DIY Zmogljiv indukcijski grelec: 12 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Indukcijski grelniki so zagotovo eden najučinkovitejših načinov segrevanja kovinskih predmetov, zlasti železnih kovin. Najboljši del tega indukcijskega grelnika je, da vam ni treba imeti fizičnega stika s predmetom za segrevanje.

Na spletu je na voljo veliko kompletov indukcijskih grelcev, če pa se želite naučiti osnov indukcijskega ogrevanja in želite zgraditi takšnega, ki je videti in deluje popolnoma enako vrhunskemu, nadaljujte s tem navodilom, saj vam bom pokazal, kako indukcijski grelec grelnik deluje in kjer lahko pridobite material, da si ga zgradite, ki je videti kot profesionalec.

Začnimo…

1. korak: Koncept za indukcijskim ogrevanjem

Obstaja več načinov segrevanja kovin, od katerih je eden indukcijsko. Ker se ime metode nanaša, se toplota v materialu proizvaja z električno indukcijo.

Električna indukcija poteka znotraj materiala, saj se magnetno polje okoli njega stalno spreminja, kar povzroči indukcijo vrtinčnih tokov v materialu, ki je nameščen v tuljavi. Tako povzroči takojšnje segrevanje, učinek pa je najbolj izrazit pri železnih kovinah zaradi večjega odziva na magnetne sile.

Podrobnejši pregled lahko dobite na wikipediji:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

2. korak: Tiskano vezje in komponente

Ker bom uporabil baterijo/ napajalnik, ki nam daje izhod 12V DC, ki ne zadostuje za indukcijo, saj je magnetno polje, proizvedeno v indukcijski tuljavi zaradi enosmernega toka, konstantno magnetno polje. Zato je naloga tukaj pretvoriti to enosmerno napetost v izmenični tok, ki bo tako povzročil indukcijo.

Tako sem oblikoval oscilatorno vezje, ki proizvaja AC izhod s kvadratnim valom skoraj 20 KHz frekvence. Vezje uporablja štiri nizkonapetostne NF-kanale IRF540 za pogosto preklapljanje toka v izmenično smer. Za varno ravnanje z večjo količino tokov sem v vsakem kanalu uporabil par MOSFET -ov.

Ker se bomo ukvarjali z večjo količino tokov, zato plošča za perfuzije vsekakor ni zanesljiva in seveda ni čedna možnost. Zato sem se odločil za precej zanesljivo možnost, ki je tiskano vezje. To se morda sliši kot draga možnost, vendar sem s to mislijo naletel na JLCPCB.com

Ti fantje ponujajo visoko kakovostno PCB po izjemnih cenah. Naročil sem 10 PCB -jev za indukcijski grelec in kot prvo naročilo ti fantje ponujajo vse to v samo 2 USD, vključno s stroški pošiljanja na stopnici pred vrati.

Kakovost je vrhunska, kar lahko vidite na slikah. Zato si oglejte njihovo spletno stran.

3. korak: Naročite tiskano vezje

Postopek naročanja PCB je preprost. Najprej morate obiskati jlcpcb.com. Če želite dobiti takojšnjo ponudbo, morate le naložiti datoteko Gerber za tiskane vezje in tisto, kar so končali z nalaganjem, lahko uporabite spodaj navedeno možnost.

V tem koraku sem dodal tudi datoteko Gerber za tiskano vezje, zato jo preverite.

4. korak: dopolnilni deli

Začel sem sestavljati tiskano vezje z majhnimi komplementarnimi deli, ki vključujejo upore in nekaj diod.

R1, R2 sta 10k uporov. R3 in R4 sta 220Ohm upori.

D1 in D2 sta diodi UF4007 (UF pomeni Ultra Fast), ne zamenjajte jih z diodami 1N4007, saj bodo eksplodirale. D3 in D4 sta zener diodi 1N821.

Poskrbite, da boste pravo komponento postavili na pravo mesto, diode pa tudi v pravo smer, kot je prikazano na tiskanem vezju.

5. korak: MOSFET

Za obdelavo velike količine trenutnih odtokov sem se odločil za N-kanalne MOSFET-e. Na vsaki strani sem uporabil par IRF540N MOSFET. Vsak od njih ima nazivno napetost 100 Vds in do 33 amperov neprekinjenega toka. Ker bomo ta indukcijski grelec napajali s 15VDC, se lahko 100 Vds sliši kot pretirano uničenje, vendar v resnici ni tako, saj lahko konice, ki nastanejo pri preklopu pri visokih hitrostih, zlahka skočijo do teh meja. Zato je bolje uporabiti še višje ocene Vds.

Za odvajanje odvečne toplote sem na vsakega od njih pritrdil aluminijaste hladilnike.

6. korak: Kondenzatorji

Kondenzatorji imajo pomembno vlogo pri ohranjanju želene izhodne frekvence, ki je v primeru indukcijskega segrevanja predlagana pri skoraj 20KHz. Ta izhodna frekvenca je posledica kombinacije indukcije in kapacitivnosti. Tako lahko za izračun želene kombinacije uporabite frekvenčni kalkulator LC.

