알리발 스폿용접회로와 분양중인 아두이노 회로의 타임계산법

 

 

 

회로를 구입하시는 분들중에는 중국 알리 회로(아래)를 사용하다 문제가 생겨 바꾸시는 분이 적지 않습니다. 국내 아두이노 회로가 제작 보급 되기 전 대안이 없을 때 주로 사용되었는데 잦은 트라이악의 파손과 들쑥날쑥한 강도, 그리고 컨트롤 오류로 지금은 사용하시는 분이 드뭅니다.

 

증상으로는 처음엔 잘 되다가 어느 순간 컨트롤이 먹통이 되거나, 수치값이 자동으로 움직이는 문제, 그리고 간혹 퍽하고 터지는 증상을 주로 말씀하시고, 또 카페에 심심찮게 보고되고 있으니 참고하시기 바랍니다.

 

그래선지 사용은 하더라도 실제 위상 운용 방법은 잘 모르시거나 잘못 이해하시는 분이 많아 정보차원에서 간단하게 설명하고 현재 분양중인 회로와 어떤 차이가 있는지 비교해서 올려봅니다.

 

 

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중국산 알리 회로 (세븐 세그먼트 버전)

 

 

 

 

알리 판매페이지에서 사진을 하나 가져왔습니다.
일단 세븐세그먼트가 없는 모듈은 제외로 하고 위와같은 회로에 한하여 설명합니다. 7천원짜리 숫자표기가 없는 버전도 비슷한 방식이지만 두께에 따른 균일한 스폿강도를 유지하기 어려워 거의 사용되지 않습니다.

 

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스펙은 다음과 같습니다.

Feature:
The control panel of the spot welding machine is a controller which is independently developed for the DIY or the simple resistance welding. The principle of silicon controlled phase shifting triggering is adopted to adjust the time and the current to achieve the purpose of welding.

The main features of this controller:
1: the use of STM8 industrial microcontroller control center.
2: strong and weak electricity through optocoupler isolation, safe operation.
3: the power line and the foot switch line adopts the screw free fast connection terminal, more convenient and reliable.
4: input time, current using high-precision single potentiometer, to ensure reliable input, convenient
5: on-board power supply, state, foot, trigger indicator, working state clearly visible.
6: the design of reliable zero crossing detection circuit to ensure that the SCR phase shift accuracy.
7: the controller is compatible with 100A scr.
8: digital control interface, you can display the current time and current settings.
9: time input 1-50, unit cycle (1 cycles is 20ms), current input (30-99%)

 

항목 대부분 별 의미없고 9번 항목을 보면 타임은 1~50까지 그리고 전류는 30-99%까지라고 표기하고 있고, 1cycle 20ms는 중국의 50Hz기준입니다. 따라서 최대 용접시간은 국내 60Hz 기준, 50 cycle, current  99%가 833ms(13.83초)까지 입니다.

 

참고로 배터리 스폿용접은 품질문제로 보통 20ms이하로 사용이 권장되고, 배터리가 아닌 기타 용접은 조금 높은 타임을 사용하기도 합니다.

 

뒤에서 다시 설명하겠지만 CURRENT조절은 입력 전류를 제어하는 것은 아니고 AC 사이클의 일부만 전원을 인가하는 방식, 예를 들면 30%는 AC 1 cycle의 30퍼센트만 사용하는 방식이라 DC처럼 실제 전류 컨트롤은 아닙니다. 이 부분은 많은 분들이 착각하십니다.

 

추가로 회로에서 가장 중요한 부품으로 실제 전류를 스위칭하는 BTA100-800B을 트라이악을 사용하고 있습니다.

 

BTA100-800B.pdf

0.51MB

 

 

예전에는 정보조차 찾기 어려웠는데 이 글을 작성하려고 찾아보니 datasheet가 공개되어 있어 첨부해봅니다.

스펙에 따르면 100A므로 가정용 용접기로는 제법 큰 전류량을 지원하지만 뻥스펙일테고 그래도 BTA41-600BRG(40A) 이상의 전류는 커버하는 듯 합니다.

 

뭐 이런저런 안정성을 생각하면 국내회로에서 많이 사용되는 BTA41-600BRG 정품으로 교체하시는 것도 괜찮은 방법입니다.

BTA41-600BRG

 

 

 

 

각설하고,

이제 실제 스폿 타임을 계산해봅니다.

 

기본적으로 먼저 이해를 하고 넘어가야하는 점은 AC 스위칭 소자인 트라이악(Triac)은 0V가 아닌 지점에서 ON이 되고, 0V에서 OFF가 된다는 점입니다. 따라서 이하 그래프에서 OFF되는 지점은 항상 0V입니다.

 

알리 회로의 경우 조정 항목이 타임(Time)과 전류(Current)인데  어떤식으로 운용되는지 기본 원리를 이해하고 있어야 적정 강도를 찾는데 도움이 됩니다. 

 

이해를 돕기위해 이하 그래프에 표기한 시간은 CURRNET값은 면적의 등분치가 아니고 판단 단순하게 반사이클(1/2cycle) 의 백분율로 계산했습니다.  따라서 실제 소스를 본것은 아니기에 대충 이런 구조라는 것만 알면 될듯 합니다. 만약 등분치라면 CURRNET 50 이하의 스폿시간은 실제 더 늘어납니다.

