아두이노 나노 스팟 용접기: DIY 정밀 용접 제어 컨트롤러 제작

부품 및 소모품

부품	수량	비고
아두이노 나노 R3	1	메인 컨트롤러 (타이밍/UI 제어)
20x4 알파뉴메릭 LCD	1	메뉴/파라미터 표시용
DS3231 RTC 모듈	1	날짜/시간 표시 + 타이밍 기준용
로터리 인코더 (푸시버튼 내장)	1	메뉴 탐색 및 값 설정용
택트 스위치	1	용접 트리거 버튼
10kΩ 저항	1	트리거 버튼 풀업용
점퍼 와이어	1세트	배선용

소프트웨어 및 도구

• 아두이노 IDE
• EasyEDA (PCB 설계, 제작사 자유 선택)

프로젝트 개요

아버지와 함께 2년간 개발해 온 DIY 스팟 용접기의 제어부를 아두이노 나노 기반으로 업그레이드한 프로젝트입니다. 용접기 본체(고전력 트랜스포머, 전극 등)는 기존 것을 활용하고, 제어 로직과 UI만 마이컴으로 현대화했습니다. PCBWay에서 PCB 제작을 후원받았습니다.

스팟 용접기란?

두 금속 사이에 큰 전류를 순간적으로 흘려 접점부 발열로 용접하는 장치입니다. 핵심은 고전력을 극히 짧은 시간(밀리초 단위)에 전달하는 것입니다. 구리 합금 전극을 사용하며, 배터리 탭 용접 등 정밀 작업에 적합합니다.

용접 시간 결정

표준화된 공식보다는 경험적 튜닝이 일반적이나, 용접기 출력과 금속 두께로부터 이론 계산도 가능합니다. 이 프로젝트에서는 사용자가 ms 단위로 용접 시간을 직접 설정하는 방식을 채택했습니다.

하드웨어 사양 (용접기 본체)

• 트랜스포머: 1.5kW × 4개 병렬 연결 (이론 6kW)
• 기존 트럭 배터리 충전기용 트랜스포머 2차 코일 제거 → 용접 케이블(CH01N2-D) 2바퀴 감아 재권선
• 모든 트랜스포머 동위상 병렬 연결 필수 (위상 불일치 시 단락 위험)
• 전극 시스템: (1) 클래식 구리 전극, (2) "거미 이빨" 배터리 탭 용접용 에어 프레스 장치

제어 보드 설계

맞춤형 PCB에 다음 구성 요소 통합:

• 아두이노 나노 (중앙 배치)
• DS3231 RTC 모듈 (라이브러리: RinkyDinkElectronics)
• 20x4 LCD (라이브러리: NewLiquidCrystal 1.3.5, I2C 또는 병렬)
• 로터리 인코더 (메뉴 네비게이션, 값 변경, 2초 롱프레스로 옵션 모드 진입/종료)
• 용접 트리거 버튼 + 10kΩ 풀업
• 출력: 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) 구동 신호 → 메인 컨택터/사이리스터 제어

PCB 실크스크린에 모든 부품 라벨 인쇄로 조립 오류 방지. 인클로저 내부 장착으로 먼지/스패터 차단.

펌웨어 기능

기본 화면

부팅 시 기본 용접 파라미터(시간, 펄스 수 등) 및 현재 시각 표시.

옵션 모드 (로터리 인코더 버튼 2초 길게 누르기)

• 우상단에 `!` 표시 후 진입
• 로터리 돌려 메뉴 항목 선택 (용접 시간, 펄스 수, 쿨타임, 단위 등)
• 버튼 짧게 눌러 항목 진입 → 돌려 값 변경 → 짧게 눌러 저장
• 다시 2초 길게 눌러 옵션 모드 종료 → 용접 대기 상태

용접 시퀀스

1. 트리거 버튼 누름 감지
2. 설정된 파라미터로 SSR 구동 펄스 출력 (마이크로초 단위 타이밍)
3. 용접 완료 후 쿨타임 대기 (연속 용접 방지)
4. LCD에 용접 카운트, 시간 등 정보 표시

코드 저장소

GitHub: Master_Welder

• 전체 펌웨어 소스코드
• 거버 파일 (PCB 직접 주문용)
• 라이브러리 의존성 명시

영상 자료

• 신형 빌드 시연: 용접기 동작, 메뉴 조작, 실전 용접 예시
• 구형 빌드 (2년 전): 저전력 버전, 용접 팁 공유 (그리스어 음성, 영어 자막)

회로도

제공된 이미지 참조: 나노 출력 핀 → SSR 입력 (LED 표시용으로 대체 가능). 고전력부는 별도 격리 설계.

안전 주의사항

• 고전압/대전류 위험: 트랜스포머 1차 측은 교류 메인스 전압. 절연, 접지, 퓨즈 필수
• 아크 플래시/스패터: 보호 안경, 장갑, 난연성 의복 착용
• 전자기 간섭: 용접 펄스 시 강한 EMI 발생 → 제어부 차폐, 배선 분리, 디커플링 캐패시터 필수
• 열 관리: 트랜스포머/전극 발열 모니터링, 과열 보호 회로 권장
• 법적 규정: 국내 전기안전인증(KC) 및 산업안전보건법 준수 필요

감사 인사

PCBWay의 PCB 제작 후원에 감사드립니다. 질문 사항은 댓글로 남겨주시고, 다른 프로젝트도 구경해 주세요!