Dobro je imeti večjo kapacitivnost, vendar vedno imejte v mislih, da moramo dobiti izhodno frekvenco nekje blizu 20KHz.

Zato sem se odločil za nepolarne kondenzatorje WIMA MKS 400VAC 0,33 uf. Pravzaprav nisem mogel najti višje napetosti za te kondenzatorje, zato so se nabreknili in sem jih moral zamenjati z drugimi nepolarnimi kondenzatorji, ki so ocenjeni na 800VAC.

Dva sta vzporedno povezana.

7. korak: Induktorji

Ker je težko najti visokotokovne induktorje, sem se odločil, da ga zgradim sam. Imam nekaj starega feritnega jedra iz starega računalniškega odpadka z naslednjimi dimenzijami:

Zunanji premer: 30 mm

Notranji premer: 18 mm

Širina: 13 mm

Ni nujno, da dobimo feritno jedro natančne velikosti, cilj pa je dobiti par induktorjev, ki lahko zagotovijo induktivnost skoraj 100 Micro Henry. Za to sem uporabil 1,2 mm izolirano bakreno žico za navijanje tuljav, tako da ima vsaka od njih 30 zavojev. Ta konfiguracija je proizvedena z zahtevano induktivnostjo. Prepričajte se, da so navitja čim tesnejša, saj ni priporočljivo, da bi imela več vrzeli med jedrom in žico.

Po navijanju induktorjev sem z obeh koncev žice odstranil izolirane premaze, tako da so pripravljeni za spajkanje na tiskano vezje.

8. korak: Ventilator za hlajenje

Da bi odstranili toploto iz MOSFET -ov, sem z vročim lepilom namestil 12 -voltni računalniški ventilator tik nad aluminijasti hladilniki. Ventilator je nato priključen na vhodne sponke, tako da se ventilatorji ob vklopu indukcijskega grelnika samodejno vklopijo, da ohladijo MOSFET -e.

Ker bom ta indukcijski grelec napajal s 15VDC napajanjem, sem dodal 10 OHM 2watt upor za znižanje napetosti do varne meje.

9. korak: Konektorji za izhodno tuljavo

Za priključitev izhodne tuljave na indukcijski ogrevalni krog sem naredil par loput na tiskano vezje s pomočjo kotnega brusilnika. Pozneje sem pokvaril konektor XT60 za uporabo njegovih zatičev za izhodne sponke. Vsak od teh zatičev se potisne v notranjost izhodne bakrene tuljave.

10. korak: Indukcijska tuljava

Indukcijska tuljava je izdelana iz bakrene cevi premera 5 mm, ki se običajno uporablja v klimatskih napravah in hladilnikih. Za popolno navijanje izhodne tuljave sem uporabil kartonski zvitek s premerom skoraj palca. Tuljavi sem dal 8 obratov, ki so ustvarili širino tuljave, da se natančno prilega izhodnim konektorjem krogle.

Tuljavo potrpežljivo navijte, saj bi lahko na koncu upognili cev in povzročili vdolbino. Poleg tega, ko končate navijanje tuljave, se prepričajte, da med stenama dveh zaporednih zavojev ni stika.

Za to tuljavo potrebujete 3 noge bakrene cevi.

11. korak: Napajanje

Za napajanje tega indukcijskega grelnika bom uporabil strežniško napajanje, ki je ocenjeno na 15v in lahko odda do 130 amperov toka. Lahko pa uporabite kateri koli vir 12V, na primer avtomobilsko baterijo ali napajanje računalnika.

Priključite vhod z ustrezno polariteto.

12. korak: Končni rezultati

Ko sem napajal ta indukcijski grelec pri 15v, je treba črpati skoraj 0,5 amp tok, ne da bi bilo kaj v tuljavi. Za testno vožnjo sem vstavil lesen vijak in nenadoma začne vonjati, kot da se segreva. Tudi trenutna poraba se začne povečevati in z vijakom, ki je popolnoma vstavljen v tuljavo, se zdi, da potegne skoraj 3 ampere toka. V samo minuti se vroče segreje.

Kasneje sem vstavil izvijač v tuljavo in indukcijski grelec ga je segrel do rdeče s skoraj 5 amperi toka pri 15v, kar sešteje do 75 vatov indukcijskega ogrevanja.

Na splošno se zdi, da je indukcijsko ogrevanje dober način za učinkovito segrevanje palice iz železnih kovin in je v primerjavi z drugimi metodami manj nevarno.

S tem načinom ogrevanja je mogoče storiti veliko koristnih stvari.

Če vam je ta projekt všeč, ne pozabite obiskati in se naročiti na moj youtube kanal za več prihajajočih projektov.

www.youtube.com/channel/UCC4584D31N9RuQ-aE…

S spoštovanjem.

Naredi sam kralj