Сварочный аппарат своими руками из доступных компонентов

Внутреннее устройство угольного электрода

Это расходники чаще с круглым сечением, диаметр которого может быть самым разным – от 5-ти до 25 мм. Длина угольников также разнообразна: от 25-ти до 300 мм. Виды с самой большой длиной используются для сварки в труднодоступных местах.

По форме они выпускаются в нескольких вариантах: с круглым, полукруглым, прямоугольной и полой формой сечения. Чаще применяются круглые и полукруглые расходники – с ними сварочный шов отвечает всем требованиям технических стандартов.

У прямоугольных стержней свои задачи: они отлично справляются с ремонтом самого разного рода дефектов стальных поверхностей. Что касается полых расходников, то их фишка – способность формировать в месте сварочного шва канавку в виде буквы U.

Выполнены эти электроды из довольно сложной смеси кокса и угля с различными добавками вяжущего характера типа смолы и специальных элементов типа металлического порошка или стружки для усиления состава.

Технология производства включает в себя отдельные этапы. Сначала формируется смесь, затем из нее формируются стержни. Третьим самым важным технологическим этапом является специальная термическая обработка вновь сформированных стержней. Именно от термического этапа производства зависит качество расходников.

Технологическая схема производства угольных электродов.

Иногда путают две разновидности специализированных стержней: угольные и графитовые электроды. Путать их не нужно, это разные расходники как по своему составу, так и по сфере применения.

Есть еще один вид угольных электродов – так называемые омедненные. Это стержни, покрытые медным напылением. Это делает их более прочными при сохранении всех остальных характеристик в том же виде.

Где применяются?

Главная отличительная особенность угольных расходников – их универсальность. Область применения – разнообразнейшая: от резки металлов до наплавки и сварки. Заготовки могут быть какой угодно формы, сортамент соединяемых деталей намного шире, чем у электродов с металлическими стержнями.

Природа металлов также допускается практически любая:

Сталь

Могут быть сплавы любого направления: нержавеющая сталь, сплавы с низким содержанием углерода, низколегированные или высоколегированнее марки и т.д.

Чугун и бронза

Вполне по силам угольному электроду. Здесь есть технический нюанс: его конец нужно заточить под углом 65°.

Цветные металлы

Здесь тоже нужна заточка кончика расходника, угол в данном случае 30°. Понимающие и опытные сварщики предпочитают для сварки капризных цветных металлов угольные модели, а не традиционную пайку. Делается это из-за более высокого качества соединения – его прочности прежде всего.

Дополнительным преимуществом является экономия времени: сварка угольным электродом требует намного меньше, чем на манипуляции паяльником и припоем с кислотой.

Угольный электрод чаще применятся в промышленных сварочных работах на автоматическом оборудовании. Особенность – редкое подключение переменного тока. Дело в том, что дуга в данном случае весьма неустойчива, причем ее трудно нивелировать.

Если процесс идет на промышленном производстве, там применяются специальные соленоиды мощного калибра для формирования магнитного поля для компенсации. Если же сварка ручная, соленоиды применить невозможно.

Частичная стабилизация дуги может быть достигнута разве что флюсовыми пастами, нанесёнными вдоль линии шва или реза.

Главный источник питания – постоянный ток с подключением прямой полярности, когда плюсовой полюс приходится на заготовке, а минусовой – на угольном стержне. Сила тока нужна не бог весть какая, чтобы сформировать дугу длиной, к примеру, в пять сантиметров, вполне хватит 5 А.

Сварка с помощью угольного электрода.

Если же полярность подключена неправильно – по обратному типу, электрод сразу же целиком перегреется – по всей длине, в результате чего угольная масса выгорает и снижается качество сварочного процесса.

Значительным преимуществом угольных расходников – отсутствие весьма неприятного явления в сварке – прилипания стержня к свариваемой поверхности заготовки. Это происходит благодаря низкой скорости выгорания массы расходника.

Прилипание не происходит даже при нарушениях технологии сварки, что при других методах мгновенно приводит к этой беде. Поэтому угольные электроды являются любимым методом в начальных стадиях обучения сварочному делу.

Научившись работе с данными электродами, можно приступить к методам сварки посложнее, чтобы освоить навыки избегания прилипания электродов.

Как варить угольными электродами: особенности

Прежде всего нужно знать и помнить, что они относятся к неплавким расходникам. Это означает, что по ходу процесса они выполняют роль лишь электрического проводника, но не принимают участия в формировании сварочной ванны в отличие от своих металлических собратьев.

В это трудно поверить, но даже уголь может кипеть. Делает он это при температуре 4200°С, но перед кипением он плавится – также при заоблачных температурах. По ходу сварочных работ угольные стержни разогреваются, но не плавятся и, теме более, не кипят: температура обычной сварки для просто детская.

Здесь уже упоминалось, что при данном способе можно использовать лишь постоянный ток прямой полярности без каких-либо вариантов.

Варка проходит с помощью присадочных материалов двумя способами:

• справа налево, где в общем расположении деталей впереди всегда находится присадка;
• слева направо с присадкой, которая идет по след электрода.

Способ «слева-направо» считается более подвинутым, так как при нем возможна более высокая скорость сварки, благодаря эффективному использованию тепловой энергии. Тем не менее, способ «справа-налево» применяется чаще – он более традиционный, его знают лучше.

Если вид работы специальный и, к примеру, заключается в отбортовке металлических заготовок с тонкими краями, угольники можно использовать без присадки. В таком случае производительность сварки станет значительно выше. При одном, правда, условии: толщина соединяемых листов не должны превышать 3-х мм.

Выполнение сварки

Для качественного соединения деталей необходимо выполнить предварительную зачистку их поверхности от всевозможных загрязнений и оксидов, подготовить стыки. Дома этому будут способствовать различные растворители, на производстве — щелочные ванны.

Среди первых практикуются уайт-спирит, технический ацетон, растворители на основе ксилола и уайт-спирита — PC-1, PC-2. Щелочная ванна допускает нахождение детали в составе не больше 5 мин.

Щелочную ванну можно приготовить самостоятельно, для этого понадобится:

• вода — 1 л;
• кальцинированная сода — 50 г;
• технический трехзамещенный фосфорнокислый натрий — 50 г;
• силикатный клей — 30 г.

Для улучшения очистки, щелочную жидкость необходимо подогреть до температуры 65°. После извлечения алюминиевой заготовки из ванны, нужно очистить предназначенные для соединения торцы специально предназначенной для этого металлической щеткой, с тонкой щетиной либо напильником.

Ручной труд вполне заменит шлифовальная машина. После очистки, элементы следует еще раз очистить растворителем.

Подготовки перед сваркой потребуют и токопроводящие стержни для сварочной операции. Для получения качественного валика, электроды необходимо два часа выдержать в печи при температуре не менее 200° C.

Операция сварки предполагает использование постоянного тока обратной полярности, с величиной до 30 A на каждый миллиметр диаметра сварочного стержня. Повысит качество соединения, предварительный разогрев деталей до 300-400°.

Величина нагрева прямо пропорциональна толщине соединяемых конструкций. Однако если обработке подлежат крупногабаритные детали, нагреваются только предполагаемые для сварки торцы.

Обеспечить получение качественного валика помогут следующие операции:

• шов освобождается от сформировавшейся корки шлака;
• валик поливается горячей водой;
• очищается металлической щеткой.

Предупредить проявление коробления и кристаллизационных дефектов при сварке поможет медленное остывание сварного валика.

Угольные электроды в домашних мастерских

Схема сварки медной проволоки.

Для работы с ними кустарным образом вполне подойдет традиционный электродуговой сварочный аппарат. Одна из преимущественных сторон – очень скромная сила тока для создания электрической дуги благодаря низкой теплопроводности: вполне хватает 3 – 5 А.

Электрическая угольная дуга может быть протянута на длину до 50-ти мм, ее очень легко и комфортно вести вдоль будущего шва из-за медленного испарения электрода во время сварки и отсутствия эффекта прилипания.

Учиться сварке с угольными электродами на примерах соединения проводов, металлических заготовок с тонкими краями и т.д. – чудесная возможность освоить все навыки быстро и эффективно.

Важный совет: заниматься этим видом сварки нужно только в закрытых помещениях. Дело в том, что дуга в таких технологиях может потухнуть при малейшем дуновении ветра, не говоря уж о газовых потоках, магнитных полях и других факторах внешней среды.

Лучше всего заточить электрод с обоих концов: в этом случае не нужно будет тратить лишнего времени не перестановку расходника в держателе. Кроме того, снизится риск перегрева расходника при сварке.

А с заточенными концами держатель может разворачиваться на 180° при перегреве одного конца, чтобы продолжать работу другим концом. Это позволит в том числе сэкономить на расходных материалах.

Иногда применяют неплавящиеся угольные электроды для сварки шин из меди в трансформаторах на подстанциях. Варят и медные провода, но это главным образом в мелких мастерских кустарного характера.

В качестве присадочных материалов самым лучшим вариантом являются прутки из бронзового сплава. Они бывают с разными диаметрами, которые нужно подбирать, исходя из толщины соединяемых металлических заготовок, которая используется в расчетах по специальной формуле.

Еще одним видом работ, в которых используются угольники, является резка металлов.

Можно ли сделать сварочный электрод своими руками?

Многие спрашивают, можно ли изготовить электрод для сварки черных металлов своими руками в домашних условиях?
Ответ нет. Нормальный электрод для сварки самостоятельно вы не сделаете. Потому, что это достаточно наукоемкий процесс, а компоненты, входящие в состав обмазки, не всегда можно приобрести в ближайшем магазине.

Что предлагает нам великий и ужасный интернет в этом плане?

Многочисленные сайты по сварке утверждают, что сделать электрод – это не проблема. Если не вдаваться в подробности такого производства, вам понадобится стальной пруток, мел, измельченный до порошкообразного состояния (мелкая фракции). Жидкое стекло (силикатный клей) наносится на пруток, потом все это дело посыпается мелом и обкатывается, чтобы он равномерно пристал к поверхности прутка. Получается меловой слой какой-то толщины. Самоделка отправляется в печь, духовку или просушивается феном.

И вот этим можно варить?

С нашей точки зрения нельзя. С таким же успехом можно варить гвоздем, арматурой или голым металлическим стержнем. Разницы нет. Процесс такой сварки нестабилен, шов трудно будет назвать таковым, а шлак будет практически отсутствовать из-за отсутствия шлакообразующих элементов в составе обмазки.

Если уж делать своими руками, то лучше использовать идею, предложенную сто лет назад двумя американцами. Они придумали просто обернуть пруток бумагой и приклеить ее на жидкое стекло. По крайней мере, это проще, чем возиться с мелом. А идея очень проста. Бумага сгорает, выделяет дым, который и защищает от вредного влияния кислорода. Также такое покрытие каким-то образом улучшало поджиг и положительно влияло на стабильность дуги… И это, конечно, очень сомнительно. Так как легкое зажигание электрической дуги и поддержание ее горения происходит благодаря малой энергии ионизации таких элементов, как натрий, калий и кальций.

Другими словами, можете не ломать голову над составом обмазки и способом нанесения. Если очень хочется поварить, но нечем, а магазины все закрылись на праздники, берите любую подходящую по диаметру и длине железяку, зажимайте ее в электрододержатель и варите – такой процесс сваркой не назовешь, но вполне возможно что-то прихватить таким образом в экстремальных условиях. По крайне мере, это ничем не хуже, чем предложенные выше варианты.

В покрытиях современных электродов используются газообразующие, легирующие, шлакообразующие и стабилизирующие компоненты. Они и обеспечивают тот комфорт и качество сварки, доступное современным сварщикам. Обмазка может содержать в своем составе мрамор, рутил, плавиковый шпат, ферро-марганец, каолин и другое. В роли связующего используется, и здесь ничего не поменялось, жидкое стекло. На качество электродов влияет также давление опрессовки электродного пресса. Читайте статью на эту тему «Как производят сварочные электроды».

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Сварка угольными электродами алюминия

Алюминий и его сплавы – одни из самых сложных и капризных металлов для сварочных работ. Угольникам алюминий по силам.

У данного металла низкая плотность в сочетании с высокой теплопроводностью и стойкостью к коррозийным явлениям. Плавится алюминий при низкий температурах – всего 660°С. Трудностью является его интенсивное взаимодействие с кислородом, в результате чего заготовки покрываются оксидной пленкой в виде окиси алюминия.

Если к «оксидной» проблеме добавить высокий риск образования пор и трещин в сварочном шве, то сложится полный комплект «алюминиевых» сварочных проблем. Угольные расходники могут справиться с этим комплектом неприятностей.

Именно поэтому данные электроды имеют широкое применение в специализированных цехах электролиза для сварки алюминиевых шин. Чаще применяют швы встык на подкладке из графита.

Если соединяются две алюминиевые поверхности, лучше использовать угольную электродуговую сварку с использованием присадочной проволоки или прутка тоже из алюминия.

Что же касается неприятности в виде оксидной пленки, то с ней без проблем справляются флюсовые смеси, которые добавляются прямо на кромки сварочного шва. Флюс в данном случае – однородная мелкодисперсная смесь.

Азы электросварки

Сварное соединения металла на сегодня — самое надежное: куски или детали сплавляются в единое целое. Происходит это в результате воздействия высоких температур. Большинство современных сварочных аппаратов для расплавления металла используют электрическую дугу. Она разогревает металл в зоне воздействия до температуры плавления, причем происходит это на небольшой площади. Так как используется электрическая дуга, то и сварка называется электродуговой.

Это не совсем правильный способ сварки)) Как минимум, вам нужна маска

Виды электросварки

Электрическая дуга может образовываться как постоянным, так и переменным током. Переменным током варят сварочные трансформаторы, постоянным — инверторы.

Работа с трансформатором — более сложная: ток переменный, потому сварная дуга «скачет», сам аппарат — тяжелый и громоздкий. Еще немало напрягает шум, который издает при работе и дуга и сам трансформатор. Имеется еще одна неприятность: трансформатор сильно «садит» сеть. Причем наблюдаются значительные скачки напряжения. Этому обстоятельству очень не рады соседи, да и ваша бытовая техника может пострадать.

Инверторы в основном работают от сети 220 В. При этом они имеют небольшие габариты и вес (прядка 3-8 килограммов), работают тихо, почти не оказывают влияния на напряжение. Соседи и не узнают, что вы начали пользоваться сварочным аппаратом, если только не увидят. К тому же, так как дуга вызвана постоянным током, она не прыгает, ее проще перемешать и контролировать. Так что если вы решили научиться сваривать металл, начитайте со сварочного инвертора. О выборе инверторного сварочного аппарата читайте тут.

Технология сварочных работ

Для возникновения электрической дуги необходимы два токопроводящих элемента с противоположными зарядами. Один — это металлическая деталь, а второй — электрод.

Электроды, которые используются для ручной электродуговой сварки, представляет собой сердечник из металла, покрытый специальным защитным составом. Бывают еще графитовые и угольные неметаллические сварочные электроды, но они используются при специальных работах и начинающему сварщику вряд ли пригодятся.

При касании электрода и металла, имеющих разную полярность, возникает электрическая дуга. После ее появления, в том месте, куда она направлена, начинает плавиться металл детали. Одновременно плавится металл стержня электрода, переносясь с электрической дугой в зону плавления: сварную ванну.

Как образуется сварная ванна. Без понимания этого процесса вы не поймете, как варить металл правильно (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

В процессе также горит защитное покрытие, частично плавясь, частично испаряясь и выделяя некоторое количество раскаленных газов. Газы окружают сварную ванну, защищая металл от взаимодействия с кислородом. Их состав зависит от типа защитного покрытия. Расплавленный шлак также покрывает металл, способствуя еще и поддержанию его температуры. Чтобы правильно варить сваркой, необходимо следить за тем, чтобы шлак покрывал сварную ванну.

Сварной шов получается при движении ванны. А двигается она при перемещении электрода. В этом и заключается весь секрет сварки: нужно с определенной скоростью передвигать электрод. Важно также в зависимости от требующегося типа соединения правильно подбирать его угол наклона и параметры тока.

По мере остывания металла на нем формуется корка шлака — результат горения защитных газов. Она также защищает металл от контакта с кислородом, содержащимся в воздухе. После остывания его оббивают молотком. При этом разлетаются горячие осколки, потому защита глаз обязательна (надевайте специальные очки).

схема, расчет, необходимое оборудование, сборка

При сооружении или ремонте техники или бытовых приборов достаточно часто возникает потребность в сварке каких-либо элементов. Чтобы соединить детали, понадобится использовать сварочный аппарат. Сегодня легко можно приобрести подобную конструкцию, однако следует знать, что можно изготовить и самодельные сварочные аппараты.

Сварочные аппараты бывают постоянного и переменного тока. Последние используются для того, чтобы сваривать на небольших токах заготовки из металла небольшой толщины. Дуга сварки на постоянном токе является более устойчивой, при этом возможно производить сварку на прямой и обратной полярности. В данном случае можно использовать электродную проволоку без обмазки или электроды. Чтобы придать стойкости горения дуги, на небольших токах рекомендуется делать завышенное напряжение холостого хода обмотки сварки.

Чтобы выпрямлять переменный ток, следует использовать обыкновенные мостиковые выпрямители на крупных полупроводниках с охладительными радиаторами. Для того чтобы сглаживать пульсации напряжения, один из выводов нужно подсоединить к держателю электродов через специальный дроссель, который являет собой катушку из нескольких десятков витков шины из меди сечением 35 мм. Подобная шина может наматываться на любой сердечник, лучше всего использовать сердечник от магнитного пускателя.

Чтобы выпрямлять и плавно регулировать сварочный ток, следует использовать более сложные схемы с применением крупных тиристоров для управления.

К достоинствам регуляторов неизменного тока можно отнести их универсальность. У них имеется большой спектр конфигурации напряжений, в связи с чем подобные элементы можно использовать не только для постепенной регулировки тока, но и для зарядки батарей аккумуляторов, питания электрических элементов для нагрева и других цепочек.

Сварочные аппараты переменного тока можно использовать для соединения заготовок электродами, поперечник которых более 1,6 мм. Толщина соединяемых заготовок может быть более 1,5 мм. В данном случае имеется большой ток сварки, а дуга пылает стабильно. Могут использоваться электроды, которые изготовлены для сварки исключительно на переменном токе.

Устойчивое горение дуги можно получить в случае, если приспособление для сварки будет иметь падающую наружную характеристику, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в цепочке сварки.

Что нужно учитывать в процессе изготовления сварочных аппаратов?

Для ступенчатого перекрытия спектра токов сварки необходима коммутация как первичных обмоток, так и вторичных. Для плавной конфигурации тока в рамках выбранного спектра следует употреблять механические свойства перемещения обмоток. Если удалять обмотку сварки по отношению к сетевой, будут увеличиваться магнитные потоки рассеивания. Следует понимать, что это может привести к снижению сварочного тока. В процессе изготовления самодельной конструкции для сварки не нужно стремиться к полному перекрытию спектра токов сварки. Рекомендуется первым делом собрать для работы с электродами 2-4 мм. Если понадобится в дальнейшем работать на небольших сварочных токах, конструкцию можно дополнить отдельным приспособлением для выпрямления с постепенной регулировкой тока сварки.

