DIY Tehokas induktiolämmitin: 12 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Induktiolämmittimet ovat ehdottomasti yksi tehokkaimmista tavoista lämmittää metalliesineitä, erityisesti rautametalleja. Parasta tässä induktiolämmittimessä on, että sinun ei tarvitse olla fyysisessä kosketuksessa lämmitettävään kohteeseen.

Netistä on saatavana paljon induktiolämmityspakkauksia, mutta jos haluat oppia induktiolämmityksen perusteet ja haluat rakentaa sellaisen, joka näyttää ja toimii täsmälleen kalliimpana, jatka tämän ohjeen läpi, koska näytän sinulle kuinka induktio lämmitin toimii ja mistä voit hankkia materiaalisi rakentaaksesi itsellesi ammattimaisen näköisen.

Aloitetaan…

Vaihe 1: Käsite induktiolämmityksen takana

Metallien lämmitykseen on useita menetelmiä, joista yksi on induktiokuumennus. Menetelmän nimi viittaa siihen, että lämpö syntyy materiaalissa sähköisen induktion avulla.

Sähköinen induktio tapahtuu materiaalissa, kun sen ympärillä oleva magneettikenttä muuttuu jatkuvasti, mikä johtaa pyörrevirtojen indusointiin kelan sisään sijoitetussa materiaalissa. Tämä aiheuttaa välittömän kuumennuksen ja vaikutus on näkyvin rautametalleissa, koska se reagoi paremmin magneettisiin voimiin.

Tarkemman yleiskatsauksen saat Wikipediasta:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Vaihe 2: Piirilevy ja sen osat

Koska aion käyttää akkua/ virtalähdettä, joka antaa meille 12 V DC: n lähdön, joka ei riitä induktion tuottamiseen, koska tasavirran aiheuttama induktiokelassa syntyvä magneettikenttä on vakio magneettikenttä. Joten tehtävä tässä on muuntaa tämä tasavirtajännite vaihtovirtaksi, joka tuottaa siten induktion.

Joten olen suunnitellut oskillaattoripiirin, joka tuottaa AC -lähdön, jonka neliöaalto on lähes 20 KHz. Piiri käyttää neljää IRF540 N-kanavaista mosfettiä vaihtamaan virtaa usein vaihtelevaan suuntaan. Suurempien virtojen turvalliseen käsittelyyn olen käyttänyt paria mosfetteja jokaisessa kanavassa.

Koska aiomme käsitellä suurempia virtamääriä, perfboard ei todellakaan ole luotettava eikä tietenkään siisti vaihtoehto. Joten päätin käyttää paljon luotettavaa vaihtoehtoa, joka on piirilevy. Se saattaa kuulostaa kalliilta vaihtoehdolta, mutta tämän ajatuksen kanssa törmäsin JLCPCB.com -sivustoon

Nämä kaverit tarjoavat korkealaatuisia piirilevyjä erinomaiseen hintaan. Olen tilannut 10 piirilevyä induktiolämmittimelle ja ensimmäisenä tilauksena nämä kaverit tarjoavat kaiken tämän vain 2 dollarilla, mukaan lukien toimituskulut ovella.

Laatu on huippuluokkaa, kuten kuvista näkyy. Joten muista tarkistaa heidän verkkosivunsa.

Vaihe 3: Piirilevyn tilaaminen

Piirilevyjen tilaaminen on hiljaista ja yksinkertaista. Ensin sinun on käytävä osoitteessa jlcpcb.com. Saat välittömän tarjouksen, sinun tarvitsee vain ladata Gerber -tiedostosi piirilevyille, ja kun ne on ladattu, voit käydä läpi alla olevan vaihtoehdon.

Olen myös lisännyt sinulle Gerber -tiedoston piirilevylle tässä vaiheessa, joten muista tarkistaa se.

Vaihe 4: Täydentävät osat

Olen alkanut koota piirilevyä pienillä täydentävillä osilla, jotka sisältävät vastukset ja pari diodia.

R1, R2 ovat 10k vastuksia. R3 ja R4 ovat 220 ohmin vastuksia.

D1 ja D2 ovat UF4007 -diodeja (UF tarkoittaa erittäin nopeaa), älä korvaa niitä 1N4007 -diodeilla, koska ne räjähtävät. D3 ja D4 ovat zener -diodeja 1N821.

Varmista, että asetat oikean komponentin oikeaan paikkaan ja myös diodit oikeaan suuntaan piirilevyn osoittamalla tavalla.

Vaihe 5: MOSFETit

Jotta voisin käsitellä suuria määriä nykyisiä viemäreitä, päätin käyttää N-kanavaisia MOSFET-laitteita. Olen käyttänyt IRF540N MOSFET -paria kummallakin puolella. Jokainen niistä on 100 Vds: n jännitteellä ja jopa 33 ampeerin jatkuvalla virrankulutuksella. Koska aiomme käyttää tätä induktiolämmitintä 15 VDC: llä, 100 Vds saattaa kuulostaa liian tappavalta, mutta itse asiassa se ei ole niin, että nopean kytkennän aikana syntyvät piikit voivat helposti hypätä näihin rajoihin. Joten parempi mennä vielä korkeammilla Vds -ratoilla.

Ylimääräisen lämmön poistamiseksi olen kiinnittänyt kuhunkin niistä alumiinisia jäähdytyselementtejä.

