Nagrzewnica indukcyjna do laboratoriów i sklepów

Post wyjaśnia, jak zrobić mały domowy obwód nagrzewnicy indukcyjnej dla laboratoriów i sklepów do wykonywania prac grzewczych na małą skalę, takich jak topienie ozdób lub gotowanie niewielkiej ilości płynów przy użyciu prądu lub baterii. Pomysł został zgłoszony przez pana Suni i pana naeem

1. Cele i wymagania obwodu
2. Naszym wyzwaniem jest wykonanie obwodu indukcyjnego do użytku od 12 V do 24 V z płaską spiralą, która może zagotować pół litra wody w jak najkrótszym czasie.
3. Głównym celem jest doprowadzenie do działania obwodu indukcyjnego, ale istnieją inne wyzwania, które opisano poniżej.
4. Zbiornik, w którym woda powinna się gotować, jest wykonany ze stali nierdzewnej o podwójnych ściankach i jest izolowany, a odległość między zbiornikiem zewnętrznym a wewnętrznym, w którym działa indukcja, wynosi około 5-7 mm.
5. Wybraliśmy indukcję, aby chronić elementy elektroniczne przed ciepłem konwencjonalnej spiralnej wężownicy grzewczej, co jest możliwe, gdy zbiornik jest izolowany.
6. Zewnętrzny pojemnik ma średnicę Ø 70 mm, a przestrzeń na elementy elektroniczne ma wysokość 20 mm, więc kolejnym wyzwaniem jest sprawdzenie, czy mamy miejsce na komponenty.
7. W połączeniu z zasilaczem podłączony jest przełącznik przechylny, który odcina zasilanie pętli indukcyjnej w przypadku przechylenia pojemnika o 15 stopni lub więcej. Przerwa w zasilaniu obwodu indukcyjnego uruchamia brzęczyk dźwiękowy.
8. Ponadto pętla indukcyjna jest podłączona do dwóch termostatów. Jeden termostat, który przerywa zasilanie obwodu indukcyjnego, gdy woda osiąga temperaturę wrzenia, i inny termostat, który przejmuje kontrolę, aby utrzymać temperaturę wody na poziomie około 60 stopni - nie wiem, czy będzie to wymagało programowalnego obwodu. Chciałbym również wiedzieć, czy są dostępne termostaty na podczerwień.
9. Wiem, że to dużo na raz, ale jak wspomniałem, głównym celem jest uruchomienie obwodu indukcyjnego. Czy możesz przesłać nam listę niezbędnych elementów i schemat obwodu.
10. Czekam na wiadomość od ciebie!
11. Z poważaniem Súni Christiansen
12. witam panie, potrzebuję schematu obwodu nagrzewnicy indukcyjnej dla naszego sklepu. Mamy sklep ze srebrną biżuterią
13. więc chcę stopić srebro, a czasem złoto, ale jeśli wyślesz mały obwód z beztransformatorowym zasilaczem, to będzie dla mnie dobre.
14. Widziałem w Internecie bardzo mały projekt nagrzewnicy indukcyjnej, ale nie mogę znaleźć zasilacza beztransformatorowego, czy możesz mi pomóc, jeśli wyślesz zarówno projekt nagrzewnicy indukcyjnej, jak i jego zasilacz beztransformatorowy

Projektowanie

W jednym z wcześniejszych postów poznaliśmy podstawową metodę zaprojektowanie niestandardowego obwodu nagrzewnicy indukcyjnej optymalizując rezonans obwodu zbiornika LC, zastosujemy tę samą koncepcję i zobaczymy, jak można zbudować proponowany obwód nagrzewnicy indukcyjnej domowej roboty do użytku w laboratoriach i sklepach jubilerskich.

Poniższy rysunek przedstawia standardową konstrukcję nagrzewnicy indukcyjnej, którą można dostosować zgodnie z wymaganiami użytkownika, zgodnie z jego indywidualnymi preferencjami.

Schemat obwodu

Działanie obwodu

Cały obwód jest skonfigurowany wokół popularnego pełnego mostu IC IRS2453, który rzeczywiście umożliwia projektowanie falowników z pełnym mostkiem niezwykle łatwe i niezawodne. Tutaj używamy tego układu scalonego do tworzenia obwodu falownika nagrzewnicy indukcyjnej DC na DC.

Jak widać w projekcie, układ scalony wykorzystuje tylko 4 N-kanałowe mosfety do implementacji topologii falownika z pełnym mostkiem, dodatkowo układ scalony obejmuje wbudowany oscylator i sieć ładowania początkowego, zapewniając niezwykle kompaktową konstrukcję obwodu falownika.

Częstotliwość oscylatora można regulować, zmieniając składowe Ct i Rt.

Mostek mosfet H jest ładowany przez obwód zbiornika LC za pomocą bifilarnej cewki, która tworzy cewkę indukcyjną wraz z kilkoma równoległymi kondensatorami.