Самодельные конструкции должны удовлетворить некоторые требования, основными из которых являются следующие:

1. Сравнительная компактность и небольшой вес. Подобные параметры можно снизить путем уменьшения мощности конструкции.
2. Достаточная продолжительность работы от электросети 220 В. Повысить ее можно с помощью использования стали с высокой магнитной проницаемостью термостойкой изоляции проводов для обмотки.

Подобные требования можно с легкостью выполнить, если знать основы сооружения сварочных конструкций и придерживаться технологии их изготовления.

Вернуться к оглавлению

Как выбрать тип сердечника для изготавливаемой конструкции?

В процессе изготовления подобных конструкций используются стержневые магнитные проводы, они являются более технологичными. Сердечник набирается из пластин электротехнической стали любой конфигурации, толщина материала должна составлять 0,35-0,55 мм. Элементы понадобится стянуть шпильками, которые покрыты изоляционным материалом.

В процессе выбора сердечника следует учитывать размеры “окна”. В конструкцию должны помещаться обмотки элементов. Не рекомендуется использовать сердечники с поперечным сечением 25-35 мм, так как в таком случае изготавливаемая конструкция не будет обладать необходимым припасом мощности, в результате чего качественную сварку будет произвести достаточно сложно. В данном случае также нельзя исключать перегрев устройства.

Сердечник должен быть сечением 45-55 мм.

В некоторых случаях производятся сварочные конструкции с тороидальными сердечниками. Данные устройства имеют более высокие электротехнические показатели и низкие электропотери. Изготавливать подобные приспособления гораздо сложнее, так как обмотки нужно будет размещать на торе. Следует знать, что намотку в данном случае выполнять достаточно сложно.

Сердечники изготавливаются из ленточного трансформаторного железа, которое сворачивается в рулон в форме тора.

Чтобы увеличить внутренний диаметр тора, с внутренней стороны нужно отмотать часть ленты из металла, после чего намотать ее на наружную сторону сердечника.

Вернуться к оглавлению

Как правильно выбрать обмотку конструкции?

Для первичной обмотки рекомендуется использовать провод из меди, который покрыт изоляционным материалом из стеклоткани. Можно использовать и провода, которые покрыты резиной. Не допускается использовать шнуры, которые покрыты полихлорвиниловой изоляцией.

Большое количество отводов сетевой обмотки не рекомендуется делать. За счет снижения количества витков первичной обмотки будет возрастать мощность аппарата для сварки. Это приведет к увеличению напряжения горения дуги и ухудшению качества соединения заготовок. Путем изменения количества витков первичной обмотки достигнуть перекрытия спектра токов сварки без ухудшения свойств сварки не получится. Для этого надо будет предусмотреть переключение витков вторичной обмотки сварки.

Вторичная обмотка должна содержать 67-70 витков шины из меди сечением 35 мм. Можно использовать многожильный сетевой кабель или гибкий многожильный шнур. Изоляционный материал обязательно должен быть теплостойким и надежным.

Вернуться к оглавлению

Самодельный аппарат для сварки из автотрансформатора

Сварочное устройство работает от электросети 220 В. Конструкция обладает отличными электротехническими показателями. Благодаря использованию новой формы магнитного провода вес приспособления составляет порядка 9 кг при размерах 150х125 мм. Это достигается применением ленточного железа, которое сворачивается в рулон в форме тора. В большинстве случаев используется стандартный пакет пластинок Ш-образной формы. Электротехнические показатели трансформаторной конструкции на магнитном проводе приблизительно в 5 раз выше, чем у подобных пластинок. Электропотери будут минимальными.

Элементы, которые будут нужны для того, чтобы изготовить сварочный аппарат своими руками:

• магнитный провод;
• автотрансформатор;
• электрокартон или лаковая ткань;
• провода;
• деревянная рейка;
• изоляционный материал;
• трансформатор;
• кабель;
• кожух;
• выключатель.

В любой мастерской по обработке металла очень удобно работать, если под рукой есть сварочный аппарат. С его помощью можно надежно соединять металлические детали или конструкции, вырезать отверстия, а то и просто разрезать заготовки в нужном месте.

Такой полезный инструмент можно сделать своими руками, главное, во всем хорошенько разобраться, а мастерство делать красивый и надежный шов, придет с опытом.

Переменный выходной ток

Дома, на даче, на производстве чаще всего встречаются именно такие аппараты. Многие фото сварочного оборудования показывает, что оно сделано своими руками.

Самые главные составляющие для такого аппарата – это провод для двух обмоток и сердечник для них. Фактически – это трансформатор для понижения напряжения.

Размеры провода

Аппарат будет довольно хорошо работать при напряжении на выходе 60 вольт и током до 160 ампер. Расчеты показывают, что для первичной обмотки нужно взять медный провод сечением 3, а лучше 7 квадратных миллиметров. Для алюминиевого провода сечение должно быть больше в 1,6 раза.

Изоляцию проводов необходимо использовать тканевую потому, что провода в процессе работы сильно нагреваются и пластик просто расплавится.

Укладывать первичную обмотку нужно очень тщательно и аккуратно потому, что она имеет много витков и находится в зоне высокого напряжения. Желательно, чтобы провод был без разрывов, но если нужной длины нет под рукой, то куски необходимо надежно соединить и спаять.

Вторичная обмотка

Для вторичной обмотки можно брать медь, а можно алюминий. Провод может быть как одножильным, так и состоящим из нескольких проводников. Сечение от 10 до 24 квадратных миллиметров.

Очень удобно наматывать катушку отдельно от сердечника, например на деревянную заготовку, а потом набирать пластины из трансформаторной стали в готовую, надежно изолированную обмотку.

Многожильный провод

Как сделать многожильный провод подходящего сечения для сварочного аппарата? Есть такой способ. На расстоянии 30 метров (больше или меньше, в зависимости от расчетов) надежно крепятся два крюка. Между ними натягивается нужное количество тонкого провода, из которого будет составлен многожильный проводник. Потом один конец снимается с крюка и вставляется в электродрель.

На малых оборотах пучок проводов равномерно закручивается, его общая длина будет несколько уменьшаться. Концы провода зачистить (отдельно каждую жилу), залудить и хорошенько пропаять. Затем изолировать весь провод, желательно изоляционным материалом на текстильной основе.

Сердечник

Хорошие характеристики показывают самодельные сварочные аппараты на основе сердечников из трансформаторной стали. Они набираются из пластин толщиной 0,35-0,55 миллиметров.

Важно правильно подобрать размер окна в сердечнике, чтобы в него поместились обе катушки, и площадь в разрезе (его толщина) была 35-50 квадратных сантиметров. По углам готового сердечника устанавливаются болты, а гайками все плотно стягивается.

Первичная обмотка состоит из 215 витков. Для возможности регулирования сварочного тока готового аппарата можно сделать выводы от намотки на 165 и 190 витках.

Все контакты крепятся на пластине из изоляционного материала и подписываются. Схема такова: чем больше витков катушки, тем больше ток на выходе. Вторичная обмотка состоит из 70 витков.

Инвертор

Своими руками можно собрать еще один сварочный прибор – это инвертор. У него есть ряд положительных отличий от трансформатора. Самое первое, что бросается в глаза, – его небольшой вес. Всего несколько килограммов. Можно работать, не снимая аппарат с плеча. Затем, рабочий постоянный ток, это позволяет создавать более аккуратный шов, да и дуга не так скачет. Проще работать начинающим сварщикам.

Детали для сборки такого аппарата продаются в магазинах и на рынке. Необходимо лишь знать маркировку. Особого внимания требует качество транзисторов потому, что они находятся в самой напряженной области конструкционной схемы инвертора. Для охлаждения прибора используют принудительную вентиляцию в виде охлаждающих радиаторов и вытяжных вентиляторов.

Таким образом, если составить каталог самодельных сварочных аппаратов, то получится длинный список из трансформаторов различной конструкции, инверторов, сварочных полуавтоматов и автоматов. Такие приборы позволяют работать с чугуном и сталью, алюминием и медью, нержавейкой и тонким листовым железом.

Надежность и долговечность их работы зависит от точности расчетов, наличия материалов, деталей, правильности сборки, а также от соблюдения правил безопасности на всех этапах создания и эксплуатации подобных приборов.

Фото сварочного аппарата в домашних условиях

По мнению специалистов, изготовить сварочный аппарат своими руками — не сложно.

Однако чтобы сделать его, нужно четко представлять себе для чего, для каких работ он будет применяться.

Самодельный аппарат комплектуется и собирается из доступных узлов и деталей. В качестве варианта для умельцев может рассматриваться и плазменный механизм.

Практика показывает, что при точном подборе комплектующих элементов аппарат будет служить долго и надежно.

Важно, чтобы электрическая схема была максимально простой. Иногда даже используют трансформатор от микроволновки.

Устройство должно работать от бытовой сети переменного тока напряжением 220 В.

Если выбрать в качестве рабочего напряжения 380 В, то схема и конструкция аппарата заметно усложнится.

Структурная схема сварочного аппарата

Для производства сварочных работ используются устройства, работающие на переменном и постоянном токе.

Схема любого аппарата включает в себя трансформатор (возможно использование трансформатора из микроволновки), выпрямитель, дроссель, держак, электрод. Именно в такой последовательности происходит протекание электрического тока по замкнутой цепи.

Цепь замыкается, когда между электродом и металлическими заготовками, которые нужно соединить, возникает электрическая дуга.

Чтобы качество сварного соединения было высоким, необходимо обеспечить устойчивое горение этой дуги.

А чтобы установить требуемый режим горения используется регулятор силы тока.

Аппараты постоянного тока применяют для сварки элементов из тонколистового металла. При этом способе сварки можно использовать любые электроды и электродную проволоку без керамической обмазки.

Держак электрода присоединяется к выпрямителю через дроссель. Это делается для того, чтобы сглаживать пульсации напряжения.

Дроссель представляет собой катушку медных проводов, которая намотана на любом сердечнике. Выпрямитель, в свою очередь, соединяется с вторичной обмоткой трансформатора.

Трансформатор включается в бытовую электросеть. Последовательность соединения проста и наглядна.

Преобразование напряжения переменного тока выполняется с помощью понижающего трансформатора.

Согласно закону Ома напряжение, которое индуцируется на вторичной обмотке трансформатора, уменьшается, а величина тока увеличивается с 4-х ампер до 40 и более.

Примерно такая величина требуется для сварки. В принципе, данное устройство можно назвать простейшим сварочным аппаратом.

И с помощью проводов присоединить к нему держак электрода. Но использовать держак в практических целях невозможно, поскольку схема не содержит других необходимых элементов.

И главное – в ней отсутствует регулятор величины тока. А так же выпрямитель и другие элементы.

Трансформатор считается основным элементом сварочного аппарата. Его можно купить или приспособить уже бывший в эксплуатации.

Многие мастера используют трансформатор от микроволновки, отработавшей свой срок. По своим габаритам и весу микроимпульсный элемент всегда занимает много места в конструкции.

Если рассмотреть сварочный агрегат в целом, то можно выделить три основных блока, которые она в себя включает:

• блок питания;
• блок выпрямителя;
• блок инвертора.

Самодельный инверторный аппарат можно скомпоновать таким образом, чтобы он имел минимальные габариты и вес.

Такие устройства, рассчитанные на применение в домашнем хозяйстве, сегодня продаются в магазинах.

Преимущества инверторного аппарата перед традиционными агрегатами очевидны. В первую очередь, следует отметить компактность аппарата, удобство в эксплуатации, надежность.

Лишь одна составляющая в параметрах этого устройства вызывает озабоченность – его высокая стоимость.

Самые общие расчеты подтверждают, что сделать такой аппарат своими руками проще и выгоднее.

Основные элементы, практически, всегда можно найти среди электротехнических машин и приборов, которые оказались в запасниках. Или на свалке.

Простейший регулятор тока можно сделать из куска нагревательной спирали, которая используется в бытовых электрических плитах. Дроссель – из отрезка медной проволоки.

Радиолюбители придумали самый простой по схеме импульсный способ сварки. Он используется для крепления проводов к металлической плате.

Никаких сложных приспособлений – только дроссель и пара проводов. Регулятор силы тока тоже не нужен. Вместо него в цепь включается плавкая вставка.

Один электрод через дроссель подключается к плате.

В качестве второго — используется зажим типа «крокодил». Вилка с проводами включается в розетку бытовой сети.

Зажим с проводом резко прикладывается к плате в том месте, где его нужно приварить. Возникает сварочная дуга и в этот момент могут перегореть предохранители, которые находятся в электрическом щите.

Этого не происходит, потому что быстрее сгорает плавкая вставка. А провод остается надежно приваренным к плате.

Комплектация изделия

Самодельный собирается для того, чтобы выполнять мелкие работы в домашнем хозяйстве.

Все элементы, электронные приборы, провода и металлические конструкции необходимо скомплектовать в определенном месте. Там, где будет выполняться сборка изделия.

Дроссель можно использовать от арматуры люминесцентной лампы. Количество проводов, желательно медных, разного сечения нужно запасти побольше.

Если дроссель в готовом виде найти не удалось, то его нужно изготовить самостоятельно.

Для этого потребуется стальной магнитопровод от старого пускателя и несколько метров медных проводов сечением 0,9 квадрата.

Блок питания

Основным элементом блока питания в инверторе является трансформатор.

Его можно переделать из лабораторного автотрансформатора или использовать для переделки трансформатор от микроволновки, которая уже отслужила свой срок.

Очень важно не повредить первичную обмотку при выемке трансформатора из печки-микроволновки.

Вторичная обмотка удаляется и переделывается. Количество витков и диаметр медных проводов рассчитывается в зависимости от предварительно выбранной мощности сварочного аппарата.

Точечный способ сварки хорошо реализуется аппаратом, сделанным на трансформаторе от микроволновки.

Выпрямитель служит для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Основными элементами данного устройства являются диоды.

Он коммутируются в определенные схемы, чаще всего мостовые. На вход такой схемы подается переменный ток, а с выходных клемм снимается постоянный.

Диоды выбираются такой мощности, чтобы выдерживать заданные изначально нагрузки. Для их охлаждения используются специальные радиаторы из алюминиевых сплавов.

При разметке установочной платы, желательно предусмотреть место под дроссель, который предназначен для сглаживания импульсов. Выпрямитель собирается на отдельной плате, из гетинакса или текстолита.

Блок инвертора

Инвертор преобразует постоянный ток, поступающий с выпрямителя, в переменный, который обладает большой частотой колебания.

Преобразование выполняется с использованием электронных схем на тиристорах или мощных транзисторах.

Если на входные клеммы трансформатора подается напряжение 220 вольт частотой 50 Гц, то на выходных клеммах инвертора фиксируется постоянный ток величиной до 150 Ампер и напряжением от 40 вольт.

Эти параметры тока позволяют выполнять сварку металлических деталей из различных сплавов.

Электронный регулятор позволяет выбрать режим соответствующий конкретной операции.

Практика показывает, что самодельный сварочный аппарат, по своим характеристикам, не уступает заводским изделиям.

Некоторое время тому назад, в торговой сети появились сварочные мини инверторы. Чтобы добиться такой миниатюризации производственным компаниям потребовались годы.

В то время как мастера-умельцы уже давно смогли сделать плазменный сварочный аппарат, изготовленный своими руками.

К этому шагу их подтолкнули местные условия – теснота в мастерской и значительный вес заводских инверторов. Плазменный аппарат — прекрасный выход из данной ситуации.

И то, что вместо медных проводов вторичную обмотку трансформатора делают из медной жести, тоже давно известно.

Последовательность сборки сварочного аппарата

Размещая элементы на металлической или текстолитовой основе, нужно соблюдать определенный порядок. Выпрямитель должен находиться рядом с трансформатором.

Дроссель на той же плате что и выпрямитель. Регулятор силы тока должен размещаться на панели управления. Корпус аппарата можно изготовить из листовой стали или алюминия.

Или приспособить шасси от старого осциллографа и даже системного блока компьютера. Очень важно не «лепить» элементы как можно ближе один к другому.

Нужно обязательно сделать отверстия в стенках для установки охлаждающих вентиляторов и постоянного притока воздуха.

Плата с тиристорами и другими элементами размещается как можно дальше от трансформатора, который сильно греется при работе. Точно так же как и выпрямитель.

Ни одна работа с железом не обойдётся без сварочного аппарата. Он позволяет резать и соединять металлические детали любых размеров и толщины. Хорошее решение — сделать сварку своими руками, ведь хорошие модели стоят дорого, а дешёвые — низкого качества. Для реализации идеи самостоятельного изготовления сварочника необходимо обзавестись специальным оборудованием, позволяющим оттачивать качественные навыки специалиста в реальных условиях.

Виды и характеристики инструмента

После того как все необходимые условия подготовительного этапа благополучно соблюдены, открывается возможность сделать модель сварочного устройства своими руками. Сегодня встречается множество принципиальных схем, по которым можно изготовить аппарат. Они действуют по одному из подходов:

• Постоянный или переменный ток.
• Импульсный или инверторный.
• Автоматический или полуавтоматический.

Стоит обратить внимание на аппарат, принадлежащий к трансформаторному типу. Важной характеристикой этого устройства является работа от переменного тока, позволяющая использовать его в бытовых условиях. Аппараты переменного тока способны обеспечивать номенклатурное качество швов сварных соединений. Агрегат такого типа легко найдёт своё применение в быту при обслуживании недвижимости, расположенной в частном секторе.

Для того чтобы собрать такое устройство, необходимо иметь:

• Около 20 метров кабеля или провода большого сечения.
• Металлическое основание высокой магнитной проницаемости, которое будет использовано в качестве сердечника трансформатора.

Оптимальная конфигурация сердечника имеет стержневую основу П-образной формы. В теории запросто может подойти сердечник любой другой конфигурации, к примеру — круглой формы, взятой из статора, пришедшего в негодность электродвигателя. Но на практике наматывать обмотку на подобное основание значительно сложнее.

Площадь сечения для сердечника, принадлежащего бытовому сварочному аппарату самодельного образца, равна 50 см 2 . Этого будет достаточно для того, чтобы применять в установке стержни от 3 до 4 мм в диаметре. Использование большего сечения лишь приведёт к увеличению массы конструкции, а эффективность аппарата выше не станет.

Инструкция изготовления

Для первичной обмотки необходимо использовать медный провод с высокими показателями термостойкости, так как при выполнении сварочных работ она будет подвержена действию высокой температуры. Используемый провод необходимо выбирать по стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции , предназначенной для стационарного применения в зоне высоких температур.