Vaihe 6: Kondensaattorit

Kondensaattoreilla on tärkeä rooli halutun lähtötaajuuden ylläpitämisessä, jota induktiolämmityksen tapauksessa ehdotetaan olevan lähes 20 KHz. Tämä lähtötaajuus on seurausta induktion ja kapasitanssin yhdistelmästä. Joten voit käyttää LC -taajuuslaskinta halutun yhdistelmän laskemiseen.

On hyvä, että kapasitanssia on enemmän, mutta muista aina, että meidän on saatava lähtötaajuus jonnekin lähellä 20KHz.

Joten päätin käyttää WIMA MKS 400VAC 0.33uf ei-polaarisia kondensaattoreita. Itse asiassa en löytänyt näille kondensaattoreille korkeampaa jännitettä, joten ne paisivat ja jouduin korvaamaan ne muilla ei -polaarisilla kondensaattoreilla, jotka on ripustettu 800 VAC: n jännitteellä.

Niitä on kaksi rinnakkain kytkettyä.

Vaihe 7: Induktorit

Koska on vaikea löytää suurvirtaisia induktoreita, päätin rakentaa sen myy itse. Minulla on vanha ferriittiydin vanhasta tietokoneromusta, jonka mitat ovat seuraavat:

Ulkohalkaisija: 30 mm

Sisähalkaisija: 18 mm

Leveys: 13 mm

Sen ei tarvitse hankkia tarkan koon ferriittisydäntä, mutta tavoitteena on saada pari induktoria, jotka voivat tarjota lähes 100 Micro Henry -induktanssin. Tätä varten olen käyttänyt 1,2 mm: n eristettyä kuparilankaa kelan käämitykseen siten, että jokaisessa on 30 kierrosta. Tämä kokoonpano saa aikaan vaaditun induktanssin. Varmista, että teet käämit mahdollisimman kireälle, koska ei suositella, että ytimen ja langan välillä olisi enemmän rakoa.

Induktorien käämityksen jälkeen olen poistanut eristetyt pinnoitteet langan molemmista päistä, jotta ne ovat valmiita juotettavaksi piirilevyyn.

Vaihe 8: Jäähdytystuuletin

MOSFET -laitteiden lämmön poistamiseksi olen asentanut 12 voltin PC -tuulettimen aivan alumiinisten jäähdytyselementtien yläpuolelle käyttämällä kuumaa liimaa. Puhallin kytketään sitten tuloliittimiin niin, että aina kun käynnistät induktiolämmittimen, puhaltimet käynnistyvät automaattisesti MOSFETien jäähdyttämiseksi.

Koska aion käyttää tätä induktiolämmitintä 15 VDC: n virtalähteellä, joten olen lisännyt 10 OHM 2 watin vastuksen pudottaaksesi jännitteen turvalliseen rajaan.

Vaihe 9: Lähtökelan liittimet

Lähtöpatterin liittämiseksi induktiolämmityspiiriin olen tehnyt pari luukkua piirilevyyn kulmahiomakoneella. Myöhemmin olen hajonnut XT60 -liittimen käyttämään sen nastoja lähtöliittimissä. Jokainen näistä nastoista työntyy kuparikäämin sisään.

Vaihe 10: Induktiokela

Induktiokela on valmistettu halkaisijaltaan 5 mm: n kupariputkesta, jota käytetään yleisesti ilmastointilaitteissa ja jääkaapissa. Tuulikelan kelaamiseksi täydellisesti olen käyttänyt pahvirullaa, jonka halkaisija on lähes tuumaa. Olen antanut 8 kierrosta kelalle, joka loi kelan leveyden sopimaan tarkasti luodin lähtöliittimiin.

Muista kääriä kela kärsivällisesti, koska saatat joutua taivuttamaan putken ja aiheuttaa siihen loven. Lisäksi, kun olet kääminnyt kelan, varmista, että kahden peräkkäisen kierroksen seinien välillä ei ole kosketusta.

Tätä kelaa varten tarvitset 3 jalan kupariputkea.

Vaihe 11: Virtalähde

Tämän induktiolämmittimen virtalähteenä käytän palvelimen virtalähdettä, joka on 15 V: n jännitteinen ja joka voi tuottaa jopa 130 ampeeria virtaa. Voit kuitenkin käyttää mitä tahansa 12 voltin lähdettä, kuten auton akkua tai tietokoneen virtalähdettä.

Varmista, että liität tulon oikein päin.

Vaihe 12: Lopputulokset

Kun käynnistin tämän induktiolämmittimen 15 V: n virralla, se ottaa lähes 0,5 ampeerin virran ilman mitään kelan sisään. Koeajoa varten olen laittanut puuruuvin sisään ja yhtäkkiä se alkaa haista, että se kuumenee. Virranotto alkaa myös kasvaa ja kun ruuvi on kokonaan paikallaan, se näyttää vetävän lähes 3 ampeeria virtaa. Muutamassa minuutissa se kuumenee punaiseksi.

Myöhemmin olen asentanut ruuvitaltan kelan sisään ja induktiolämmitin lämmitti sen punaiseksi kuumana lähes 5 ampeerin virrankulutuksella 15 voltilla, mikä vastaa jopa 75 wattia induktiolämmitystä.

Kaiken kaikkiaan induktiolämmitys näyttää olevan hyvä tapa lämmittää tehokkaasti rautametallisauvaa ja se on vähemmän vaarallinen verrattuna muihin menetelmiin.

Tällä lämmitysmenetelmällä voidaan tehdä paljon hyödyllisiä asioita.

Jos pidät tästä projektista, älä unohda vierailla ja tilata youtube -kanavani tulevista projekteista.

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

Terveiset.

DIY kuningas