 

 

 

 

3개의 예제가 있습니다.
1사이클(16.66ms)을 단위로 움직이고 Current는 1/2사이클(8.33ms)로 끊어서 조정, 끝나는 지점은 제로크로싱 포인트입니다.

• 01 / 30
  1 cycle 동안 1/2사이클 각각 30%만 사용 흐르는 시간은 2.499ms이므로 결과 4.998ms
• 01 / 99
  1 cycle 동안 99%는 100%와 동일하게 취급(1%는 안정적인 동작을 위한 OFFSET)하고 결과 16.66ms
• 02 / 30
  2 cycle의 30% 결과 대략 10ms(9.9996ms)

 

CURRENT값이 99%이하에서는 기본적으로 1 사이클(16.66ms)을 모두 사용한다고 보면 되고, 최소값은 대략 5ms(01/30) 라고 보면됩니다. 다만 매번 스폿시 상하위상이 모두 균등하게 사용되어 매주기 트라이악 OFF 컨트롤만 정확하다면 밸런스는 좋을듯 합니다.

 

여하튼 효율(?)높은 1.5KVA 이상의 링코어를 사용할경우 도금 니켈 0.1t을 사용하기에는 최소 설정 강도가 너무 커 아이러니 하게 효율이 낮은 EI코어에 맞추어진 회로라고 보시면 됩니다. 더불어 중국산 스위칭 소자인 트라이악과 함께 60Hz에서의 열악한 내구성이 이 문제때문에 추천하지 않는 가장 큰 이유입니다.

 

 

 

 

 

분양 중인 아누이노 회로

V5.1K 이전/이후 운용방식에 차이가 있습니다. (갱신: 2026년 03월 22일)

 

 

 

SAMPLE 1 : 4MS

 

아래 그래프에서 상단은 4.1D버전까지의 운용방식이고, 화살표 아래는  5.1K 부터 채택된 운용방식입니다.

 

 

이전버전(~4.1D, 위 그래프)에서는 4ms 동안 전기를 인가하기 위하여 단순하게 0V가 되는 지점부터 역산하여 4.33ms에서 시작 8.33ms에 OFF로 4ms가 한번에 운용되지만, 5.2K(아래 그래프)부터는 4ms를 반으로 나누어 2ms씩 각각 다른 위상에서 균형있게 사용됩니다.

 

이때 출력은 4.1D에서 훨씬 크게 느껴집니다. 

위 그래프와 아래 그래프 사이에 면적이 실제 출력이고 아래의 경우는 중간에 전기가 들어가지 않는 구간이 실제 쿨링타임으로 동작하기 때문입니다.

 

 

 

 

SAMPLE 2 : 23MS

 

 

마찬가지로 이전버전에서 앞쪽 짜투리 6.34ms만큼 양의 구간으로 치우치게 되는데 5.2K에서는 그 짜투리 시간을 절반으로 나누고 각각의 위상에서 한번씩 나누어 대칭적으로 운용합니다.

 

 

변압기의 경우 전류 방향에 따라 자력의 방향도 바뀌는데 한쪽 방향만 지속적으로 사용하다보면 잔류 자성이 조금씩 커지게 되어 장타시 성능저하 혹은 오동작으로 이어질 수 있습니다. 이를 보완하기 위하여 상하 대칭적으로 사용할 수 있도록 운용방식을 변경했습니다.

 

 

앞서 말한바와 같이 비교적 낮은 강도(8ms 이하)에서 이전보다 성능이 떨어진다고 느껴질 수 있지만, 현업의 엔지니어와 적잖은 전문가의 의견을 검토한 결과 이는 AC 변압기를 운용함에 있어 기본적인 방식임을 인지했습니다. 해서 기존 버전과의 괴리감이 크지만 훨씬 안정적인 운용이 가능하다고 판단했기에 5.xK를 릴리즈 하게 되었습니다.

 

 

 

[업데이트 : 2026년 3월 15일]

현재 대부분의 국내 카페발 아두이노 회로의 타임 운용방식은 설정된 시간만큼 ON하고 설정시간만큼 대기한 후 OFF하는 방식으로 파형을 고려하지 않고 있습니다.

 

5.2K 릴리즈는 네이버 카페 다이홈의 미라클님이 검출계 패턴분석과정에서 문제점을 인지하고 솔루션으로 제시하면서 시작되었습니다. 하지만, 공교롭게 이홈메이드클럽의 지구별님이 조금 앞서 본인의 자작 회로에 위상을 균등하게 사용하는 포화방지 모드를 적용했고 구현과정에서 명명했던 PB(Phase Balance) 모드가 본인의 기능과 상충한다는 의견을 피력, 해당 기능을 제거하고 대신 SP/DP모드에 기본 베이스로 동작하도록 적용했습니다.

 

 

 

 

 

AC오토 스폿회로 분양 페이지

AC 오토 스폿용접 회로 202X년형 리뉴얼 분양 페이지 - 후니파파 ^▽^)/

 

 

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