Для обмотки трансформатора не допускается использование провода с ПВХ изоляцией, которая при нагревании моментально придёт в негодность. В отдельных случаях изоляцию для трансформаторной обмотки изготавливают самостоятельно.

Чтобы выполнить эту процедуру, нужно взять заготовку из хлопчатобумажной ткани или из стекловолокна, нарезать её на полоски шириной около 2 см, обмотать ими заготовленный провод и пропитать бандаж любым лаком, обладающим электротехническими свойствами. Подобная изоляция по термохарактеристикам не уступит ни одному заводскому аналогу.

Наматывают катушки по определённому принципу. Вначале накручивается половина первичной обмотки, на которую следом идёт половина вторичной. Затем приступают ко второй катушке, используя ту же технику. Для повышения качества изоляционного покрытия между слоёв обмоток вставляют фрагменты полос из картона, стекловолокна или прессованной бумаги.

Настройка оборудования

Далее следует осуществить настройку. Она производится путём включения оборудования в сеть и снятия показаний напряжения со вторичной обмотки. Величина напряжения на ней должна составлять от 60 до 65 вольт.

Точная подгонка параметров осуществляется путём уменьшения или увеличения длины обмотки. Для получения качественного результата величину напряжения на вторичной обмотке следует подогнать под заданные параметры.

К первичной обмотке готового сварочного трансформатора подключают кабель ВРП либо провод ШРПС, который будет использован для подключения к сети. Один из выводов вторичной обмотки подают на клемму, к которой впоследствии будет подключаться «масса», а второй — подаётся на клемму, подключённой к кабелю. Последняя процедура закончена и новый сварочный аппарат готов к эксплуатации.

Производство малогабаритного агрегата

Для изготовления небольшого сварочного аппарата легко подойдёт автотрансформатор от телевизора советского образца. Его можно запросто использовать для получения вольтовой дуги. Чтобы все получилось правильно, между выводами автотрансформатора подключают графитовые электроды. Эта несложная конструкция позволяет исполнить несколько простых работ с применением сварки, таких как:

• Изготовление или починка термопар.
• Разогрев до максимальной температуры изделий из высокоуглеродистой стали.
• Закалка инструментальной стали.

Самодельный сварочный аппарат, созданный на базе автотрансформатора, обладает существенным недостатком. Использовать его необходимо соблюдая дополнительные меры предосторожности. Не имея гальванической развязки с электрической сетью, он является довольно опасным прибором.

Оптимальными параметрами автотрансформатора, пригодного для создания сварочного аппарата, считают выходное напряжение в пределах от 40 до 50 вольт и малая мощность от 200 до 300 ватт. Этот аппарат способен выдавать от 10 до 12 ампер рабочего тока, что будет достаточно при сварке проводов, термопар и других элементов.

В качестве электродов для созданного своими руками мини сварочного аппарата можно использовать грифели от простого карандаша. Держателями для импровизированных электродов могут послужить клеммы, которые есть на разных электроприборах.

Для производства сварочных работ держатель подсоединяют к одному из выводов вторичной обмотки, а свариваемую деталь к другому. Ручку для держателя лучше всего изготовить из стеклотекстолитовой шайбы или из другого термостойкого материала. Следует заметить, что дуга подобного устройства действует достаточно кратковременно, не давая перегреваться используемому автотрансформатору.

Сейчас сложно увидеть проведение каких-либо работ с металлом без использования сварочного аппарата. Этот прибор свободно режет или соединяет железные детали, независимо от его толщины и размеров. Чтобы заниматься сваркой, нужно иметь некоторые навыки, ну и собственно, сам аппарат. Можно его купить, можно нанять сварщика для проведения нужных работ, а можно сделать агрегат своими руками.

Стандартная схема сварочного аппарата и его виды

Прежде чем приступить к созданию сварочного аппарата в домашних условиях, следует понять его устройство.

Основной элемент сварочника, из которого он состоит – это трансформатор, питающий дугу аппарата, управляющую переменным напряжением и контролирующую качество и величину тока.

Конструкции стандартных сварочных аппаратов весьма разнообразны, но можно выделить такие основные типы:

• Аппарат переменного тока;
• Работающего с постоянным током;
• Трехфазный;
• Инверторный.

Сварку с применением постоянных токов обычно используют для работы с тонколистным материалом, автомобильной и кровельной стали.

Сварочные приборы постоянного и переменного тока надежные, неприхотливые при эксплуатации, тяжелые по весу и очень чувствительные к перепадам напряжения . Если оно упадет ниже 200 Вольт, работать будет трудно, возникнут проблемы с зажиганием и поддержкой дуги.

Эти сварочные аппараты очень похожи по своей конструкции и если у нас есть сварка переменного тока, то немного ее доработав, мы получим прибор для работы с постоянным током.

Что касается инверторов, то благодаря применению электронных деталей, их вес стал гораздо легче. Они не боятся падения напряжения, но при этом весьма чувствительны к перегреву. Работать с такими аппаратами нужно аккуратно, иначе они могут сломаться.

Самодельный сварочный аппарат переменного тока

Сварочный агрегат, работающий с переменным током – один из самых распространенных моделей. Он самый простой в использовании и его легко собрать дома по сравнению с другими видами сварочников.

Что для этого нужно:

• Провода для вторичной и первичной обмотки;
• Сердечник для намотки;
• Понижающий трансформатор (можно взять «ЛАТРА»).

Какие нужны провода? Оптимальное напряжение при работе аппарата, созданного самостоятельно, составляет 60В при оптимальном токе – 120 -160А. Исходя из этого, понимаем, что минимальное сечение медных проводов, чтобы намотать первичку, должно быть 3-4 кв. мм. Оптимальное – 7 кв. мм, которое учитывает возможную дополнительную нагрузку и скачки напряжения.

Нельзя использовать провода в ПВХ или резиновой изоляции, так как они могут перегреться и вызвать замыкание.

Если нет провода нужного сечения, можно использовать тонкие жилы, наматываемые вместе. Правда толщина обмотки увеличится, что повлечет увеличение габаритов самого аппарата. Чтобы сделать вторичную обмотку можно брать толстый медный провод, состоящий из множества жил.

Сердечник для самоделки делается из пластины стали трансформатора, толщина которой должен быть от 0,35 мм до 0,55 мм. Их необходимо сложить так, чтобы получился сердечник необходимой толщины, а потом закрепить устройство болтами по углам. В завершении работы следует надфилем обработать поверхность пластинок и сделать изоляцию.

Затем начинается намотка. Вначале первичная (можно сделать примерно 240 витков). Для того чтобы была возможность регулировать проходящий ток, нужно сделать несколько отводов с примерным шагом в 20-25 виточков.

Сколько нужно меди для вторичной обмотки? Обычно количество витков составляет 65-70. Сечение провода – 30 – 35 кв мм. Как и при первичном обматывании нужно делать отводы для регулирования тока. Изоляция проводов должна быть надежной и стойкой к теплу.

Намотка делается в одном направлении и каждый ее слой изолируется. Концы намотки крепятся болтами к пластине и можно считать, что самодельный сварочник готов.

Если нужно увеличить силу тока – в этом деле может помочь вольтодобавка или можно сделать это вручную, уменьшив количество витков первичной намотки и переключив провод на контакт с более малым количеством витков.

Создавая сварочный аппарат, нужно не забыть его заземлить, согласно технике безопасности. А также всегда нужно следить за тем, чтобы сварочный аппарат не перегревался!

Простой сварочный аппарат постоянного тока

Для сварки чугуна и нержавейки понадобится аппарат с постоянным током. Создать его можно за 15 минут, если уже есть аппарат на переменном токе. В этом случае будет произведена модернизация уже имеющегося устройства.

Переделка переменки будет заключаться в подключении к вторичной обмотке выпрямителя, который собирается на диодах. Диоды должны в свою очередь выдерживать ток в 200 А и хорошо охлаждаться.

Выпрямитель лучше справится со своей работой, если использовать конденсаторы с напряжением 50В и специальный дроссель для регулировки тока.

Что нужно знать, подключая аппарат к сети на постоянку:

• Обязательно надо использовать рубильник, который в любой момент может отключить устройство из сети;
• Сечение провода для подключения должно быть больше или равно 1,5 кв. мм, а ток потребления в первичной обмотке – максимум 25 А.

Схема работы сварочника такова, что ему время от времени нужно давать отдохнуть. И неважно полуавтомат это, или ручник. Впрочем, если аппарат работает на электродах диаметром меньше 3 мм, то можно не прерываться.

Инвертор: как сделать сварочный аппарат своими руками

Самостоятельно инвертор можно собрать из мелких деталей и проводки от советского телевизора или пылесоса.

Особенности работы инвертора:

• Аппарат работает с постоянным током и плавной его регулировкой от 40 до 130 А;
• Самый большой ток для первичной обмотки – 20А, используемые электроды должны быть не больше 3 мм;
• Электрический держак должен иметь кнопку, нажав которую в аппарат пойдет напряжение.

Все элементы инвертора располагаются на специальной печатной плате, а для лучшего отвода тепла от диодов, они фиксируются на специальный теплоотвод, который прикручивается к плате. Сама плата обычно изготавливается из стеклотекстолита, примерной толщиной 1,5 мм.

Для дополнительного охлаждения схемы можно использовать вентилятор, фиксируемый прямо на корпус, в котором расположен инвертор.

С помощью такого аппарата можно спокойно варить цветные и черные металлы, заготовки из тонкого листа.

Трехфазные сварочные аппараты обычно используются для сварки в условиях производства, поэтому делать дома их не имеет смысла.

Особой популярностью пользуются сварочники Тимвала, Буденого и на тиристорах.

Советы, как сделать сварочный аппарат в домашних условиях: точечная сварка

Одной из самых удобных и экономных мини сварок в последнее время стала точечная, происходящая контактным способом. В быту такая вещь применяется для ремонта бытовой техники и сварки аккумуляторов.

Нагревание происходит с помощью импульса, причем импульсный миг не превышает одну десятую секунды, то есть все происходит очень быстро.

Создается такая минисварка с помощью трансформатора от старой микроволновки, который будет дорабатываться в процессе создания аппарата. Цель – возможность получить на выходе кратковременный импульс не меньше 1000А.

Доработка происходит таким образом:

• Из трансформатора удаляется все, кроме сердечника и первичной обмотки;
• На место вторичной обмотки наматывается провод с сечением не меньше чем 100 кв. мм;
• Здесь главное очень плотно намотать провод на сердечник.

В итоге на выходе должно быть около 5 вольт, но если мощность слишком мала, можно взять еще один трансформатор. После чего нужно снова проверить напряжение. Если оно не больше 2000 А – микросварочный аппарат готов к использованию.

Мини сварка своими руками

Главная » Блог » Мини сварка своими руками

Мини сварочный аппарат 12 В

С помощью этого простого сварочного аппарата вы сможете резать тонкие металлы, сваривать медные провода, наносить гравировку на металлическую поверхность. Без проблем можно найти и другие применения. Такой мини сварочный аппарат возможно питать напряжением 12-24 В.В основе сварочного аппарата лежит высоковольтный преобразователь высокой частоты. Построенный по принципу блокинг-генератора с глубокой трансформаторной обратной связью. Генератор формирует кратковременные электрические импульсы, повторяющиеся через сравнительно большие интервалы. Частота тактирования лежит в пределах 10-100 кГц. Коэффициент трансформации этой схемы будет 1 к 25. Это значит, что если подать на схему напряжение 20 В, то на выходе должно быть порядка 500 В. Это не совсем так. Так как любой импульсный трансформаторный источник или генератор без нагрузки имеет мощные высоковольтные импульсы, достигающие напряжения 30000 В! Поэтому, если вы разберете любую импульсную китайскую зарядку, то увидите параллельно выходному конденсатору подпаянный резистор. Это и сеть нагрузка, без резистора выходной конденсатор быстро вытечет из-за превышения напряжение, или хуже того взорвется.

Поэтому, внимание! Напряжение на выходе трансформатора опасно для жизни!

Схема мини сварочного аппарата

Необходимые детали:

• Трансформатор – самодельный, порядок изготовления описан ниже.
• Резисторы – мощностью 0,5-2 Вт.
• Транзистор был использован FP1016, но его трудно найти из-за его специфичности. Можно заменить на транзистор 2SB1587, КТ825, КТ837, КТ835 или кт829 с изменением полярности источника питания. Подойдет и другой транзистор с током коллектора от 7 А, напряжением коллектор-эмиттер от 150 В, с большим коэффициентом усиления (составной транзистор).

Транзистор обязательно нужно устанавливать теплоотвод. Хоть этого нет на схеме, но будет неплохо поставить фильтрующий конденсатор параллельно источнику, чтобы все помехи от работы блокинг-генератора не полезли в источник.

Изготовление трансформатора

Трансформатор намотан на куске ферритового стержня от радиоприемника.

• Обмотка коллектора – 20 витков провода 1 мм.
• Обмотка базы – 5 витков поводом 0,5-1 мм.
• Высоковольтная обмотка – 500 витков поводом 0,14-0,25 мм.

Все обмотки мотаются в одну сторону. Сначала коллекторная обмотка, по верх неё обмотка базы. Затем следует трехслойная изоляция из белой изоленты. Далее наматываем высоковольтную обмотку, 1 слой 125 витков потом изоляция, затем повторяем. Итого должно получиться 4 слоя, что равно 500 виткам. Сверху так же изолируем белой изолентой в несколько слоев.Собираем схему. Если все исправно – должно запуститься все без проблем. Так как рабочая частота генератора превышает звуковую частоту, то писк при работе вы не услышите, так что не стоит прикасаться к выходу трансформатора руками.Запуск генератора начните с напряжения 12 Вольт и при необходимости повышайте.Дуга зажигается с расстояния 1 см, что свидетельствует о напряжении 30 кВ. Высокая частота не дает разорваться горящей дуге, вследствие чего дуга горит очень стабильно. При использовании медного электрода при близком контакте с другим электродом образуется плазменная среда (плазма меди) в результате чего повышается температура дуговой сварки-резки.

Испытания сварочного аппарата резкой и сваркой

Режем дугой лезвие от бритвы.Сплавляем медные провода, толщиной до 1 мм.В роли электрода использовалась толстая медная проволока. Он зажат в деревянной спичке, так как сухое дерево является и хорошим изолятором. Если вам понравился этот небольшой сварочный аппарат, то вы можете сделать его и больших размеров, и мощности. Но будьте крайне осторожны.

Также для увеличения мощности можно собрать генератор по двухтактной схеме, да ещё и на полевых транзисторах, как тут – Простой индукционный нагреватель 12 В. В этом случае мощность будет порядочная.

Также не стоит смотреть на яркие разряды дуги не вооруженным взглядом, используйте специальные защитные очки.

Смотрите видео изготовления сварочного аппарата на блокинг-генераторе

Автор видеосамоделки — Artym Kositsyn

Сварочный аппарат своими руками: самодельный мини аппарат в домашних условиях

При выполнении в домашних условиях нетрудных и небольших по объему сварочных работ, каждый может собрать сварочный аппарат своими руками.

Для сборки не придется затрачивать большое количество денег, сил и времени. Также не нужно приобретать неоправданно дорогие модели подобного оборудования.

Что нужно знать для сборки самодельного сварочника?

Чтобы изготовить мини сварочный аппарат своими руками из подручных средств, без особых финансовых затрат и сил нужно понимать как функционирует оборудование, после чего можно приступать к его производству в домашних условиях.

В первую очередь стоит определить нужную мощность подачи тока самодельного оборудования для сварки. Соединение деталей массивной конструкции требует большей интенсивности тока, а сварочные работы с тонкими металлическими поверхностями – минимальной.

Значение силы тока связано с выбранными электродами, которые будут использоваться в процессе. При сварке изделий до 5 миллиметров необходимо использовать стержни до 4 миллиметров, а в конструкции с 2 миллиметрами толщиной, стержни должны быть 1,5 миллиметра.

При использовании электродов в 4 миллиметра, сила тока регулируется до 200 ампер, в 3 миллиметра до 140 ампер, в 2 миллиметра – до 70 ампер и для самых маленьких до 1,5 миллиметров – до 40 ампер.

Сформировать дугу для сварочного процесса можно самому, используя сетевое напряжение, которое получается за счет работы трансформатора.

В комплект этого оборудования входит:

• магнитопровод;
• обмотка – первичная и вторичная.

Также трансформатор удастся изготовить самостоятельно. Для магнитопровода используются пластины из стали либо другого прочного материала. Обмотки необходимы чтобы непосредственно выполнять сварочную работу и иметь возможность подключать агрегат для сварки к сети в 220 вольт.

Трансформатор для сварочных работ.

Специализированные оборудования обладают дополнительными устройствами, обеспечивающими повышение качества и мощности дуги, что дает возможность самостоятельно регулировать значения силы тока.

Для сварочного оборудования, изготовленного в домашних условиях, не обязательно применять дополнительные приспособления. Смотря на значение силы тока, можно выбрать величину мощности трансформатора, а чтобы рассчитать мощность, необходимо показатель тока, который используется во время эксплуатации оборудования, помножить на 25.

Полученный результат умножается на 0,015, где на исходе получается необходимое значение диаметра магнитопровода. Чтобы рассчитать нужное сечение обмотки достаточно мощность поделить на 2000, а затем полученное число помножить на 1,13.

Чтобы посчитать, сколько необходимо намотать витков проводки, необходимо поделить площадь сечения магнитопровода пополам.

Если вы планируете изготовить простой сварочный аппарат своими руками, то нужно отметить, что сам процесс сварки бывает нескольких видов – мягкий и жесткий, на это влияет напряжение, которое есть на зажиме оборудования.

За счет этого параметра можно установить свойства внешнего тока для сварочного процесса, который также делится на пологопадающий, крутопадающий и возрастающий.

Большинство специалистов рекомендует применять источники тока с пологими либо крутопадающими особенностями. Они имеют минимальное изменение тока, когда колеблется электродуга, что дает возможность сваривать металл в домашнем быту.

Как сделать своими руками сварочный агрегат?

После изучения главных особенностей процесса сборки, можно приступать непосредственного к сборке самодельного оборудования.

На сегодняшний день существует большое количество различных способов и рекомендаций, как лучше собрать самодельный сварочный аппарат любого вида – с переменным или постоянным током, импульсные или инверторные, автоматические или полуавтоматические.

Достаточно глубоко в эту тему уходить не стоит, поскольку один из самых простых способов собрать аппарат для сварки своими руками, это использование трансформатора.

Чтобы изготовить его необходимо подготовить:

1. Несколько метров кабеля с большой толщиной.
2. Материал для сердечника, который будет располагаться в трансформаторе. Сам материал должен обладать повышенной проницаемостью с примагничиванием.

Оптимальный вариант, когда сердечник в форме стрежня имеет букву «П». В некоторых случаях ращрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Схема устройства сварочного трансформатора.

