3K 링코어 AC 오토스폿용접기 자작 회로를 이용한 제작기

-  아두이노 회로도 및 개인 스케치 소스 파일 공유 -


필자는 이미 AC오토스폿용접기를 보유하고 있다.
2K 용량의 구리 링코어로 만들었고 0.2t 니켈도금 플레이트를 4ms에서 가능할 정도로 충분한 성능이다.

그럼에도 스폿용접기의 핵심이라 할 수 있는 회로의 원리에 대해서 공부해보고 싶은 생각에,,
직접 제작을 진행했고 결국 소스까지 프로그래밍하게 되었다.
- 본 글 하단에 공개 -

다만 스폿용접 소스 및 회로도는 이미 많이 알려져 있고 대다수 쉽게 제작할 수 있으나,
AC '오토스폿'에 대한 원리나 구현방법에 대해서는 카페에서도 최근까지도 그 정보를 얻기가 매우 힘들었다.

관련이야기는 간단한 제작기 이후에 이어가기로 하고,,
먼저 간단하게 제작 로그를 먼저 올려본다.



제작로그


사용된 3K 링코어 트랜스포머는 인근 고물상에서 구했다.

그런데 이 링코어가 조금 특이하다..

1번부터 시계방향으로 나온 탭의 저항이 증가한다.
일반적인 링코어라면 저항값이 가장 높은 3번이 맨 끝지점으로 1번과 3번에 220V를 인가하면 큰 문제가 없을 터,,
그런데 사진의 2번에서 3번 구간의 심선의 두께가 3mm에서 2mm로 변하는 것이 문제다.

여기서 2번 탭과 3번 탭 중 어느 것을 사용할지 고민이 생겼는데,,
이왕이면 노는 권선이 없이 모두 사용하고 싶었고 2mm도 충분히 두껍다고 판단해서 맨 마지막 탭인 3번을 선택했다.


+
뭐가 더 좋은 선택인지는 이론적으로는 공부가 필요하고, 실험을 통해 알 수는 있지 싶다.
1차 권선의 회전수에 관련된 효율은 추가 공부가 필요하다.





1번과 3번 탭에 전원을 인가하고,,
25sq와 고물상에서 구한 용전선(25sq로 추정)을 합해서 50sq (허용전류 121A)로 2차 권선으로 사용했고,,
2차측 전압은 무난하게 6.47v로 결정했다.


+
고물상에서 주어온 전선이 끝부분이 심하게 타서 산화가 된 케이블인데 중간 부분은 괜찮은 것 같아 자르고 사용했다.
정확한 건 모르겠으나,, 전선 일부가 산화되면 전체를 사용하지 말라는 이야기도 있어 찝찝하기는 하나,,
케이블이 한몸값이 하는지라 선뜻 사기가 쉽지 않다.
ㅠㅠ



케이스는 지난 해 처음 만들었던 1호기의 하이박스(200x300x150)를 그대로 재활용했다.
링코어 지름이 살짝 커서 2차 권선을 양쪽으로 몰아야 겨우 들어간다.



기존에는 오른쪽 사이드에 크레도스 단자를 뺐는데,,
너무 불편해서 케이스 상단으로 옮겼다.

+
같은 이유로 대부분 두 번째부터는 케이스에 단자를 만드는 경우가 많다.



OLED를 위해 사각으로 가공을 해준다.
자작 드레멜 사용으로 손쉽게 했지만,, 후가공하면서 상단이 삐뚫어져서 실패..ㅠ








누전이나 배선차단기가 있으면 좋겠지만,,
굳이 사기에는 비싼듯 해서 기존에 사용하던 220V 소켓의 퓨즈를 확인해보니 20A로  그대로 사용해도 크게 무리는 없을 듯 싶다.
20A면 4.4K의 전력을 커버할 수 있다.




다만 기존의 스위치는 허용전류가 너무 낮아서,,
부품상자를 뒤져서 예전 강압기에서 적출해둔 4K까지 커버가 가능한 16A/250V짜리 대전류 스위치를 달아주기로 했다.




결선에 사용된 전선은 12AWG(MAX 33A) 이다.
소켓과 스위치에 결선을 하고,, 고온 흑색 글루건으로 절연처리를 했다.




3번째 만드는 작업이라.. 일사천리로 결선하고 연결한다.
링코어와 회로사이는 11시 방향의 흰색의 전원커넥터 10A로 간단히 연결했다.


+
10A 커넥터의 사용은 비추다.
필자는 여기가 병목임을 인지하고 테스트 후에 보강할 계획이다.




스폿회로 조작용 엔코더도 삽입을 하고,,




만능기판에 직접 제작한 회로를 부착했다.

만능기판에서 고압의 전류가 흐르니 땜질후 후처리를 확실하게 해주었지만,,
안전상 추천하지는 않는다.

+
이 스폿기는 어디까지나 공부겸 만들고 있는 테스트 버전이다.
따라서 이대로는 분양도 어려울 듯 싶다.







완성

그리 어렵지 않게 완성했다.
심심해서 스티커를 붙여보았는데 살짝 안어울리는 듯 싶기도...
나루토버전....ㅎ




기존의 홀가공했던 오른쪽 사이드의 마감 모습이다.
2K 링코어를 이용한 오토스폿기 미니버전을 제작하면서 안쓰게 된 밑판을 잘라서 본드로 고정했다.

