UNO. Para realizar este ajuste, colocamos un potenciómetro de 10K entre el positivo y negativo de la fuente de 5V, y conectamos el cursor del potenciómetro con la entrada A2 de Arduino UNO. El proceso a seguir para la calibración de la escala y fijación de los umbrales. se explica en el video final.

Los archivos que necesitas para programar el Arduino UNO y el ATtiny, lo puedes descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace:

Interruptor_I.rar

¿Dónde fabricar el PCB?

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PCB: Interruptor inteligente

 

Acceso a los GERBER de este PCB

PCB from PCBWay

Link of my shared project

Descarga del ficheros 3D:

Intelligent switch

Diseño 3D

 

 

 

 

 

 

 

Shield programador ATmega/ATtiny (ARDUINO)

Diseño de un Shield programador ISP para la tarjeta de desarrollo Arduino UNO. Este programador es compatible con los micro-controladores: ATmega 48/88/168/328P de 28 pines, y con los ATtiny 25/45/85 de 8 pines.

Shield programador ISP

Este montaje es una modificación del programador ISP para micro-controladores ATmega, que mostraba aquí:

ARDUINO a fondo… no te lo pierdas!!!

KT002 Arduino UNO R3 Starter Kit 

Programador ISP para ATmega/ATtiny

Haciendo una pequeña modificación sobre el programador ISP de ATmega, podemos hacer que sea compatible con los micro-controladores de 8 pines ATtiny.

Pinout ATtiny

Si observamos la distribución de los pines de los micro-controladores ATtiny, podemos comprobar que si los insertáramos en el zócalo del programador del ATmega (28 pines), posicionando el pin 1 del ATtiny en el pin 9 del programador ISP, apenas tendríamos que realizar 2 cambios en el circuito para poder programarlos.

Montaje: Programador ISP

  1. El pin 12 del programador ISP lo podríamos conectar directamente a la línea GND, necesaria para alimentar el ATtiny cuando lo estamos programando… y la conexión del pin 12 a GND del ATmega no afecta a su programación.
  2. En el pin 9 del programador ISP tendremos que poner un pequeño conmutador, mediante la posición de un puente, para conectar el cristal de cuarzo cuando tengamos que programar un ATmega. Cuando tengamos que programar un ATtiny, el pin 9 del zócalo habrá que unirlo con el pin 1 (cambiando la posición del puente)… ya que el pin 9 del zócalo se corresponde con el pin 1 del ATtiny = Reset (ver el esquema anterior)

Shield para Arduino UNO

Con la construcción de un PCB hecho a medida de la tarjeta de desarrollo  Arduino UNO, se consigue hacer un programador mucho más compacto y versátil.

Esquema + PCB: Programador ISP

Así no sería necesario realizar la conexión con puentes entre ambas placas, cada vez que quisiéramos utilizar nuestro Arduino UNO como programador.

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay, y es la empresa PCBWay es un fabricante de circuitos impresos en China. Puedes encargar tus diseños – PCB Low Cost – que yo he elegido en esta ocasión.

Logo: PCBWay

https://www.pcbway.com/

Esta empresa, aparte de ser grande y tener muy buenos precios, dispone de un apartado en su Web para alojar los diseños y poder compartirlos.

https://www.pcbway.com/project/shareproject/

Link of my shared project: 

PCB from PCBWay

SORTEO: 3 cupones de 50$ y 100 de 10$

Sorteo de 3 cupones de descuento de 50$, para fabricar circuitos impresos en la empresa PCBWay.

Reparto de los 100 cupones de descuento de 10$, para fabricar circuitos impresos en la empresa PCBWay.

Fabricante de prototipos PCB y empresa colaboradora:

Logo: PCBWay

Nuevo PCB + Sorteo

Diseño de un nuevo circuito impreso con 2 dígitos de 7 segmentos, LED SMD, incluyendo los dos puntos separadores y el punto decimal. Este circuito impreso es compatible con el anterior de un sólo dígito que utilicé en el ‘Reloj SMD’. Así se pueden utilizar ambas placas en el mismo montaje y construir cualquier tipo de display, sin la necesidad de tener que pegar más diodos en el PCB.

Construye un Reloj SMD

Reloj serie con el nuevo PCB

Display de 4 dígitos

El display del último reloj que hice, estaba construido con 4 circuitos impresos  de un dígito de 7 segmentos. Cada uno del los dígitos permite el control de encendido de un punto decimal, el cuál se incluye en cada PCB. Sin embargo, este reloj utiliza además del punto decimal un separador central, formado por dos puntos LED. Como es lógico, para poder controlar 2 signos es necesario utilizar la salida del control decimal de 2 dígitos. Por otra parte, en los PCBs no estaba contemplada la posibilidad de montar los dos puntos separadores. La solución fue la de colocar 2 LED entre las dos placas centrales, pegando uno en cada tarjeta.

Pegar LED en el display

Ambos LED van conectados en serie. El ánodo de esta serie, como es el punto común, va conectado con la alimentación al +12V.

Cableado LED

El cátodo de la serie lo tuve que cablear hasta la salida de control del punto decimal del dígito anterior (el punto decimal del dígito de la izquierda no se utiliza en este reloj).

Nuevo PCB

A pesar de que la solución que tomé es válida, no queda muy elegante hacer semejante ‘engendro’ en un diseño nuevo. Al final decidí hacer otro circuito impreso, con los dos puntos además del punto decimal, y que fuera totalmente compatible con los circuitos impresos que ya tenía fabricados.

PCB: 2 dígitos de 7 segmentos

Este nuevo circuito impreso contiene 2 dígitos, y los dos puntos LED están montados entre ambos dígitos. Este circuito impreso va montado en el centro del display del reloj de 4 dígitos, ocupando los 2 dígitos centrales; y a cada lado va montada otra placa de un sólo dígito.

Nuevo display del Reloj

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Por suerte, se puso en contacto conmigo el fabricante de circuitos impresos PCBWay, preguntando si quería hacer una colaboración con ellos. Lo primero que hice es visitar su página Web, y me pareció muy interesante su manera de trabajar.

Proyectos compartidos en PCBWay

https://www.pcbway.com/project/shareproject/

Esta empresa, aparte de ser grande y tener muy buenos precios, dispone de un apartado en su Web para alojar los diseños y poder compartirlos. Creo que la idea es muy buena para ambas partes. El diseñador recibe un porcentaje de las ventas que se realicen de sus diseños y el fabricante aumenta sus ventas.

Link of my shared project: 
PCB from PCBWay

Lote PCBs

Sorteo por cortesía de: PCBWay

Sorteo patrocinado por PCBWay

El sorteo se realizará el próximo día 23 de Diciembre de 2017, y habrá 3 ganadores. Cada ganador recibirá un cupón de regalo para mandar a fabricar sus propios PCB’s. Los circuitos impresos podrán ser de una o dos caras, y con un tamaño máximo de 100×100 milímetros… con transporte incluido.

PARTICIPANTES

El sorteo se realizará entre los suscriptores de este canal, que dejen un comentario en la línea de comentarios del video (YouTube). Si quieres participar, no te olvides de dejar sin marcar en tu cuenta de YouTube la casilla: ‘Mantener todas mis suscripciones en privado’ (por lo menos el día 23 de Diciembre).

Logo: PCBWay
https://www.pcbway.com/

CIRCUITOS IMPRESOS (PCB)

Archivos GERBER para fabricar este nuevo PCB, con 2 dígitos de 7 segmentos:

PCB_Display_2x7.zip