Однако стоит обратить внимание, что на такую форму обмотки накручиваются труднее. Лучше всего, когда сечение сердечника для классического сварочного оборудования, сделанного своими руками и используемого в бытовых целях, имело площадь около 50 см2.

Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне. Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы.

Первичная обмотка должны быть изготовлена из провода из меди, который будет обладать повышенными характеристиками: термическая стойкость, поскольку в процессе эксплуатации конструкции данная детали очень сильно нагревается.

Такая деталь должна обладать хлопчатобумажной либо стеклотканевой изоляцией. На крайний случай, возможно использовать провод из резины с изоляцией либо резиновую ткань, однако опасайтесь полихлорвиниловой обмотки.

Изоляция также изготавливается своими руками, с использованием хлопчатобумажной либо стеклоткани, а точнее её части по 2 см в ширину. Благодаря этим кускам получится обмотать провод, а затем пропитать его с помощью любого лака с электротехническим назначением. Такая изоляция не будет перегреваться после регулярного функционирования.

Аналогично приведенным выше расчетам удастся посчитать, какая площадь сечения обмотки – первичной и вторичной будет самой оптимальной. Зачастую вторичная обмотка имеет площадь около 30 мм2, а первичная обмотка до 7 мм2, с использованием стержня в 4 миллиметра диаметром.

Кроме этого простым способом нужно определить, насколько будет протягиваться кусок провода из меди и сколько витков понадобится, чтобы накрутить две обмотки. После этого наматываются катушки, а каркас изготавливается при помощи геометрических параметров магнитопровода.

Главное проследить, чтобы при надевании магнитопровода не было никаких сложностей. В первую очередь, необходимо правильно подобрать размер сердечника. Его лучше всего изготавливать по помощи электротехнического картона либо текстолита.

По такому же аналогу удастся изготовить конструкцию для сварки мелких деталей. Для дома можно использовать сварочный аппарат «мини» маленького размера.

Изготовление сварочного аппарата

На сегодняшний день практически невозможно и довольно-таки трудно сварить металл или обработать его надлежащим способом, не применяя сварочное оборудование. После того, как вы сделаете сварочный аппарат своими руками, вы сможете выполнять любые работы с металлическими изделиями.

Схема трансформатора с отдельным дросселем.

Чтобы изготовить качественный агрегат необходимо обладать знаниями и навыками, которые помогут понять схему сварочного аппарата постоянного тока или переменного, что является двумя вариантами сборки оборудования.

С целью домашнего использования лучше всего узнать, как сделать мини сварку.

Удобнее вызвать мастера или приобрести уже готовый агрегат, однако иногда это бывает слишком затратно, поскольку на выбор модели по различным параметрам, таким как масса для сварочного аппарата, количество вольтов на сварочный аппарат определить достаточно трудно.

Существует несколько типов сварочных аппаратов: работающих на переменном токе, постоянном, имеющие три фазы либо инверторные. Чтобы выбрать один из вариантов и начать сборку необходимо, рассмотреть каждую схему первых 2-х типов. Во время подготовительного процесса необходимо обратить внимание на стабилизатор напряжения.

На переменном токе

Чтобы изготовить самодельные сварочные аппараты необходимо подобрать показатель напряжения, самое лучшее это 60 вольт, ток лучше всего регулировать от 120 до 160 ампер.

Можно самостоятельно определить значение сечения необходимого провода для изготовления первичной обмотки трансформатора, который должен подсоединяться к сети в 220 вольт.

Сечение по параметрам площади не должно быть больше 7 мм2, поскольку к вниманию стоит отметить возможный перепад напряжения и возможной дополнительной нагрузки.

Исходя из вычислений, оптимальным размером диаметра жилы из меди под первичную обмотку, который уменьшает действие механизма, является 3 миллиметра. При выборе алюминия для провода, сечение умножается на значение 1,6.

При отсутствии необходимого провода, есть возможность заменить его жилой немного тоньше, приматывая её парно. Однако необходимо помнить, что обмотка толщина увеличится, из-за чего размеры сварочного оборудования будут большими. Под вторичную обмотку применяют большой толщины провод с большим количеством жил из меди.

На постоянном токе

Электрическая схема сварочника на постоянном токе.

Некоторые сварочные аппараты работают при помощи постоянного тока. Благодаря такому агрегату можно сваривать чугунные изделия и конструкции из нержавеющей стали.

Чтобы создать своими руками сварочный аппарат постоянного тока может потребоваться не больше получаса. С целью преобразования самоделки с переменным током, нужно, чтоб вторичная обмотка была подключена с выпрямителем, который собирается на диоде.

В свою очередь, диод должен выдерживать ток с 200 ампер и обладать хорошим охлаждением. Чтобы подровнять значение тока можно воспользоваться конденсаторами, имеющие определенные характеристики и особенности напряжения. После этого агрегат собирается последовательно по схеме.

Дроссели используют в регулировке тока, а контакты, чтоб присоединить держатель. Дополнительные детали используются в передаче тока от внешнего носителя на место сваривания.

Рекомендации по работе с агрегатом

Чтобы эксплуатировать аппарат для сварки по его назначению необходимо, в первую очередь, разжечь электрическую дугу. Этот процесс легкий и выполняется следующими действиями: кончик электрода под определенным наклоном со стороны металлического покрытия подносим и чиркаем по поверхности конструкции.

Если действие совершено правильно и удачно, возникает вспышка небольших размеров, и материал расплавляется, после чего можно сваривать необходимые элементы.

При изготовлении мини сварочного аппарата своими руками необходимо руководствоваться рекомендациями по работе с ним. Чтобы сваривать элементы нужно держать стрежень в таком положении, чтобы он был на определенном расстоянии друг от друга свариваемых деталей. Это расстояние может быть равным сечению подобранного электрода.

Зачастую такой металл как углеродистая сталь присоединяется с прямым полярным током. Однако некоторые сплавы можно сварить только по обратной полярности тока. Кроме этого необходимо внимательно контролировать качество шва и как проплавляется конструкция.

Схема простого сварочного аппарата.

Стоит сделать акцент на том, что переменный ток, находящийся в инверторе, может регулироваться эффективно и с плавностью. Зачастую никаких сложностей не возникает с настраиванием агрегата на необходимые параметры.

С небольшим показателем силы тока, шов выйдет некачественным, но и увеличенное значение не стоит выставлять, поскольку есть риск прожечь поверхность.

По завершению сварочного процесса, с использования самоделки, необходимо аккуратно убрать окалину легкими движениями, которая появляется на шве, после чего он чиститься специальной щеткой.

Благодаря этому действию вы сможете сохранить приятный эстетический вид у своего аппарата. Не стоит беспокоиться, если на первых парах чистка оборудования будет не сильно получаться. Этот навык нарабатывается на опыте и при условии выполнения всех рекомендаций по грамотной эксплуатации конструкции.

Итог

Подводя итоги, стоит отметить, что сварочные аппараты постоянного тока собирать значительно легче и они также удобны в эксплуатации, за счет своей маломощности.

При выполнении необходимых рекомендаций сборка сварочного аппарата может занять не больше получаса.

Сварочный аппарат своими руками, сварочный трансформатор

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

• Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
• Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

1. Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста.
2. Выпрямитель. По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост. Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.

   Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.

3. Полуавтомат. Это продвинутый вариант выпрямителя, с устройством механической подачи сварочной проволоки в зону работ. Сварка производится в среде инертного газа, для выполнения работы требуется газовый баллон.Преимущества: качественный шов, нет необходимости в специальной подготовке мастера. Недостатки: требуется дополнительное оборудование (газовый баллон), высокая стоимость.
4. Инвертор. На сегодняшний день самый распространенный сварочник среди любителей. В качестве преобразователя напряжения используется инверторный блок питания с ШИМ управлением. Эта технология на сегодняшний день стала доступной, что положительно сказывается на стоимости. Преимущества: работать с аппаратом может даже начинающий сварщик, компактные размеры, малый вес. Недостатки: не слишком высокая надежность, сложность в ремонте.

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора — сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

• сила тока на вторичке 100–150 А;
• напряжение холостого хода 60–65 вольт;
• рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
• сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом — можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым — это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Оптимальный материал для корпуса — текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант — микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически — это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка — 500 витков 0. 15 проволоки.

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

• Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
• Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
• Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
3. Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Итог

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

Видео по теме

Сварочный аппарат для сварки мелких деталей своими руками | Каталог самоделок

Довольно часто в практике любого хозяина возникает необходимость соединить металлические детали. Один из таких способов соединения – это сварка. Но что делать, если нет сварочного аппарата? Конечно, можно его приобрести, но можно и изготовить самый простейший аппарат самому, причем практически за полчаса.

Пролог

Простейший прототип сварочного аппарата – осветительный электродуговой проектор – использовался еще в середине ХХ-го века в киностудиях во время съемок фильмов.

         В домашних условиях, возможно, сделать простой раритетный самодельный  сварочный аппарат из автотрансформатора мощностью 200 Вт. (Примерная схема автотрансформатора приведена на рисунке). Выходное напряжение регулируется за счет перестановки телевизионной вилки в гнездах.

На вторичной обмотке трансформатора необходимо найти два вывода, на которых напряжение будет около 40 В. К этим выводам остается подсоединить графитовые электроды и сварочный аппарат готов! Правда нужно учитывать, что при использовании такого автотрансформатора в сварочных целях желательно хорошо знать основы электробезопасности, поскольку не обеспечивается гальваническая развязка с электросетью.

Область применения такого самодельного сварочного аппарата довольно широкая: от сварки металлических изделий до закалки рабочих поверхностей инструмента.

Примеры применения Вольтовой дуги

         В практике радиолюбителей временами возникает необходимость в сваривании или очень сильном разогреве мелких деталей. В таких случаях нет необходимости в применении серьезного сварочного аппарата, т.к. чтобы создать высокотемпературную плазму не обязательно иметь специальное оборудование.

         Рассмотрим несколько примеров практического применения Вольтовой дуги.

Сварка накала магнетрона с питающими шинами

         В этом случае сварка просто необходима, хотя многие, при встрече с такой трудностью, производят замену магнетрона. А ведь чаще всего бывают лишь две неисправности: обрывается накал в точке (поз.1) и выходят из строя из-за пробоя проходные конденсаторы (поз.2).

         На рисунке магнетрон от микроволновой печи «Kenwood», который проработал после ремонта более двадцати лет.

Ремонт термопары своими руками

Конечно, изготовить термопару – дело совсем безнадежное, однако бывает, что нужно ее отремонтировать в случае облома «шарика». Обычно такие термопары встречаются в мультиметрах, у которых есть режим замера температуры

Нагревание высокоуглеродистой стали

В случае необходимости изменения формы пружины или проделывания отверстия следует учитывать, что закаленная пружина имеет слишком высокую твердость для сверления и слишком хрупкая для пробивания отверстия при помощи пробойника.

А в случае закалки стального инструмента (изготовленного из инструментальной стали) достаточно нагреть рабочую поверхность до малинового цвета и охладить в ванночке с машинным маслом. На рисунке изображено закаленное жало отвертки после механической обработки рабочей кромки.

Как получить Вольтовую дугу?

Мелкие сварочные работы можно выполнять при помощи трансформатора мощностью от 200 Ватт и выходным напряжением в диапазоне от 30 до 50 Вольт. При этом сварочный ток должен быть 10-12 Ампер. Можно не беспокоиться по поводу перегрева трансформатора, поскольку горение дуги кратковременно.

Также подойдет и обычный лабораторный автотрансформатор ЛАТР  с силой тока от 9 Ампер. Однако нужно учитывать всю степень опасности в связи с тем, что отсутствует гальваническая развязка с электросетью.

В целях предупреждения повреждения графитового ролика токосъемника ЛАТРа  желательно ввести ограничения входного тока применением плавкой вставки (предохранителя). Тогда случайное короткое замыкание в цепи электрода уже не страшно.

Электродами могут быть любые графитовые стержни простых карандашей (желательно  мягкие).

В качестве держателя для грифеля используется металлическая часть электромонтажного клеммника.

На этом рисунке показан пример держателя с применением клеммника, причем одно отверстие используется для крепления ручки, а второе для зажима грифеля в клемме.

В целях предотвращения расплавления одноразового шприца (поз.3) при нагреве клеммника (поз.1) используются  шайбы из стеклотекстолита (поз.2). А для стандартного подключения к кабелю можно применить стандартное гнездо от прибора (поз.4).

Итак, схема соединения довольно простая:  один вывод вторичной обмотки соединяется с держателем, а второй вывод подсоединяется к свариваемой детали.

Есть еще другой вариант крепления держателя электрода с применением электромонтажной клеммы. Второй держатель понадобится в случае сварки металлических изделий с такой же температурой плавления или при необходимости раскалить металлическое изделие (закалка, изменение формы).

Схема подключения к вторичной обмотке трансформатора двух графитовых электродов.

Для сохранения глаз от ожога роговицы и от попадания искр недостаточно будет использовать темные очки из-за малой плотности светофильтров. Можно изготовить такое приспособление:  в качестве щитка может быть оправа бинокулярных очков с удаленными линзами; фильтр крепится при помощи канцелярского зажима. Или можно воспользоваться радиолюбительскими очками, применяемыми в SMD технологиях.

В случае сварки меди с нихромом или сталью понадобится флюс. При добавлении небольшого количества воды в тетраборат натрия (буру) или в борную кислоту получается кашица, которой смазываются места сварки.

Материалы для приготовления флюса обычно можно найти в хозяйственном магазине. Также можно воспользоваться средством  борьбы с насекомыми «Боракс» содержащим борную кислоту.

---

Смотрите также

• Чем промыть систему охлаждения двигателя ваз
• Замена фильтра тонкой очистки топлива
• Бензонасос чери тигго
• Давление в шинах нива 21214
• Смазка на силиконовой основе
• Срок действия требования за тонировку 2019
• Мерседес хэтчбек 2019
• Как снять барабан
• Заз сенс фото
• Размер дисков по вин коду
• Зачем нужен антифриз в автомобиле

Сварочный аппарат из лабораторного автотрансформатора ЛАТР2

От компактного и вместе с тем достаточно надежного, дешёвого и простого в изготовлении «сварочника» ни один мастеровой, домовитый хозяин не откажется. Особенно если узнает, что в основе этого аппарата — легко поддающийся модернизации 9-амперный (знакомый практически каждому со школьных уроков физики) лабораторный автотрансформатор ЛАТР2 да самодельный тиристорный мини-регулятор с выпрямительным мостом. Они позволяют не только безопасно подключаться к бытовой осветительной сети переменного тока с напряжением 220В, но и изменять Uсв на электроде, а значит, выбирать нужную величину тока сварки.

Режимы работы задают с помощью потенциометра. Совместное конденсаторами C2 и C3 он образует фазосдвигающие цепочки, каждая из которых, срабатывая во время своего полупериода, открывает соответствующий тиристор на некоторый промежуток времени. В результате на первичной обмотке сварочного Т1 оказываются регулируемые 20-215 В. Трансформируясь во вторичной обмотке, требуемые -Uсв позволяют легко зажечь дугу для сварки на переменном (клеммы Х2, Х3) или выпрямленном (Х4, Х5) токе.

Сварочный трансформатор на бaзe широко распространённого ЛАТР2 (а), его подключение к принципиальной электрической схеме самодельного регулируемого аппарата для сварки на переменном или постоянном токе (б) и эпюра напряжении поясняющая работу транзисторного регулятора режима горения злектродуги.

Резисторы R2 и R3 шунтируют цепи управления тиристоров VS1 и VS2. Конденсаторы C1, C2 снижают до допустимого уровень радиопомех, сопровождающих дуговой разряд. В роли светового индикатора HL1, сигнализирующего о включении аппарата в бытовую электросеть, используется неоновая лампочка с токоограничительным резистором R1.

Для подсоединения «сварочника» к квартирной электропроводке применима обычная штепсельная вилка Х1. Но лучше использовать более мощный электроразъём, который в обиходе называют «евровилка-евророзетка». А в качестве выключателя SB1 подойдёт «пакетник» ВП25, рассчитанный на ток 25 А и позволяющий размыкать оба провода сразу.

Как показывает практика, устанавливать на сварочном аппарате какие бы то ни было предохранители (противоперегрузочные автоматы) не имеет смысла. Здесь приходится иметь дело с такими токами, при превышении которых обязательно сработает защита на вводе сети в квартиру.

Для изготовления вторичной обмотки с базового ЛАТР2 снимают кожух-ограждение, токосъёмный ползунок и крепежную арматуру. Затем на имеющуюся обмотку 250 В (отводы 127 и 220 В остаются невостребованными) накладывают надёжную изоляцию (например, из лакоткани), поверх которой размещают вторичную (понижающую) обмотку.

А это 70 витков изолированной медной или алюминиевой шины, имеющей в поперечнике 25 мм2. Приемлемо выполнение вторичной обмотки из нескольких параллельных проводов с таким же общим сечением.

Намотку удобнее осуществлять вдвоём. В то время как один, стараясь не повредить изоляцию соседних витков, осторожно протягивает и укладывает провод, другой удерживает свободный конец будущей обмотки, предохраняя её от скручивания.

Модернизированный ЛАТР2 помещают в защитный металлический кожух с вентиляционными отверстиями, на котором располагают монтажную плату из 10-мм гетинакса или стеклотекстолита с пакетным выключателем SB1, тиристорным регулятором напряжения (с резистором R6), светоиндикатором HL1 включения аппарата в сеть и выходными клеммами для сварки на переменном (Х2, Х3) или постоянном (Х4, Х5) токе.

При отсутствии базового ЛАТР2 его можно заменить самодельным «сварочником» с магнитопроводом из трансформаторной стали (сечение сердечника 45-50 см2). Его первичная обмотка должна содержать 250 витков провода ПЭВ2 диаметром 1,5 мм. Вторичная же ничем не отличается от той, что используется в модернизированном ЛАТР2.

На выходе низковольтной обмотки устанавливают блок выпрямителей с силовыми диодами VD3-VD10 для сварки на постоянном токе. Помимо указанных вентилей вполне приемлемы и более мощные аналоги, например, Д122-32-1 (выпрямленный ток — до 32 А).

Силовые диоды и тиристоры устанавливают на радиаторах-теплоотводах, площадь каждого из которых не менее 25 см2 . Наружу из кожуха выводят ось регулировочного резистора R6. Под рукояткой размещают шкалу с делениями, соответствующими конкретным величинам постоянного и переменного напряжения. А рядом — таблицу зависимости сварочного тока от напряжения на вторичной обмотке трансформатора и от диаметра сварочного электрода (0,8-1,5 мм).

Разумеется, приемлемы и самодельные электроды, изготовленные из углеродистой стальной «катанки» диаметром 0,5-1,2 мм. Заготовки длиной 250-350 мм покрывают жидким стеклом — смесью силикатного клея и измельченного мела, оставив незащищенными 40-мм концы, необходимые для подключения к сварочному аппарату. Обмазку тщательно высушивают, иначе при сварке она начнёт «постреливать».