유닉한 것이 나쁘지는 않은 것 같다.



뒷면 220V 커넉터는 그대로 재사용했다.
퓨즈 용량 20A까지 가능하다고 라벨을 붙여두었다.

+
개인적으로 허용전류를 표기해두는 것을 꽤 유용하다고 생각한다.




오토스폿이 메인 사용이지만,,
혹시 몰라 매뉴얼 스위치용 항공단자도 왼쪽 사이드에 달아주었다.
하지만 거의 쓸 일은 없을 듯 싶다.




왼쪽이 새롭게 완성한 3K 링코어 스폿기고, 오른쪽이 2K 링코어로 만든 두 번째 작품이다.
크기차이는 많이 나지만 성능은 대동소이하다.

실사용도 오른쪽 미니버전이 메인이고,
이번에 새롭게 만든 스폿기는 이런저런 실험을 위한 제작으로 만족한다.


+
3K 링코어로 2K보다 큰 걸로 제작했지만,,
심선이 얇아지는 맨 마지막 탭을 사용한 것과 사용된 2차 권선의 열화와 가장 큰 이유는 링코어 인입단 10A 커넥터 등등의 다양항 원인이 있겠다.
그래도 0.2t 도금 니켈 기준으로 두 녀석 모두 4ms 작업이 가능하니 성능은 뛰어난 편이긴 하지만,,
결과 굳이 가정용 스폿기로 3K링코어가 필요하지 않다는 걸 이번 경험으로 느낄 수 있었다.








조작 화면

화면 구성은 락시꾼님 초기 회로를 참고했다.
- 좀 더 자세한 사항은 아래 회로 설명편을 참고 -


크게 오토스폿모드매뉴얼 스폿모드가 있으며,,
현재 상태의 확인은 마지막 아래 라인의 M:1 과 A:0 의 값으로 구분이 가능하다.

엔코더를 짧게(0.3s~0.8s) 누르면 설정모드가 순환되고,
길게 누르면(0.8s~10s) 오토스폿모드와 매뉴얼스폿모드가 전환,,
10초 이상 누르면 모든 설정을 초기화 하도록 했다.



60Hz

상단에 인입 AC 전원의 사이클을 Hz로 보여준다.
국내는 60Hz를 사용하니 회로에서 전원의 사이클을 정상적으로 Detect했다.
이 값이 60이 아닐경우 정상 동작 하지 않는다.


33℃

트아이가의 방열판에 NTC 온도 소자를 붙여 모니터링 할 수 있도록 했다.
스폿 시간이 짧아 트라이악의 온도가 그리 높지 않겠지만,,
아두이노 공부겸 겸사겸사 달아보았다.


번개 표시

스폿을 할 수 있는 ACTIVE 상태다.
설정모드는 ! 표로 변한다.


5ms

스폿용접 시간이다.
배터리 용접의 경우 50ms 이하를 추천하고, 1초 이상은 절대 사용하면 안된다.

철판 용접을 테스트하기 위해 999ms까지 시험적으로 크게 잡아두었다.
100ms부터는 엔코더를 돌리면 10ms 단위로 증감한다.


M:1

매뉴얼스폿모드에서 표시되고 오토스폿모드 일경우 A로 표기된다.

멀티스폿 : 1회를 의미한다.
1부터 6회까지 지원한다.


T:40

Time : 40 의 의미이고,,
매뉴얼스폿모드에서는 멀트스폿 설정시 스폿사이의 인터벌을 나타내고 ms 단위다.
오토스폿모드에서는 1초단위로 3~9초까지 설정가능하다.




0.3s~ 0.8s 사이로 짧게 엔코더를 누를 때마다 설정모드를 순환한다.
사진은 스폿타임 설정모드이다.

매뉴얼스폿모드는

대기 -> 스폿타임 설정 -> 멀티스폿 회수 설정 -> 멀티스폿시 인터벌 설정(ms) -> 대기

로 순환되도록 프로그래밍했다.





위 사진은 오토스폿 대기상태를 나타낸다.


A:0
오토스폿 시그널 디텍트 카운트값


T:4
디텍트후 실제 스폿이 이루어지기전까지의 대기시간(초단위)


+
오토스폿 시그널을 디텍트하면 0 값이 증가를 하고 T값과 같게 되면 실제 스폿이 일어나도록 해서 시각적으로 상황을 알 수 있도록 했다.
중간에 동봉을 니켈에서 떼면 다시 0으로 돌아간다.

- 자세한 것은 동영상 참고 -



초기화시의 화면이다.
10초이상 엔코더를 누르면 모든 설정이 디폴트 값으로 초기화된다.


디폴트 값

스폿모드 : 오토
스폿시간 : 5ms
오토스폿 대기시간 : 4초

멀티스폿 회수 : 1
멀티스폿 대기시간 : 25ms









시연영상


간혹 엔코더 클릭을 먹어버리는 경우,,
첨부한 소스에서 엔코더 디바운스 값을 조정해서 빠르게 반응할 수 있다.




오토스폿


스케치 소스 파일과 오토스폿 히스토리와 아두이노 프로미니 기반 스케치 파일은
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