Układ scalony zawiera również pinout wyłączający, który można wykorzystać do wyłączenia układu scalonego i całego obwodu w przypadku katastrofalnych okoliczności.

Tutaj zatrudniliśmy sieć ogranicznika prądu wykorzystująca tranzystor BC547 i skonfigurował go z pinem SD układu scalonego, aby zapewnić bezpieczną realizację obwodu z kontrolą prądu. Dzięki takiemu rozwiązaniu użytkownik może swobodnie eksperymentować z obwodem bez obawy o spalenie urządzeń zasilających podczas różnych operacji optymalizacji.

Jak omówiono w jednym z wcześniejszych artykułów, optymalizacja rezonansu cewki roboczej staje się kluczowym punktem dla każdego obwodu nagrzewnicy indukcyjnej, i tutaj również upewniamy się, że częstotliwość jest dokładnie dostrojona, aby umożliwić najkorzystniejszy rezonans dla naszej nagrzewnicy indukcyjnej Obwód LC.

Nie ma znaczenia, czy cewka robocza ma kształt spiralnej cewki bifilarnej, czy cylindrycznego uzwojenia zwojowego, o ile rezonans jest prawidłowo dopasowany, można oczekiwać, że wynik będzie optymalny z wybranego projektu.

Jak obliczyć częstotliwość rezonansową

Częstotliwość rezonansową obwodu zbiornika LC można obliczyć ze wzoru:

F = 1 / 2π x √LC Gdzie F to częstotliwość, L to indukcyjność cewki (z włożonym obciążeniem magnetycznym), a C to kondensator podłączony równolegle do cewki. Pamiętaj, aby wpisać wartość L w Henry i C w Faradzie . Alternatywnie możesz również użyć tego oprogramowanie kalkulatora rezonansu do określania wartości różnych parametrów w projekcie .

Wartość F można wybrać dowolnie, np. Możemy założyć, że jest to 50 kHz, L można następnie zidentyfikować mierząc indukcyjność cewki roboczej, a na koniec wartość C można znaleźć za pomocą powyższego wzoru lub oprogramowanie kalkulatora, o którym mowa.

Podczas pomiaru indukcyjności L upewnij się, że obciążenie ferromagnetyczne jest podłączone do cewki roboczej, przy odłączonych kondensatorach.

Wybór kondensatora

Ponieważ proponowana nagrzewnica indukcyjna do prac laboratoryjnych lub do topienia ozdób może wiązać się ze znaczną ilością prądu, kondensator musi być odpowiednio dobrany do wysokiej częstotliwości prądu.

Aby temu zaradzić, być może będziemy musieli zastosować równolegle wiele liczby kondensatorów i upewnić się, że końcowa wartość kombinacji równoległej jest równa wartości obliczonej. Na przykład, jeśli obliczona wartość wynosi 0,1 uF i jeśli zdecydowałeś się użyć 10 kondensatorów równolegle, to wartość każdego kondensatora musiałaby wynosić około 0,01 uF i tak dalej.

Wybór rezystora ogranicznika prądu Rx

Rx można w prosty sposób obliczyć za pomocą wzoru:

Rx = 0,7 / maksymalny prąd

Tutaj maksymalny prąd odnosi się do maksymalnego prądu, który może być dopuszczalny dla cewki roboczej lub obciążenia bez uszkodzenia mosfetów i dla optymalnego ogrzewania obciążenia.

Na przykład, jeśli ustalono, że optymalny prąd ogrzewania obciążenia wynosi 10 amperów, wówczas Rx można obliczyć i zwymiarować w celu ograniczenia czegokolwiek powyżej tego prądu, a mosfety należy dobrać do obsługi powyżej 15 amperów.

Wszystko to może wymagać pewnych eksperymentów, a Rx można początkowo utrzymywać na wyższym poziomie, a następnie stopniowo obniżać, aż do osiągnięcia odpowiedniej wydajności.

Chłodzenie cewki roboczej.

Cewkę roboczą można zbudować za pomocą wydrążonej rury mosiężnej lub rury miedzianej i schłodzić przez pompowanie przez nią wody wodociągowej, lub alternatywnie można zastosować wentylator chłodzący tuż pod cewką w celu odsysania ciepła z cewki z tyłu obudowy. Użytkownik może również wypróbować inne odpowiednie metody.

Zasilacz

Zasilacz wymagany dla opisanej powyżej nagrzewnicy indukcyjnej do laboratoriów i sklepów może być zbudowany przy użyciu transformatora 20 A, 12 V i prostowania wyjścia za pomocą prostownika mostkowego 30 A i kondensatora 10000 uF / 35 V.

Beztransformatorowy zasilacz może być nieodpowiedni dla nagrzewnicy indukcyjnej, ponieważ wymagałby obwodu prądowego 20 A, co mogłoby być niezwykle kosztowne.