Хотя для сварки можно использовать как переменный (клеммы Х2, Х3), так и постоянный (Х4, Х5) ток, второй вариант, по отзывам сварщиков, предпочтительнее первого. Причем полярность играет далеко немаловажную роль. В частности, при подаче «плюса» на «массу» (свариваемый предмет) и, соответственно, подключении электрода к клемме со знаком «минус» имеет место так называемая прямая полярность. Для неё характерно выделение большего количества тепла, чем при обратной полярности, когда электрод подсоединен к положительному выводу выпрямителя, а «масса» — к отрицательному.

Обратная полярность применяется, если нужно уменьшить выделение тепла, например, при сварке тонких листов металла. Почти вся выделяемая злектродугой энергия идет на образование сварного шва, а потому глубина провара на 40-50 процентов больше, чем при токе той же величины, но прямой полярности.

И еще несколько весьма существенных особенностей. Увеличение тока дуги при неизменной скорости сварки приводит к росту глубины провара. Причем если работа ведется на переменном токе, то последний из названных параметров становится на 15-20 процентов меньше, чем при использовании постоянного тока обратной полярности.

Напряжение же сварки мало влияет на глубину провара. Зато от Uсв зависит ширина шва: с ростом напряжения она увеличивается.

Отсюда важный вывод для занимающихся, скажем, сварочными работами при ремонте кузова легкового автомобиля из тонколистовой стали: наилучшие результаты даст сварка постоянным током обратной полярности при минимальном (но достаточном для устойчивого горения дуги) напряжении.

Дугу необходимо поддерживать минимально короткой, электрод тогда расходуется равномерно, а глубина проплавления свариваемого металла — максимальна. Сам же шов получается чистым и прочным, практически лишенным шлаковых включений. А от редких брызг расплава, трудно удаляемых после остывания изделия, можно защититься, натерев мелом околошовную поверхность (капли будут скатываться, не приставая к металлу).

Возбуждение дуги производят (предварительно подав на электрод и «массу» соответствующее -Uсв) двумя способами. Суть первого в лёгком прикосновении электрода к свариваемым деталям с последующим отводом его на 2-4 мм в сторону. Второй способ напоминает чиркание спичкой по коробку: скользнув электродом по свариваемой поверхности, его тут же отводят на небольшое расстояние.

В любом случае нужно уловить момент возникновения дуги и уже потом, плавно перемещая электрод над образующимся тут же швом, поддерживать ее спокойное горение.

В зависимости от типа и толщины свариваемого металла выбирают тот или иной электрод. При наличии, например, стандартного сортамента для листа Ст3 толщиной 1 мм подойдут электроды диаметром 0,8-1 мм (на это в основном и рассчитана рассматриваемая конструкция). Для сварочных работ на 2-мм стальном прокате желательно иметь и «сварочник» помощнее, и электрод потолще (2-3 мм).

Для сварки ювелирных изделий из золота, серебра, мельхиора лучше использовать тугоплавкий электрод (например, вольфрамовый). Можно сваривать и менее стойкие к окислению металлы, используя защиту углекислым газом.

В любом случае работу можно выполнять как вертикально расположенным электродом, так и наклонённым вперед или назад. Но искушенные профессионалы утверждают: при сварке углом вперед (имеется в виду острый угол между электродом и готовым швом) обеспечиваются более полный провар и меньшая ширина самого шва. Сварка же углом назад рекомендуется лишь для соединения внахлестку, особенно когда приходится иметь дело с профильным прокатом (уголком, двутавром и швеллером).

Немаловажная вещь — сварочный кабель. Для рассматриваемого аппарата как нельзя лучше подойдет медный многожильный (общее сечение около 20 мм2) в резиновой изоляции. Потребное количество — два полутораметровых отрезка, каждый из которых следует оборудовать тщательно обжатым и пропаянным клеммным наконечником для подключения к «сварочнику».

Для непосредственного же соединения с «массой» используют мощный зажим типа «крокодил», а с электродом — держатель, напоминающий трехзубую вилку. Можно воспользоваться и автомобильным «прикуривателем».

Необходимо позаботиться также о личной безопасности. При электродуговой сварке постараться уберечься от искр, а тем более — от брызг расплавленного металла. Рекомендуется надевать брезентовую одежду свободного покроя, защитные рукавицы и использовать маску, предохраняющую глаза от жёсткого излучения электрической дуги (солнцезащитные очки здесь непригодны).

Разумеется, нельзя забывать и о «Правилах техники безопасности при выполнении работ на электрооборудовании в сетях с напряжением до 1 кВ». Электричество беспечности не прощает!

М.ВЕВИОРОВСКИЙ, Московская обл. Моделист-конструктор 2000 №1.

10 невероятных самодельных автомобилей — журнал За рулем

Как сделать автомобиль из кровельного железа, фанеры и монтажной пены, пальмовых волокон, детского конструктора? Смотрите!

Сделать машину своими руками — задача, достойная настоящего мужчины. Задумываются многие, берутся некоторые, до завершения доводят единицы. Мы решили рассказать истории машин, сделанных, что называется, на коленке. О работах профессиональных кузовных ателье, в том числе российских, типа A:Level или ElMotors, поговорим в другой раз.

Дело мастеров Востока

Материалы по теме

Кастомизируем машину, не прибегая к «колхозному» тюнингу

Больше всего самодельщиков в так называемых развивающихся странах. Позволить себе дорогую машину могут далеко не все, но всем хочется ездить красиво. А на авторское право в этих странах смотрят, скажем так, своеобразно, не по-европейски.

В Сети легко найти видео про целую фабрику «самопальных» суперкаров в Бангкоке. Стоят такие в десятки раз дешевле оригинала. Сейчас она уже не работает: видно, германские журналисты, снявшие видео о самодельщиках, оказали им медвежью услугу, и местные власти задумались об отсутствующих лицензиях «мастеров» и безопасности машин, которые они клепали. Понятное дело, специально краш-тесты этих поделок не проводили.

Интересно, что в принципе тайцы выдерживали обычную технологию строительства суперкаров — делали пространственные рамы из металлических профилей и труб и «одевали» их в кузова из стеклопластика. В большинстве же случаев самодельщики просто берут старые машины, срезают «лишние» кузовные панели и навешивают свои. По такой технологии построена, например, эта реплика Bugatti Veyron из Индии. Честолюбивый проект, прямо по присказке «полюбить — так королеву, воровать — так миллион». Автор и владелец использовал в качестве основы старый Honda Civic. И постарался — внешне копия получилась достойная: недаром ее так внимательно рассматривают зрители.

Индийская реплика Bugatti Veyron

Индийская реплика Bugatti Veyron сделана удивительно аккуратно. Есть на что поглазеть.

Индийская реплика Bugatti Veyron сделана удивительно аккуратно. Есть на что поглазеть.

Материалы по теме

Дешевле Гранты: самые доступные автомобили в мире

Другой индиец, бывший актер, нынешний социальный реформатор, состряпал пародию на Вейрон из Honda Accord. Получилось жутко. Еще один взял за основу Tata Nano. Напомню, что это официально самая дешевая серийная машина мира со своеобразными пропорциями. Очень слабая и медленная. Впрочем, автор этого проекта явно не лишен чувства юмора, ведь Veyron, напротив — один из самых дорогих, мощных и быстрых серийных автомобилей.

Суперкары со свалок

Не отстают от тайских и индийских коллег и китайцы. Молодой рабочий стекольной фабрики Чен Янкси не стал копировать или пародировать чужой дизайн, а сделал свой, авторский. И пусть его машина выглядит прилично только на расстоянии, а ездит лишь 40 км/ч (больше не позволяет установленный электромотор), смеяться над Ченом не хочется. Молодец, что пошел своим путем. Чаще бывает иначе.

Чен Янкси

Чен Янкси за рулем машины собственного изготовления.

Чен Янкси за рулем машины собственного изготовления.

Три года назад 26-летнего китайского реквизитора Ли Вейлея так впечатлил бэтмобиль Tumbler («Акробат») из «Темного рыцаря» Кристофера Нолана, что он построил реплику. На это у него и четырех друзей ушло 70 000 юаней (около 11 тысяч долларов) и всего два месяца работы. Сталь для кузова Ли брал со свалки, перелопатив 10 тонн металла. Чтобы компенсировать расходы, теперь он сдает свой Тумблер в аренду для фото- и видеосъемок, всего за 10 баксов в месяц. Но арендаторы должны быть готовы катать «реплику» вручную. Ездить машина не может, так как у нее нет ни силового агрегата, ни функционального рулевого. К тому же в КНР на дороги выпускают только автомобили, выпущенные сертифицированными производителями.

Бэтмобиль

Чтобы иметь бэтмобиль, не обязательно быть Брюсом Уэйном. Можно просто поработать два месяца на городской свалке.

Чтобы иметь бэтмобиль, не обязательно быть Брюсом Уэйном. Можно просто поработать два месяца на городской свалке.

Другой китайский умелец, Ванг Цзиань из провинции Цзянсу, сделал собственную «копию» Lamborghini Reventon из стареньких минивэна Nissan и седана Volkswagen Santana. И также тащил металл со свалки. Потратил на это дело 60 000 юаней (9,5 тысячи долларов). У машины карбюраторный двигатель, она нещадно дымит, у нее отсутствует интерьер и даже стекла, но самому автору получившееся нравится, а соседи считают, что машина Цзианя довольно точно копирует Lambo. Автор утверждает, что способен разогнаться на своем суперкаре до 250 км/ч. Разуверять его никто не рискует.

Lamborghini Reventon

Соседи Ванга Цзианя думают, что сделанный им автомобиль похож на Lamborghini Reventon, и с удовольствием фотографируются за рулем.

Соседи Ванга Цзианя думают, что сделанный им автомобиль похож на Lamborghini Reventon, и с удовольствием фотографируются за рулем.

Как видно, больше всего самодельщики обожают копировать Ferrari и Lamborghini. Внешне. Внутри этой машины авторства Мистера Мита из Таиланда стоит мотоциклетный двигатель Lifan объемом в четверть литра.

Самое смешное и трогательное творение — китайского фермера Гуо из Чженчжоу. Он сделал Lambo для… своего внука. У машины детские размеры — 900 на 1800 мм и электромотор, позволяющий разгоняться до 40 км/ч. Батареи из пяти аккумуляторов хватает на 60 км пути. Гуо потратил на свое детище 815 долларов и полгода работы.

самодельный ламборгини

Старый Гуо везет внука на самодельном мини-Ламборгини.

Старый Гуо везет внука на самодельном мини-Ламборгини.

Вьетнамский автослесарь из провинции Бакзянг создал подобие Роллс-Ройса, использовав для этого старую вазовскую «семерку». Купил ее за 10 миллионов донгов (примерно 500 долларов). Еще 20 миллионов потратил на «тюнинг». Большая часть суммы пошла на металл, электроды и решетку радиатора а-ля «роллс-ройс», заказанную в местной мастерской. Получилось грубо. Но парень прославился. Настоящий Rolls-Royce Phantom во Вьетнаме стоит около 30 миллиардов донгов.

самодельный rolls-royce

Вьетнамская пародия на Роллс-Ройс, сделанная из Лады седьмой модели.

Вьетнамская пародия на Роллс-Ройс, сделанная из Лады седьмой модели.

Самавто-2017

На просторах бывшего СССР тоже сильны традиции самостроя. В советские годы было движение, называемое «самавто», объединявшее энтузиастов самодельных автомобилей и мотоциклов. И таковых было немало, так как в те годы казалось, что собрать своими руками машину проще, чем купить — несмотря на тотальный дефицит запчастей и бюрократические препоны. А какие интересные проекты рождались в те годы! ЮНА, Панголина, Лаура, Ихтиандр и прочие… Да, были люди. Впрочем, и остались.

Несколько лет назад я писал о детище москвича Евгения Данилина под названием «Калистрат» — внедорожнике, напоминающем Hummer h2, но значительно превосходящем его по проходимости.

Самодельный автомобиль Евгения Данилина

«Калистрат», или «жертва ядерного взрыва», Евгения Данилина.

«Калистрат», или «жертва ядерного взрыва», Евгения Данилина.

Тут же вспоминается давнее знакомство с Александром Тимашевым из Бишкека. Его мастерская ZerDo Design в 2000-х создала целую серию интересных самоделок, первой из которых стал «Бархан», также подобие Хаммера на базе ГАЗ-66. Потом появилась «Бешеная кабина» (Mad Cabin), типа американского хот-рода, сделанная из кабины армейского грузовика ЗИЛ-157 — «Захара». Подробный рассказ об этом проекте тут.

За «Бешеной кабиной» последовали самоделки в стиле ретро — так называемые репликары, спидстер и фаэтон. И для них киргизские мастера изготавливали не только кузовы и интерьеры, но даже рамы.

Как сделать мини автоген своими руками

Автогенная сварка и резка нашла широкое применение, что связано с ее универсальностью в работе с разными металлами. Мини-автоген – это шаг в направлении повышения удобства использования такого метода в домашних условиях и возможности легкой транспортировки аппарата.

Схема мини-автогена.

Данный тип сварки металлов особенно полюбили маленькие мастерские, расположенные порой в удаленных районах и сельской местности. Мини-автоген позволяет обеспечить ремонтные работы с выездом на место. Небольшое и удобное устройство этого типа можно изготовить своими руками и затем использовать по своему усмотрению.

Читайте также:

Как пользоваться холодной сваркой для металла правильно.

Особенности автогена

Автоген представляет собой устройство для проведения газовой сварки или резки металлических изделий. Сварка автогеном основана на расплавлении металлов пламенем, вызванным смесью кислорода и горючего газа: водорода, ацетилена, бутана, пропана, паров бензина и т. д. Процесс соединения проводится следующим образом:

Способы сварки автогеном.

• вводится присадочный материал;
• при помощи пламени горящих газов в зоне сварочной ванны расплавляются кромки заготовок и присадочный материал;
• при затвердении расплава образуется сварной шов.

Состав и размеры присадочного стержня выбираются исходя из материала деталей и их толщины.

Разогрев материалов до плавления происходит сравнительно медленно, что обеспечивает равномерный прогрев зоны. Сварка автогеном за счет этой особенности термического режима обладает главными преимуществами: возможностью соединения стальных пластин малой толщины, сварки цветных металлов, легированных сталей, не допускающих резкий отжиг при обработке, соединения и ремонта чугунных деталей.

Вернуться к оглавлению

Принципы миниатюризации автогена

Одним из недостатков автогенной сварки является громоздкость стандартного оборудования. В настоящее время предлагаются мини-аппараты, позволяющие переносить весь сварочный комплект вручную. Громоздкость конструкции практически полностью вызывают источники газа. Баллоны и генератор ацетилена имеют достаточно большие габариты и массу, что требует транспортных средств. Современный мини-автоген можно переносить в виде небольшого ручного инструмента, уложенного в чемоданчик. Источниками газа в таких аппаратах служат небольшие баллончики со сжатым газом: кислород, бутан, пропан и т. д. Недостатком таких мини-устройств является высокая цена и малый объем баллончиков, что вызывает проблемы при проведении работ в отдаленных районах.

Сделать автоген, обладающий собственным источником газа и небольшой упрощенной горелкой, можно своими руками. Такой портативный аппарат может содержать самодельный генератор водорода (по принципу электролиза), что позволит достаточно длительное время обеспечивать питание газовой сварки без замены баллонов.

Вернуться к оглавлению

Простой мини-автоген

Рисунок 1. Схема электролизера для автогена.

Мини-автоген можно изготовить самостоятельно по принципу использования кислорода и водорода, полученных методом электролиза щелочного водного раствора. Такой генератор газа имеет небольшие габариты. В качестве источника электроэнергии для электролиза рекомендуется обычный выпрямитель, с помощью которого производится подзарядка аккумуляторов. Технология позволяет генерировать нужное количество горючей смеси, не требует сложного запорного оборудования и соответствует всем мерам безопасности.

Электролизер представляет собой две основные пластины, между которыми расположен ряд электродов в виде стальных пластин. Собранная таким образом батарея помещается в электролит – водный раствор КОН или NaOH. При подаче на электроды напряжения постоянного тока начинается процесс электролиза с выделением водорода и кислорода. Выработанные газы отводятся через полимерную трубку в промежуточную емкость, из которой подаются на водный затвор. В затвор заливается смесь дистиллированной воды с ацетоном в равных пропорциях. Пройдя через затвор, газ насыщается горючей составляющей и поступает в форсунку горелки в виде готовой для горения газовой смеси. На рис.1 приведена схема электролизера.

1.Трубка диаметром 10 мм; 2. Шпилька М8; 3. Гайка М8; 4 и 11. Основная пластина; 5. Болт М10; 6. Пластина-электрод; 7. Кольцо резиновое; 8. Штуцер; 9. Шайба; 10. Пластиковая трубка диаметром 5 мм; 12. Штуцер; 13. Емкость промежуточная; 14. Основание; 15. Клемма; 16. Трубка; 17. Форсунка; 18. Затвор.

Рисунок 2. Схема простой газовой горелки.

Корпус электролизера рекомендуется выполнять из оргстекла толщиной не менее 10 мм, что позволит контролировать уровень электролита в емкости. Электроды можно изготовить в виде пластин толщиной 0,7-0,8 мм из листовой нержавеющей стали, трансформаторного железа, никеля. Всего устанавливается 9 электродов. Между пластинами закрепляются изолирующие кольца толщиной порядка 6 мм из резины, стойкой к щелочам и кислотам, а также с маслобензостойкими свойствами. Шпильки, крепящие основные пластины, в количестве 4 штук следует изолировать кембриком.

Электрическое питание обеспечивается зарядным устройством, выдающим напряжение в расчете по 2 В на один электрод (до 24 В). Хорошие результаты по объему газа показывает устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов типа ВА-2. В качестве электролита целесообразно применять щелочной водный раствор с концентрацией щелочи 6-8%.

Для корпусов промежуточной емкости и затвора можно применять баллончики для газовых зажигалок. Штуцеры обеих емкостей лучше всего изготовить из медных или латунных трубок диаметром 4-6 мм и закрепить их на верхней части баллончиков, на резьбе.

Корпус электролизера, емкости соединяются между собой полихлорвиниловой трубкой. Для надежности крепления и герметичности вводов целесообразно установить штуцеры, и трубку крепить на них. В корпус затвора заливается предварительно подготовленная смесь воды с ацетоном (соотношение 1:1). Если создастся возможность вместо нее залить метиловый спирт, то это позволит увеличить температуру пламени горелки до 2 600ºС. Емкость водного затвора соединяется поливинилхлоридной трубкой с форсункой горелки, куда и поступает генерированная и обогащенная газовая смесь.

Вернуться к оглавлению

Изготовление газовой горелки

Для простой газовой горелки потребуются иглы от капельницы, снабженные ограничительными зажимами.

Для домашнего мини-автогена можно изготовить достаточно надежную газовую горелку очень простой конструкции. На рис. 2 приведена схема такой конструкции.

Для подачи газовой смеси рекомендуется использовать иглу для накачивания футбольных мячей. На расстоянии до 20 мм с помощью надфиля делается надрез, через который вводится более тонкая игла от капельницы, предварительно изогнутая под 45ºС на расстоянии 15-20 мм. Конструкция фиксируется медной проволокой и тщательно паяется, все зазоры герметизируются лаком.

Выход большой иглы соединяется с электролизером, т.е. предназначен для подачи горючей газовой смеси. Дополнительное обогащение ее кислородом производится через малую иглу, которая соединяется с емкостью, заполненной сжатым воздухом.

Самой простой емкостью может служить камера мяча, накаченная насосом или полимерная бутылка, в которую загнан воздух тем же насосом.

Использование игл от капельницы целесообразно еще и тем, что они снабжены ограничительными зажимами, которые можно применить для регулировки подачи газа в зону сварки.

На этом изготовление простого мини-автогена закончено. После обеспечения подачи обоих потоков газа в горелку они, соединяясь, направляются одним потоком через иглу наружу; производится поджигание вырывающегося газа и происходит сварка. Температура в зоне сварки достигает 1 600ºС, что достаточно для расплавления кромок металлов и присадочного прутка.

Вернуться к оглавлению

Необходимый инструмент

Для изготовления портативного автогена своими руками понадобится следующий инструмент:

• электродрель;
• тиски;
• болгарка;
• нож;
• ножницы;
• плоскогубцы;
• набор метчиков и плашек;
• напильник;
• надфиль;
• кисточка;
• паяльник;
• шило;
• штангенциркуль.

Автогенная сварка широко используется для соединения различных металлов, в т.ч. цветных. Ее использование особенно востребовано в отдаленных и сельских районах, при проведении ремонтных работ непосредственно на месте. Достаточно миниатюрный автоген с независимым генератором газа можно сделать своими руками.

Мини-лестница Иакова — Марка:

Эта статья из Make Vol. 73! Подпишитесь сейчас, чтобы не пропустить ни одну из наших замечательных сборок.

Перевод с немецкого Niq Oltman

В прошлом лестницы Джейкоба часто фигурировали в фильмах ужасов из-за их декоративного эффекта. Когда ярко-фиолетовая искра поднимается между электродами, становясь все длиннее по мере подъема, она потрескивает со звуком, который говорит «сумасшедший ученый»! В качестве искрового разрядника лестница Джейкоба также является очень хорошим разрядником высокого напряжения, и они до сих пор используются для этой цели, например, на воздушных проводах в поездах.

Если вам нужна версия для дома, вы найдете ее на Thingiverse. Созданный Matthias Balwierz, он же bitluni, все это упаковано в корпус, напечатанный на 3D-принтере; вы можете увидеть это в действии на видео Матиаса. Более подробная информация об этом электрифицирующем проекте приведена ниже. Но сначала давайте посмотрим, как работает лестница.

ОПАСНОСТЬ: ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ! Эта маленькая лестница генерирует очень высокое напряжение, до 20 кВ. Это небезопасно для детей или пользователей кардиостимуляторов или подобных имплантатов.

Лестничная логика

Рисунок A

Принцип работы довольно прост ( Рисунок A ). На электроды лестницы подается напряжение от трансформатора — скажем, от неоновой вывески, микроволновой печи или модели поезда, или, в нашем случае, от выхода нашего маленького высоковольтного генератора. Если это напряжение достаточно высокое, дуга образуется там, где зазор между электродами самый короткий. (Для того, чтобы дуга «перепрыгнула» через зазор, вам нужно около 1000 вольт на миллиметр.) Эта дуга представляет собой просто воздух, ионизированный напряжением, что делает его электропроводным. Электрическая энергия, протекающая через дугу, частично преобразуется в свет, тепло и магнитные поля. Это приводит к значительному падению напряжения на электродах, так как сопротивление дуги создает нагрузку на источник высокого напряжения.

Тепло дуги и, в некоторой степени, ее магнитное поле заставляют ее двигаться вверх. В этот момент напряжение слишком низкое, чтобы зажечь другую дугу. По мере того, как существующая дуга движется вверх, расширяющийся зазор между клеммами заставляет ее растягиваться. Напомним, что более широкие искровые промежутки требуют более высокого напряжения для образования дуги: дуга продолжает двигаться до тех пор, пока напряжение больше не может ее поддерживать, после чего она гаснет. Когда дуга погаснет, нагрузка на источник напряжения больше не будет, и напряжение снова начнет расти. Как только она становится достаточно высокой для формирования новой дуги, цикл повторяется.

Достаточно теории; переходим к практике. Для начала небольшое предупреждение: лестница Иакова требует высокого напряжения. Используемый нами модуль повышения напряжения может выдавать до 20 киловольт! Будьте предельно осторожны при работе над этим проектом — избегайте любого контакта с напряжением. Не стройте этот проект, если вы носите имплантаты, такие как кардиостимуляторы, инсулиновые помпы и т.п. Эта конструкция также небезопасна для детей.

Детали дешевые. Включая блок питания (блок питания или батареи LiFePo), вам понадобятся материалы на сумму около 20 долларов. Сборка может быть завершена примерно за час. Если вы собираетесь напечатать свой корпус на 3D-принтере, это займет больше времени (около 6 часов), но в этом нет необходимости. В принципе, можно использовать любой корпус из непроводящих материалов. Возможно, вам придется проявить творческий подход, чтобы выяснить, как прикрепить клеммы и стеклянный колпак.

1. Изготовьте корпус

3D-файлы для печати корпуса можно загрузить с веб-сайта thingiverse.com/thing:3182601 для версии с аккумулятором или с сайта github.com/Make-Magazin/Jakobsleiterchen для версии с блоком питания. Верхняя часть корпуса должна быть обращена к платформе печати. Печатайте с 20-процентным заполнением и добавленными опорами.

Рисунок B

Корпус содержит кольцеобразное гнездо, которое подходит к отверстию небольшой пустой банки из-под варенья, перевернутой вверх дном ( Рисунок B ). Эта банка будет служить защитным кожухом, оберегая зевак от высокого напряжения. Он также обеспечивает защиту от сквозняка для лестницы: поскольку восходящее движение дуги вызвано в первую очередь собственным теплом, она чувствительна к воздушным потокам.

2. Подключите цепь

Для лестничных электродов подходит только сплошная проволока. В оригинальной сборке Матиаса используется медный провод диаметром 0,8 мм с серебряным покрытием. Я использовал стальную оцинкованную проволоку диаметром 1 мм, которую труднее согнуть, но это также делает ее более устойчивой к случайным изгибам. Начните с двух частей длиной около 8 см; вы обрежете их позже. Мы рекомендуем подключать эти электроды к вашей цепи с помощью обычных клеммных колодок с винтовыми зажимами; толстую проволоку трудно надежно припаять, а оцинкованную проволоку невозможно.

Закрепите высоковольтный повышающий модуль и клеммные колодки внутри корпуса с помощью клея, убедившись, что остается достаточно места для держателя батареи, если вы используете батареи.

Рисунок C

Простая проводка ( Рисунок C ). Красный провод от высоковольтного повышающего модуля – положительный (+), зеленый – отрицательный (–). Подключите красный провод через кнопку к положительному (+) выходу источника питания. Подключите зеленый провод непосредственно к отрицательному (–) выходу источника питания. Два провода на противоположном конце модуля наддува проводят высокое напряжение; подключите их к вашим лестничным электродам через клеммные колодки.

Рисунок D

В качестве источника питания вы можете использовать две батареи LiFePo типоразмера AA (3,2 В каждая) в подходящем держателе, а также подходящее зарядное устройство. (Обратите внимание, что здесь нельзя использовать обычные литий-ионные аккумуляторы, так как их выходное напряжение слишком велико. ) Самое дешевое решение — использовать блок питания (5 вольт, минимум 4 ампера, рис. D ). Если вы предпочитаете последнее, используйте наш модифицированный файл 3D-печати для корпуса, в котором есть отверстие для разъема питания для кирпича.

ПРИМЕЧАНИЕ. В сборке Матиаса также есть возможность питания устройства от четырех обычных щелочных батареек, но нам не удалось заставить эту опцию работать; ток, подаваемый батареями, был слишком низким.

3. Согните и отрежьте лестницу

После завершения сборки пришло время согнуть электроды лестницы, придав им нужную форму. У основания зазор должен быть шириной от 4 до 7 мм. Электроды должны достигать высоты около 4 см. В верхней части сделайте зазор шириной около 2,5 см.

4. Проверка и регулировка

Теперь вы можете подключить источник питания и запустить лестницу, нажав кнопку. Обратите внимание на искровой промежуток. Вероятно, вы не получите желаемого эффекта сразу. В этом случае необходимо отрегулировать электроды, подогнув их.

ОПАСНОСТЬ: ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ! Всегда отключайте прибор от источника питания, прежде чем прикасаться к электродам! (Если вы случайно нажмете кнопку пуска, резистивной нагрузкой может стать ваше тело!) При использовании блока питания небезопасно просто отключать его от сетевой розетки. Конденсаторы внутри блока питания сохраняют достаточно энергии как минимум для еще одного зажигания дуги! Вместо этого всегда отключайте выход блока питания от разъема на лестнице Джейкоба.

Вот как настроить электроды в зависимости от того, что вы видите:

• Если искры нет вообще, нижний зазор слишком мал.
• Если лестница загорается, но дуга не поднимается вверх, а танцует вокруг основания, где зазор наименьший, убедитесь, что электроды имеют одинаковую форму и высоту.
• Если дуга движется вверх, но не гаснет (гаснет), верхний зазор слишком мал.

Не отчаивайтесь, если ваша лестница Иакова окажется неподатливой. У нас есть способы справиться с этим! Эффект работает лучше всего, если провода электродов полностью гладкие. Попробуйте почистить их или почистить очень тонкой стальной ватой. Протирание их кончиком мягкого карандашного грифеля (графит) также может улучшить эффект.

5. Магнитный мотиватор

Рисунок E

При некоторых условиях температуры и влажности дуга просто откажется двигаться, так как выделяемого ею тепла недостаточно. Поэтому мы воспользуемся тем фактом, что он также генерирует собственное магнитное поле: мы можем использовать внешнее магнитное поле, чтобы заставить его сдвинуться с места! Размещение небольшого постоянного магнита под электродами (южный полюс вверх) буквально отталкивает дугу, приводя ее в движение. Поскольку это работает так хорошо, мы также предоставляем модифицированный файл для 3D-печати, в котором есть углубление для установки небольшого неодимового магнита (диаметр 8 мм, высота 5 мм). Приклейте магнит на место ( Рисунок E ), чтобы он не прилипал к стальным тросам.

Милый малыш Джейкоб!

Теперь ваша мини-лестница Джейкоба готова к использованию. Перед тем, как сходить с ума, обратите внимание, что он не предназначен для постоянной работы: генератор высокого напряжения начнет перегреваться примерно через 1 минуту непрерывной работы, что значительно сократит срок его службы.

Дуга также выделяет некоторое количество озона (O₃) и двуокиси азота (NO₂), которые могут быть очень опасными, особенно если позволить им накапливаться. Мы настоятельно рекомендуем эксплуатировать лестницу только с установленным стеклянным колпаком и проветривать помещение после использования. Веселиться!

Воздушная батарея

НОВИНКА НОВИНКА

Воздух Аккумулятор

Марка аккумулятор, работающий на воздухе и соленой воде

ВНИМАНИЕ: Это эксперимент научного проекта — это упрощенная версия эфира проект батареи доступен на сайте ScienceProject. com. Картинки и выдержки из информации публикуются здесь с разрешения.

Введение:  

Батареи изготавливаются из множества различных химических соединений. Ученые часто пытаются создать батареи, которые обеспечивают больше энергии и служат дольше. дольше. Многие из таких высококачественных аккумуляторов имеются в продаже. Cегодня. Они используются в фонариках и электронных устройствах, таких как радио, часы, компьютеры и калькуляторы. Изготовление батарейки всегда увлекательный научный проект. Твой дом Изготовленные батареи можно использовать в качестве проекта по химии, физике или электричеству. Нажмите здесь, чтобы увидеть инструкции для расширенного комплекта.

Как сделан аккумулятор?

Батарея состоит из двух разных электродов, вставленных в химический сложный. Химическая реакция между электродами и химическим веществом соединение производит электричество. Например, если вы вставите медный стержень и железный стержень в чашке с апельсиновым соком, это будет батарея. В в этом примере медный стержень и железный стержень являются электродами, а оранжевый сок является химическим соединением или электролитом. Проблема в том, что электроэнергии, производимой такой батареей, слишком мало и не имеет практическое использование, и вы не можете использовать его, чтобы зажечь лампочку. Батарея с морской водой, описанная в этом руководстве по проекту, может зажечь свет лампочку на несколько секунд. Когда свет погаснет, вы можете просто опорожнить использованную соленую воду и добавьте свежую соленую воду, чтобы снова получить свет. По добавив небольшое количество перекиси водорода можно получить больше света и свет будет дольше.

Список необходимых материалов:

Это минимум список материалов, необходимых для эксперимента. Миниатюрная лампочка (низкая напряжение, малый ток) Миниатюрный цоколь для лампочки Пара красных изолированных медных проводов провод с зажимами типа «крокодил» Пара черных медных проводов с изоляцией провод с зажимами типа «крокодил» Магниевый электрод s Железные электроды Чашка морской воды (не на фото) Винты для миниатюрного основания. Перекись водорода (Необязательно)

Дополнительные дополнительные материалы, которые вы можете использовать:

1. Деревянная доска для крепления миниатюрная база (светодержатель)
2. Пластиковый контейнер около 4″ x 4″ х 4″
3. Перекись водорода

Что хорошее название для моего проекта? Вы можете назвать это «Воздушная батарея», «Соляная батарея», «электричество из воздуха» или «электричество из соленая вода».

Процедура:

1. Ослабьте винт на обоих контактах держатель лампы. Закрепите один конец красного провода на одном винте и закрепите один конец черного провода к другому винту.
2. Вкрутите лампочку в миниатюрная база.
3. Подсоедините оставшийся красный зажим типа «крокодил» к железный электрод  (стальная вата) и закрепите его на одной стороне пластикового емкость или чашка.
4. Присоедините оставшуюся черную скобу типа «крокодил» к магниевый электрод (2 шт.) и закрепите его на противоположной стороне контейнер. (Возможно, вам придется держать их руками или использовать небольшую ленту, чтобы удерживайте их на месте на стороне контейнера.
5. В другом кувшине приготовьте немного крепкая, теплая соленая вода. Добавьте достаточно соли, чтобы в конце немного соли останется на дне кувшина.
6. Перелить соленую воду из кувшин к контейнеру.
7. В это время, если все соединения безопасны, а электроды достаточно велики, вы должны получить легкий.

На этой диаграмме два магниевые электроды используются одновременно для того, чтобы получить более высокий электрический ток. В этом процессе магний будет потребляется и превращается в гидроксид магния. Для этого достаточно половины стальной ваты эксперимент.

Как получить больше света?

Убедитесь, что ваши электроды не касаясь друг друга. Убедитесь, что ничего перекрытие пространства между электродами. Убедитесь, что аллигатор зажимы не касаются соленой воды. Оба электрода должны иметь максимально возможный поверхностный контакт с соленой водой.

Электроды для пробирок (магниевые электроды в пробирках) сформированы как пружина. Это обеспечивает максимально возможный поверхностный контакт. Для железного электрода вы можете использовать стальной шерсть. Стальная вата имеет очень большую поверхность контакта. Стальной экран может работать также.

Вы можете заметить, что вы получите больше светится, если вы перемешиваете раствор или удаляете железный электрод и вставьте его обратно. Такие действия снабжают кислородом поверхность утюг.

Примечание: Сталь составляет около 98% железо.

Кислород в воздухе может быть недостаточно для вашей демонстрации, и вы можете получить тусклый легкий. В этом случае вы можете добавить немного кислород (в виде перекиси водорода) в соленую воду. Что следует сразу увеличить свет.

Чашка относительно маленький. Если у вас есть доступ к большему контейнеру, вы получите лучший результат. В большом контейнере легче закрепить электроды с двух противоположных сторон, чтобы они не касались друг друга Другой.

Где купить материал? Основные компоненты этого проект доступен в виде набора в интернет-магазине MiniScience.com и KidsLoveKits.com. В этот набор будет входить только самое необходимое составные части. У вас должен быть пластиковый контейнер, деревянная доска, немного железа и немного перекиси водорода, чтобы закончить ваш материал. В этот набор входят 2 магния электроды, изолированный провод, лампочка, цоколь, аллигатор зажимы и винты. Номер детали AIRBAT

Электричество произведенный таким образом, может использоваться для освещения лампочки, светодиода или запустить низковольтный электродвигатель. Идентификация полярность или направление электричества особенно важны, когда вы пытаетесь зажечь светодиод. Каждый светодиод имеет 2 ножки. Один длиннее другого. Более длинная нога должна быть соединена с положительный полюс батареи или железа. Более короткая нога должна быть подключен к отрицательному электроду или магнию.

Зажгите светодиод: В дополнение к низковольтному свету лампочка, в ваш комплект также входит сверхъяркий светодиод, который может зажечь со своей морской батареей. Так как светодиоды не нуждаются в большом электрический ток, вам не придется использовать два магния электроды рядом. С другой стороны, для светодиодов требуется больше Напряжение; так что вы должны сделать по крайней мере две батареи морской воды и соедините их последовательно, чтобы получить более высокое напряжение.
При использовании светодиодов, чем длиннее нога должна быть подключена к положительному полюсу (железо) батарея. Более короткая ножка должна быть подключена к минусу. электрод (магниевый). На следующей диаграмме показано, как эти две батареи с морской водой должны быть подключены.
	Если у вас нет материалов для этого эксперимента вы можете заказать его прямо сейчас.

Назад к списку проектов

Это действительно работает?

Хотя батарея из морской воды не такая мощная, как настоящая батарея, она может производить видимый свет на лампочке низкого напряжения. Это также безопаснее чем батареи, в которых используется много вредных химических веществ.

Какие химикаты мне нужны?

Единственное химическое вещество, которое вам нужно, это хлорид натрия (NaCl), также известный как поваренная соль. Это химическое вещество, которое обычно есть у вас дома. Если нет, вы можете купить его в продуктовых магазинах. Качественный, чистый и недорогие упаковки соли часто помечаются как кошерная соль. Вы тоже нужна вода (h3O).

Какие электроды можно использовать?

В некоторых статьях предлагается использовать в качестве электродов алюминий и медь; однако мне не удалось это проверить. Я предлагаю использовать железо и металлы магния. Конечно, вы можете протестировать любые комбинации металлов, которые тебе нравится. Недорогие металлические электроды доступны на MiniScience.com. или KidsLoveKits. com.

Рекомендуемый список материалов:

1. Соль и вода

2. Железный электрод. Для лучших результатов используйте стальную вату или стальные экраны в качестве электрода. Высокая площадь поверхности стальная вата или стальной экран упростят производство электричество.

3. Электрод магниевый

4. Проволочные крышки с зажимами типа «крокодил»

5. Миниатюрная лампочка (низковольтная)

6. Миниатюрная база

7. Деревянная доска для крепления Миниатюрная база

8. Винты для миниатюрной базы

Как это работает? Что такое химическое реакция?

Когда железо и магний помещаются в воды, происходят многочисленные химические реакции, которые способствуют движение электронов от магниевого электрода к железу электрод. Во время этих процессов железный электрод окисляется до железа. оксид и магниевый электрод восстанавливаются до гидроксида магния.

Вот что происходит в более детали:

• Магний склонны вступать в реакцию водой с образованием гидроксида магния. Для этого каждый магний атом должен потерять один электрон (и стать ионами Mg+). В то время как магниевый электрод теряет электроны, он образует отрицательный столб.
• Электроны из магния атомы соединяются с ионами водорода в воде и образуют h3 молекулы (газообразный водород). Мы видим газообразный водород в виде пузырьков, образующихся на магнии.
• На другом электроде железный который окисляется воздухом и теперь находится в форме иона Fe++, необходимо получить два электрона, чтобы снова превратиться в железо. Это создаст нехватка электронов на стороне железа и сделать железо положительным столб.

 

Схема ЭЭГ — Нинон Лизе Масклеф

Схема

Просто рисунок мозгового штурма

Я нашел документацию на самодельную плату ЭЭГ Элизабет Рикер.

Элизабет Рикер, схема ЭЭГ.

Я черпал вдохновение из ее проекта и решил изменить схему ЭЭГ, чтобы она соответствовала потребностям моего проекта. Для этого я просмотрел несколько руководств по Eagle, чтобы узнать, как делать схемы и платы. Я адаптировал схему ЭЭГ, включив в нее вход мини-джек (для электродов). Вот моя схема (в процессе):

Прототип

Так как у меня есть все компоненты схемы ЭЭГ, я сначала сделал ее на макетной плате. Вот рисунок цепи:

И схема на макетке:

Проверка цепи

Для проверки схемы я использовал мультиметр, осциллограф и генератор сигналов. Я научился пользоваться осциллографом и его различными функциями, особенно:

.

• Масштаб XY
• Откалибруйте сигнал, используя прямоугольный сигнал в качестве цели: с помощью крошечной отвертки поворачивайте винт канала до тех пор, пока сигнал не станет прямоугольным
  Результат ручной калибровки сигнала
• Запуск осциллографа: синхронизация данных о напряжении и времени сигнала, что позволяет видеть стабильное изображение повторяющегося сигнала, чтобы затем анализировать его и фиксировать определенные события.
• Мера
• Выполнить
• Центрировать сигнал на экране

Общий режим

Используя осциллограф для измерения сигнала, захваченного нейтральным электродом (общий режим), я обнаружил, что период составляет 20 мс. По формуле частоты:

Частота = ¹ ⁄ _T

, где T — период.

В моем случае частота = ¹ ⁄ ₂₀ = 50 Гц. 50 Гц — это среднее значение электрических помех в Европе, которое мы и ожидали.

Усиление

Прежде чем тестировать схему в качестве ЭМГ или ЭЭГ, я хотел убедиться, что усилитель работает корректно. Для этого я подключил функциональный генератор в качестве входа усилителя вместо электродов INPUT, подключенных к контактам 2 и 3 AD620. Затем я подключил первый канал (желтый) осциллографа к входу схемы, а второй канал (зеленый) к выходу AD620, т.е. контакт 6.9.0003

Общая проводка для теста

Коэффициент усиления пропорционален значению резистора, соединяющего контакты 1 и 8. Формула коэффициента усиления: это номинал резистора.

Я заменил резистор 1K в цепи потенциометром 10K, чтобы протестировать усилитель с другим коэффициентом усиления.

Потенциометр 10K вместо резистора
.

Я заметил, что сигнал не усиливался, пока я не установил определенные значения функционального генератора. Пример значений, которые работали для AD620: смещение = -0,10 В, амплитуда = 1,3 В _pp (размах напряжения) и частота = 120 кГц. В техническом описании AD620 утверждается, что усилитель имеет полосу пропускания 120 кГц (с коэффициентом усиления = 100). Диапазон правильных значений — это то, что я должен исследовать.

Генератор функций с правильными значениями

И соответствующие входные и выходные сигналы отображаются на осциллографе:

Сигнал, подаваемый на инструментальный усилитель (желтый), Сигнал усиленный (зеленый)

Электроды

Как только усилительная схема заработала, я решил проверить ее с помощью электродов. Так как я не хочу использовать цифровой блок питания для питания схемы на моей коже, я заменил его батареями LIPO. К сожалению, у меня было только два 3,7-вольтовых LIPO вместо 4,5-вольтовых. Сначала я поместил электроды на руку, потому что схемы ЭМГ и ЭЭГ одинаковы (различается только значение усиления, необходимое для усиления сигнала).

LIPO блок питания для схемы ЭМГ

После этого я попробовал эту схему как ЭЭГ, поместив электроды на свое лицо в определенные места: левая префронтальная доля (FP1), правая префронтальная доля (FP2) и левое ухо (A1).

размещение электродов, используемых для наблюдения артефакта моргания в сигнале, источник: ссылка

Предполагается, что такое размещение электродов помогает тестировать ЭЭГ, отображая артефакт моргания. На данный момент я не уверен, является ли сигнал, который я наблюдаю на осциллографе, сигналом ЭЭГ или это просто шум.

Теория электроники

Виртуальная земля

Операционный усилитель

Аудиовыход

Я припаял перемычки к необработанному кабелю с мини-джеком (TODO: добавить фото)

Изготовление печатных плат

Фаб Интернет-провайдер

Чтобы научиться делать печатную плату, мой местный наставник предложил мне попробовать использовать различные техники (лазерная резка и резка винила) для изготовления печатной платы программиста интернет-провайдера. Я не задумывал печатную плату сам, идея заключалась только в том, чтобы научиться делать физическую плату. Эти следы исходят от CBA, см. дополнительную документацию здесь.

Резак для винила

Лазерная резка

• Плата ЭЭГ Элизабет Рикер
• AD620 Лист данных

---

Последнее обновление: 2022-02-08

Создайте свой собственный аппарат Хоффмана

Дина Каллен | вт, 25.07.2017 — 12:03

Чад Хастингс в прошлом учебном году написал в блоге о создании собственного аппарата Хоффмана для каждой группы учащихся. Я использовал аппарат Хоффмана, который был куплен моим округом до того, как я начал преподавать там более 20 лет назад, для демонстрации электролиза воды, но предоставление каждой студенческой группе возможности провести электролиз самостоятельно — это мощное мероприятие. Раньше я использовал другую версию самодельного аппарата Хоффмана, но после прочтения сообщения в блоге Чеда я решил использовать версию, более близкую к его. Чтобы сэкономить время, я решил использовать батареи, а не создавать источники питания из старых деталей, как это сделал он. Я рекомендую вам прочитать сообщение Чада для подробного объяснения и дополнительных ссылок.

Видео и анимацию (из серии «Химия оживает», доступной подписчикам ChemEd X) можно использовать до, во время или после того, как учащиеся получат возможность использовать свой аппарат Хоффмана. Я обычно использую их во время обсуждения после того, как у студентов есть возможность объяснить своими словами, что произошло на уровне частиц.

Видео 1: Электролиз нейтрального раствора

Видео 2: Анимация электролиза нейтрального раствора

 

Я надеюсь, вы найдете рабочий лист и заметки учителя, которые я публикую, как полезные дополнительные материалы к его исходному сообщению.

Концепции:

Electrodes

Электролиз

Hofman Appartus

Концепции:

Электроды, электролиз

Время процедуры:

. Если аппарат Гофмана построен заранее (это занимает около 5 минут на каждый, если их строит учитель), то деятельность и обсуждение должны занимать менее 45 минут.

Материалы: 

• пустой/чистый 16–20 унций. бутылка для спортивных напитков со снятой этикеткой
• Канцелярский нож/скальпель
• 9-вольтовая батарея
• две металлические кнопки
• 50–100 мл 0,1 М сульфата натрия
• глина/тесто для лепки или любой другой материал для крепления 9-вольтовой батареи
• две одноразовые пипетки с широким стержнем или маленькие пробирки для сбора газов
• Мерный цилиндр на 100 мл. (Вы можете использовать соли Эпсома вместо сульфата натрия.)

Предыстория: 

См. предыдущую запись в блоге Чада Хастинга «Аппарат Хоффмана на ходу» и/или ссылки, указанные в конце заметок для учителя, которые доступны для загрузки ниже.

Процедура: 

Часть A. Сборка аппарата Хоффмана:

Я обнаружил, что проще всего собрать аппарат до того, как его будут использовать студенты. Это позволяет им не использовать скальпель/канцелярский нож. На удивление легко вставить кнопку в крышку бутылки. Я пытался использовать пластиковые стаканчики вместо бутылок, но крышки для спортивных напитков крепкие, и их можно использовать много раз, а сами стаканчики не выдержат. При повторном использовании вам, вероятно, придется заменить кнопки.

1. Снимите крышку с пустой и чистой пластиковой бутылки из-под спортивного напитка. Используя верхнюю часть крышки, выровняйте ее с 9-вольтовой батареей, чтобы увидеть, где два контакта батареи будут в центре. Поместите крышку верхней стороной вверх и аккуратно вставьте две металлические кнопки в крышку так, чтобы они совпали с контактами батареи. Кнопки не должны соприкасаться.
2. С помощью ножа для коробок или скальпеля разрежьте бутылку пополам. Верхняя часть будет похожа на воронку. Закрутите крышку обратно на бутылке.

Процедура студента

Установите аппарат Хоффмана, как описано ниже, и наблюдайте.

Шаг 1. Используя глину или бумажное полотенце в качестве держателя, поместите 9-вольтовую батарею в центр дна контейнера.

Этап 2. Добавьте примерно 50–100 мл 0,1 М сульфата натрия (в зависимости от размера бутыли) в верхнюю часть аппарата.

Шаг 3. Поместите верхнюю часть устройства в нижнюю часть (используя ее в качестве держателя) так, чтобы кнопки совпали с контактами батареи.

Подготовка: 

Создание аппарата Хоффмана для каждой группы учащихся и подготовка других материалов.

Атрибуция: 

После прочтения блога Чада я составил это задание и попробовал его со своими учениками. Я использовал ссылку ACS Energy Foundations в качестве ресурса. Вас может заинтересовать больше их материалов, особенно их учебная программа для средней школы, в которой используется аппарат Хоффмана для обучения электронам и ковалентным связям.

Коллекция:

Электрохимия

Безопасность

Общая безопасность

Для лабораторных работ:  См. Руководство ACS по безопасности химических лабораторий в средних школах (2016 г.).

Для демонстраций: Пожалуйста, обратитесь к Руководству по безопасности химических демонстраций отдела химического образования ACS.

Прочие ресурсы по безопасности

RAMP: Распознавание опасностей; Оценить риски опасностей; Свести к минимуму риски опасностей; Готовность к чрезвычайным ситуациям

 

НГСС

HS-PS3-3: Преобразование видов энергии

Учащиеся, демонстрирующие понимание, могут спроектировать, построить и усовершенствовать устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии.

*Дополнительную информацию обо всех DCI для HS-PS3 можно найти на https://www. nextgenscience.org/topic-arrangement/hsenergy.

Резюме:

Учащиеся, демонстрирующие понимание, могут спроектировать, построить и усовершенствовать устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии.

Граница оценки:

Оценка для количественных оценок ограничена общим результатом для данного входа. Оценка ограничена устройствами, изготовленными из материалов, предоставленных учащимся.

Пояснение:

Упор делается как на качественную, так и на количественную оценку устройств. Примеры устройств могут включать устройства Руба Голдберга, ветряные турбины, солнечные элементы, солнечные печи и генераторы. Примеры ограничений могут включать использование возобновляемых источников энергии и эффективность.

Цепь морской воды — Деятельность — TeachEngineering

(4 рейтинга)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 8 (7-8)

Необходимое время: 1 час 30 минут

(два периода по 45 минут)

Расходные материалы Стоимость/группа: 1,25 долл. США

Размер группы: 3

Зависимость от действия: Нет

предметных областей: Химия, наука о жизни, измерение, физика, наука и техника

Ожидаемые характеристики NGSS:

HS-PS1-3

---

Доля:

TE Информационный бюллетень

Резюме

Учащиеся строят цепь с морской водой, представляющую собой электрическую цепь, в которой используется соленая вода. Учащиеся исследуют проводимость соленой воды и развивают понимание того, как количество соли в растворе влияет на величину электрического тока, протекающего через цепь. Они узнают об одном реальном применении контура соленой воды — в качестве инструмента для опреснительной установки для проверки удаления соли из океанской воды.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Инженеры-электрики проектируют и строят небольшие и крупные электрические системы. В подразделе проектирования схем электротехники инженеры используют свои знания о проводимости материалов для проектирования печатных плат, которые используются в сотовых телефонах, телевизорах, тостерах, компьютерах и бесчисленном количестве других устройств. Понимание опасностей и возможностей смешивания электричества и воды помогает инженерам разрабатывать безопасные и творческие инструменты измерения.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь:

• Проведите эксперимент.
• Собирайте и анализируйте данные.
• Работа в команде.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering связано с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
ГС-ПС1-3. Спланируйте и проведите расследование, чтобы собрать доказательства для сравнения структуры веществ в больших объемах, чтобы сделать вывод о силе электрических сил между частицами. (9 класс- 12) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Концепции поперечной резки
Планировать и проводить расследование индивидуально и совместно для получения данных, которые послужат основой для доказательства, а в плане: определить типы, объем и точность данных, необходимых для получения надежных измерений, и учитывать ограничения на точность данные (например, количество испытаний, стоимость, риск, время) и соответствующим образом уточнить план. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!	Структура и взаимодействия материи в масштабе определяются электрическими силами внутри атомов и между ними. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Различные закономерности могут наблюдаться на каждом из масштабов, на которых изучается система, и могут свидетельствовать о причинно-следственной связи в объяснении явлений. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Общие базовые государственные стандарты — математика

• Следите за точностью. (Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Используйте пропорциональные отношения для решения многошаговых задач соотношения и процентов. (Оценка 7) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Создавайте и интерпретируйте диаграммы рассеяния для данных двумерных измерений, чтобы исследовать закономерности связи между двумя величинами. Опишите шаблоны, такие как кластеризация, выбросы, положительная или отрицательная связь, линейная связь и нелинейная связь. (Оценка 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технологии

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписывайся

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Список материалов

Каждой группе нужно:

• 2 большие деревянные палочки для эскимо (продаются в магазинах для рукоделия)
• 4 отрезка изолированного медного провода, каждый длиной 4-6 дюймов (10-15 см)
• 3 пластиковых стаканчика, размер 16 унций (473 мл)
• 2 пластиковые ложки
• 9-вольтовая батарея
• крышка батарейного отсека, обычно с красным и черным проводами (продается в хозяйственных магазинах)
• Лампочка на 3,7 В (доступна в хозяйственных магазинах)
• 1 миниатюрный патрон для лампочки (продается в хозяйственных магазинах; используйте с лампочкой на 3,7 В)
• средства защиты глаз (очки или защитные очки)
• (дополнительно) мультиметр и провода мультиметра с зажимами типа «крокодил» (доступны в хозяйственных магазинах)
• Рабочий лист для размышлений, по одному на человека
• Карты морской воды, одна карта на группу
• Рабочий лист контура морской воды (без мультиметра) или рабочий лист контура морской воды (с мультиметром), по одному на группу

Для всего класса:

• изолента
• соли, одного контейнера на 26 унций (737 г) достаточно для всех групп, плюс несколько дополнительных
• отвертки, для затяжки проводов в патронах ламп
• рулон алюминиевой фольги
• вода
• Трехлучевая или цифровая шкала для измерения граммов соли
• мерные чашки или градуированные цилиндры для измерения мл воды
Проектор
• для показа прилагаемой Презентации схемы морской воды PowerPoint
.

Рабочие листы и вложения

Презентация схемы морской воды (pptx)

Презентация морской цепи

(pdf)

Рабочий лист рефлексии (docx)

Рабочий лист рефлексии (pdf)

Карты морской воды (docx)

Карты морской воды (pdf)

Рабочий лист цепи морской воды без мультиметра (docx)

Рабочий лист цепи морской воды без мультиметра (pdf)

Рабочий лист цепи морской воды с мультиметром (docx)

Рабочий лист цепи морской воды с мультиметром (pdf)

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_desal_lesson01_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше учебных программ, подобных этому

Урок средней школы

Опреснение морской воды

Учащиеся узнают о методах, разработанных инженерами для превращения океанской воды в питьевую, включая термическое и мембранное опреснение. Они узнают, как процессы можно рассматривать как системы с уникальными объектами, входами, компонентами и выходами, и рисуют свои собственные системные диаграммы для описания…

Опреснение морской воды

Деятельность средней школы

Создание и тестирование датчика проводимости с помощью Arduino

Группы учащихся конструируют простые датчики проводимости, а затем интегрируют их в две разные схемы, чтобы проверить поведение датчика в растворах с различной проводимостью (соленая вода, сахарная вода, дистиллированная вода, водопроводная вода).

Соберите и протестируйте датчик проводимости с помощью Arduino

Деятельность средней школы

Опреснительная установка

Учащиеся используют подход термического процесса для проектирования, строительства и испытаний небольшой опреснительной установки, которая способна значительно удалить соль из раствора соленой воды. Учащиеся используют контур соленой воды, чтобы проверить эффективность своей модели опреснительной установки и узнать, как вода …

Опреснительная установка

Введение/Мотивация

(Прежде чем начать, соберите материалы для демонстрации в классе контура соленой воды, как описано в разделах «Список материалов» и «Процедура». Создайте две концентрации соленой воды, одну, которая позволяет лампочке включаться, но оставаться тусклой, и другую, выбранную для того, чтобы позволить лампочка должна быть яркой Рекомендуемые концентрации: Раствор A: 300 мл воды и 1 грамм соли Раствор B: 300 мл воды и 11 грамм соли Раствор A будет намного тусклее, чем раствор B.)

(Также подготовьте проектор для показа прилагаемой Презентации Saltwater Circuit [PowerPoint] в конце занятия «Введение/мотивация».)

Как вы думаете, нужно ли смешивать воду и электричество? (Ответ: Обычно нет. ) Что, если бы вы могли безопасно смешивать воду и электричество? Можете ли вы придумать какие-нибудь крутые технологии, которые могли бы появиться из этого? (Дайте учащимся несколько минут на размышление.) Сегодня мы будем работать над ответом на этот вопрос. На самом деле, мы собираемся соединить воду и электричество особым, безопасным способом.

Кто-нибудь когда-нибудь строил какие-либо электрические цепи? (Пауза, чтобы дать учащимся минуту или две подумать об этом.) Что ж, сегодня мы собираемся построить контур с морской водой и исследовать проводимость соленой воды. В частности, мы собираемся ответить на вопрос: «Как количество соли в цепи с морской водой влияет на электрический ток, протекающий по цепи?»

(Провести демонстрацию контура морской воды.)

Наш вопрос является научным, но имеет и инженерное применение. В конце концов, инженерия — это применение математики и естественных наук для создания технологий, которые делают мир лучше. Одним из технических применений этой науки является разработка инструмента для проверки эффективности установки по опреснению воды.

Установка для опреснения воды — это система, которая забирает соленую воду и производит чистую питьевую воду. Если бы кто-то проектировал опреснительную установку, контур соленой воды можно было бы включить в качестве инструмента для обнаружения присутствия соли на выходе опреснительной установки. Если контур соленой воды проводит электричество, то установка не удалила значительное количество соли, а если не проводит электричество, то установка удалила значительное количество соли из поступающей воды.

(Покажите учащимся прилагаемую презентацию «Цепь морской воды» [PowerPoint].)

Процедура

Фон

Контур морской воды — Контур морской воды состоит из батареи, провода, лампочки, патрона лампочки и двух электродов (см. рис. 1). Когда батарея подключена и электроды соприкасаются друг с другом, мы имеем замкнутую цепь , и электроны текут от положительной клеммы батареи к отрицательной клемме батареи. Этот поток заставляет лампочку загораться. Когда электроды не соприкасаются, цепь «разомкнута» и электроны не текут; это называется обрыв цепи . В нашем контуре с морской водой электроды действуют как переключатель.

Если погрузить электроды в обычную водопроводную воду, лампочка не загорится, потому что не существует среды для переноса электронов с одной стороны воды на другую. Но если погрузить электроды в соленую воду, лампочка загорится. Кроме того, количество соли в солевом растворе влияет на силу тока, протекающего по цепи, и, в свою очередь, на яркость свечения лампочки.

Рис. 1. Работающий контур морской воды. Присутствие ионов натрия и хлора переносит электричество через воду, замыкая цепь. Если вы замените соленую воду водой из-под крана, схема не будет работать.

авторское право

авторское право © Карли Самсон, программа ITL, инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

Почему работает контур морской воды? — Ион — это атом, имеющий электрический заряд, положительный или отрицательный. Молекулы соли состоят из натрия и хлора. Когда соль попадает в воду, вода заставляет атомы натрия и хлорида разделяться, и кристаллы соли начинают исчезать. В результате образуются ион натрия и ион хлора. Иону натрия не хватает электрона, что дает ему положительное изменение. Ион хлора имеет дополнительный электрон, который придает ему отрицательный заряд.

При приложении электрического потенциала положительно заряженные ионы натрия притягиваются к отрицательному полюсу, а отрицательно заряженные ионы хлора притягиваются к положительному полюсу. Эти ионы переносят электричество через воду. Суть вышеописанного процесса заключается в том, что образуется «невидимая проволока», позволяющая электронам перемещаться от иона к иону по воде.

Перед занятием

• Соберите материалы.
• Отрежьте достаточно 4-6-дюймовых кусков изолированной меди, чтобы в каждой группе было по четыре куска.
• Распечатайте и разрежьте прилагаемые карточки с морской водой, чтобы у вас было по одной карточке на группу (двухстраничное приложение содержит 20 разных карточек, на каждой из которых указаны значения содержания соли и воды для приготовления трех разных растворов соленой воды).
• Сделайте копии Рабочего листа контура морской воды (без мультиметра) или Листа рабочего листа контура морской воды (с мультиметром), по одной на группу, в зависимости от того, доступны ли для использования мультиметры.
• Разделите класс на группы по два-три ученика в каждой.

Со студентами — строительство морской цепи

1. Оберните по отдельности две большие палочки от эскимо в алюминиевую фольгу (см. рис. 2 слева). Это ваши электроды.

2. Подсоедините по одному проводу к каждому электроду с помощью изоленты. Убедитесь, что оголенный конец провода касается алюминиевой фольги (см. рис. 2 слева).

Рис. 2. (слева) Сделайте электроды, обернув большие палочки от эскимо в алюминиевую фольгу и прикрепив к ним провода. (справа) Затем подключите один электрод к миниатюрному патрону лампочки.

авторское право

Авторское право © Хуан Рамирес мл., Программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

3. Подсоедините противоположный конец провода от одного электрода к одному выводу патрона лампочки. Вставьте оголенный провод вокруг клеммы розетки и затяните отверткой. Добавьте кусок изоленты, чтобы закрепить соединение (см. рис. 2 справа).

4. Подсоедините провод к противоположной клемме патрона лампочки. Снова затяните отверткой и закройте куском изоленты (см. рис. 2-справа).

Рис. 3. (слева) Подсоедините патрон лампочки к аккумулятору. (посередине) При использовании мультиметра подключите его между батареей и вторым электродом. (справа) Если не используете мультиметр, подключите батарею ко второму электроду.

авторское право

Авторское право © Хуан Рамирес мл., Программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

5. С помощью изоленты соедините провод от патрона лампочки с красным проводом крышки 9-вольтовой батареи (см. Рисунок 3 слева).

6. С помощью изоленты соедините провод с черным проводом крышки 9-вольтовой батареи (см. Рисунок 3 слева).

7. При использовании мультиметра: Подсоедините свободный провод к отрицательной клемме мультиметра. Затем подключите положительный вывод мультиметра к свободному электроду (см. рисунок 3 в центре).

8. Если не используется мультиметр: Используйте изоленту, чтобы соединить свободный провод крышки батарейного отсека со свободным электродом (см. рис. 3 справа).

9. Проверьте свою схему , соединив два электрода вместе. Это замыкает цепь, позволяя электричеству течь от одной клеммы батареи к другой, и при этом загорается лампочка. Если лампочка не загорается, проверьте соединения проводов, чтобы убедиться, что все они надежно закреплены, и повторите попытку. (См. рис. 4.)

Рис. 4. Готовая схема контура морской воды без мультиметра (слева) и с мультиметром (справа).

авторское право

Copyright © Juan Ramirez Jr., Программа ITL, Инженерный колледж, Колорадский университет в Боулдере

Со студентами — решения, сбор и анализ данных

1. Раздайте каждой группе рабочий лист схемы морской воды и карточки с морской водой.

2. Предложите командам использовать информацию, представленную на карточке, для приготовления трех различных растворов соленой воды. Обозначьте чашки A, B, C, от самой высокой до самой низкой концентрации соли. Предложите учащимся рассчитать плотность (масса/объем) для каждой смеси и записать в Таблицу 1 рабочего листа.

3. Сбор данных Предложите учащимся поместить оба электрода в один раствор соленой воды (не касаясь электродов) и посмотреть, насколько ярко загорится лампочка, и записать текущие показания мультиметра. (Если мультиметры недоступны, достаточно провести визуальное наблюдение.) Запишите измерения и/или наблюдения в рабочие листы.

4. Анализ данных Ранжируйте решения от самых тусклых до самых ярких путем визуального наблюдения.

5. (При использовании мультиметров) После ранжирования решений попросите учащихся построить график зависимости показаний электрического тока от плотности.

6. Предложите учащимся подсчитать долю соли в массе раствора [(масса соли / общая масса соли и воды) * 100%].

7. Завершите задание, предложив учащимся заполнить Рабочий лист для размышлений, как описано в разделе «Оценка».

Словарь/Определения

замкнутая цепь: электрическая цепь, проводящая электричество.

плотность: масса на единицу объема.

электрический ток: скорость потока электрического заряда, измеряемая в амперах (А).

электрическая цепь: цепь соединенных элементов цепи.

ввод: объект, поступающий в систему.

ион: Атом, который имеет электрический заряд, потому что он либо приобрел, либо потерял электрон.

мультиметр: Электронный измерительный прибор, который объединяет несколько измерительных функций в одном устройстве.

разомкнутая цепь: Электрическая цепь, не проводящая электричество.

output: объект, выходящий из системы.

короткое замыкание: когда электрический ток отводится от всех элементов цепи к нескольким элементам цепи или вообще к ним, кроме батареи.

система: объект, который получает входные данные и преобразует их в выходные данные.

напряжение: разность электрических потенциалов, измеряемая в вольтах (В).

Оценка

Предварительная оценка

Обсуждение в классе: Во время презентации программы Saltwater Circuit (PowerPoint) создайте среду, в которой учащиеся могут активно участвовать в обсуждении.

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист анализа данных: Во время этапа сбора данных по процедуре упражнения попросите группы учащихся заполнить прилагаемый рабочий лист для контура морской воды (две версии: без мультиметра и с мультиметром).

Оценка после активности

Отражение: Пусть учащиеся ответят на вопросы об изученных концепциях и их участии в листе для размышлений. Просмотрите рабочие листы, чтобы оценить мастерство учащихся по предмету.

Исследовательские вопросы

Означает ли большее количество соли в контуре морской воды, что лампочка будет ярче, чем при использовании меньшего количества соли? (Ответ: Да. Если увеличить количество соли в растворе соленой воды, лампочка станет ярче.)

Как вы думаете, можно ли продолжать добавлять соль и делать лампочку ярче, или есть момент, когда большее количество соли не влияет на яркость лампочки? (Ответ: В конце концов, добавление соли не сделает лампочку ярче. Только определенное количество электрического тока может быть получено от источника батареи для данной электрической цепи.)

Вопросы безопасности

• Попросите учащихся использовать очки или защитные очки для защиты глаз.
• Если не использовать крышку батарейного отсека, можно легко закоротить аккумуляторную батарею, если концы проводов, соединенные с положительной и отрицательной клеммами батареи, соприкасаются. Если они соприкоснутся, аккумулятор перегреется и может вызвать сильные ожоги.

Советы по устранению неполадок

Если лампочка не загорается, убедитесь, что все соединения проводов затянуты.

Расширения деятельности

Продолжите задание, выполнив связанное с ним задание «Опреснительная установка», в котором учащиеся проектируют/собирают/испытывают модель опреснительной установки с использованием недорогих материалов.

Масштабирование активности

• Для младших классов используйте только визуальные наблюдения (исключите мультиметр).
• Для старших классов позвольте учащимся выбрать несколько соотношений соли и воды для проверки электропроводности.

использованная литература

PBS Kids Go. Zoom-морские скалы. Образовательный фонд WGBH. По состоянию на 1 мая 2010 г. http://pbskids.org/zoom/activities/sci/saltwatertester.html

Wikipedia.org, Wikipedia Foundation Inc., по состоянию на 1 мая 2010 г. (Источник определений словаря с некоторой адаптацией) http://wikipedia.org

Другая связанная информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, ориентированных на инженеры NGSS, чтобы найти дополнительную учебную программу по физике и физическим наукам, посвященную инженерии.

Авторские права

© 2009 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Хуан Рамирес-младший; Карли Самсон; Стефани Ривейл; Дениз В. Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда, грант GK-12 №. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 5 июня 2020 г.

Клетка Фарадея своими руками

---

Фон

Клетка Фарадея представляет собой контейнер из проводящего материала, такого как проволочная сетка или металлические пластины, который защищает то, что в нем заключено, от внешних электрических полей. В наших экспериментах можно использовать клетку Фарадея, чтобы внешние электромагнитные помехи (ЭМП или шум) не мешали нашим нейронным записям. Как вы знаете, нейронные сигналы, которые мы записываем, очень малы (порядка микровольт), и мы используем наши Spikerbox для усиления этих слабых сигналов до достаточно большой амплитуды, чтобы мы могли их слышать и записывать. Однако в зависимости от окружающей среды могут существовать электромагнитные, радио-, микроволновые или другие типы невидимых излучений, которые могут распространяться по воздуху и взаимодействовать с металлическими иглами и проволокой, которые мы используем в качестве электродов. Затем металл распространяет шумовой сигнал, как антенна, в наши нейронные записи, мешая или даже заглушая наши записи, так что все, что мы слышим, в худшем случае, это радиостанция! Затем можно использовать клетку Фарадея для блокировки многих из этих источников шума.

Клетка Фарадея названа в честь ученого 1800-х годов Майкла Фарадея, но чтобы узнать, как работает клетка, мы начнем с другого известного ученого, Шарля-Огюстена де Кулона. Кулон много работал над динамикой заряженных частиц и электрических полей, которые они генерируют. Кулон определил, что электрическое поле «E» в радиусе «r» от стационарного точечного заряда «Q» можно рассчитать по этому уравнению:

Где ε ₀ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, а e _r — единичный радиальный вектор. Если вы не понимаете математику (когда-нибудь поймете), это означает, что чем дальше вы находитесь от источника электричества, тем меньше напряженность электрического поля. Если вы едете по шоссе и замечаете, например, что радиостанция замирает, это происходит потому, что вы удаляетесь от большой радиовышки.

Суть в том, что этот закон дает нам основу для математической зависимости, связывающей заряд и электрические поля в пределах фиксированного объема пространства. Клетка Фарадея заключает в себе такой фиксированный объем пространства, и, если клетка сделана из проводящего материала, определяющей характеристикой клетки является то, что она не позволяет внешним зарядам индуцировать электрические поля в этом объеме. Вот два основных правила, регулирующих этот барьерный эффект:

1. Закон Кулона требует, чтобы заряды в проводнике, находящемся в равновесии, находились как можно дальше друг от друга, и, таким образом, суммарный электрический заряд проводника полностью находится на его поверхности.
2. Любое результирующее электрическое поле внутри проводника заставит заряд двигаться, так как его много и оно подвижно, но равновесие требует, чтобы результирующая сила внутри проводника была равна нулю. Таким образом, электрическое поле внутри проводника равно нулю.

Правило 2 говорит нам, что электрическое поле внутри проводника в состоянии равновесия равно нулю, а Правило 1 говорит нам, что заряд проводника будет полностью находиться на поверхности (границе). Другими словами, поверхность проводящего объема становится барьером, где заряды движутся к поверхности и вокруг нее, создавая поля, точно противодействующие любому заряду, стремящемуся пересечь границу, тем самым сохраняя внутреннее пространство свободным от внешних электрических помех.

Фарадей впервые продемонстрировал это в знаменитом эксперименте с ведерком со льдом и металлической сферой. Фарадей опустил металлический шар, заряженный статическим электричеством, в металлическое ведро, поддерживаемое деревянным стулом, который изолировал ведро от земли. Когда заряженный шар опускали в ведро, не касаясь ведра, заряды на поверхности ведра перераспределялись за счет электростатической индукции. Эта концепция стала известна как принцип клетки Фарадея, который вы сегодня изучаете.

Ниже мы рассмотрим влияние клетки Фарадея на различные условия при записи нейронов с помощью SpikerBox, а также проведем простой эксперимент, который вы можете провести дома. Вот видео, объясняющее очень простой способ сборки и использования клетки Фарадея.

Видео

Процедура

Сборка клетки Фарадея

Обратите внимание, что мы также продаем готовые клетки Фарадея, если вы не хотите посещать хозяйственный магазин.

1. Отмерьте прямоугольник размером 8 x 16 дюймов из металлической сетки экрана.
2. Вырежьте прямоугольник с помощью тяжелых ножниц.
3. Отмерьте и отрежьте пять деревянных планок длиной 8 дюймов.
4. Осторожно разверните прямоугольник из металлической сетки, чтобы он лежал ровно
5. Начало сшивания металлической сетки через деревянные планки
6. Скрепите первую полосу на конце сетки.
7. Скрепите вторую полосу на расстоянии 5,5 дюймов от первой полоски, снова вдоль сетки
8. Скрепите третью полосу на расстоянии 2,5 дюйма от второй полоски
9. Скрепите четвертую полосу на расстоянии 5,5 дюймов от третьей полосы
10. Скрепите пятую полосу на дальнем конце сетки
11. Деревянные планки представляют собой распорки, поэтому, прикрепив их скобами, сложите сетку на каждой полосе, чтобы получилась прямоугольная коробка.

Использование клетки Фарадея для шипов

1. Подготовьте стандартный прибор для записи ножек таракана, как описано в эксперименте 1.
2. Создайте шумную обстановку, подключив ноутбук к розетке и включив паяльник или другой мощный прибор. Поместите свой SpikerBox рядом с этой электроникой, а также включите все люминесцентные лампы в комнате. Запишите свои наблюдения относительно уровня шума по сравнению с уровнем нейронного сигнала.
3. Прикрепите зажим типа «крокодил» к земле (снаружи разъема RCA) на Spikerbox.
4. Поместите Spikerbox в открытую клетку Фарадея. Запишите свои наблюдения относительно уровня шума по сравнению с уровнем нейронного сигнала.
5. Закройте клетку Фарадея, но ни к чему не прикрепляйте зажим типа «крокодил». Запишите свои наблюдения относительно уровня шума по сравнению с уровнем нейронного сигнала.
6. Подсоедините кабель типа «крокодил» к сетчатой ​​сетке клетки. Запишите свои наблюдения относительно уровня шума по сравнению с уровнем нейронного сигнала

Использование клетки Фарадея на мобильных телефонах

Микроволновые печи являются примерами клеток Фарадея, потому что они предназначены для предотвращения выхода излучения, используемого для приготовления пищи, в окружающую среду. Алюминиевая фольга — проводящий материал, который также можно использовать для быстрого создания импровизированной клетки Фарадея (просто спросите у своего соседа-нейробиолога).

1. Позвоните на свой мобильный телефон и убедитесь, что он звонит (это ваш контроль).
2. Затем возьмите свой мобильный телефон и положите его в (выключенную!) микроволновую печь.
3. Позвоните на сотовый телефон с другого телефона. Звонит?
4. Затем откройте дверцу микроволновки и наберите номер своего домашнего телефона на мобильном телефоне. Как только вы нажмете «отправить», быстро закройте дверцу микроволновки. Ваш домашний телефон звонит?
5. Наконец, оберните сотовый телефон алюминиевой фольгой. Снова звонить на сотовый? Звонит?

Вопросы для обсуждения

1. Как вы думаете, что сделает клетка Фарадея с электромагнитным сигналом, исходящим из клетки? Сможет ли кто-то за пределами клетки Фарадея получить этот сигнал?
2. Где было бы идеальное место для записи?
3. Как вы думаете, что произойдет, если вы будете использовать проволочную сетку с большими отверстиями вместо металлической сетки с маленькими отверстиями для вашей клетки Фарадея?
4. Как вы думаете, почему шум сотового телефона все еще мешает работе SpikerBox, несмотря на то, что отверстия в нашей клетке Фарадея меньше расчетных 1,4 см?

Extra (предоставляется пользователем)

Можно также использовать старую металлическую коробку, съев из нее все печенье.