DIY krachtige inductieverwarmer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Inductieverwarmers zijn absoluut een van de meest efficiënte manieren om metalen voorwerpen te verwarmen, met name ferrometalen. Het beste van deze inductieverwarmer is dat u geen fysiek contact hoeft te hebben met het te verwarmen object.

Er zijn veel inductieverwarmingskits online beschikbaar, maar als je de basis van inductieverwarming wilt leren en er een wilt bouwen die er precies zo uitziet en presteert als een high-end, blijf dan deze instructable doornemen, want ik zal je laten zien hoe een inductie verwarming werkt en waar u uw materiaal kunt vinden om er zelf een te bouwen die eruitziet als een professionele.

Laten we beginnen…

Stap 1: concept achter inductieverwarming

Er zijn meerdere methoden om metalen te verwarmen, waaronder inductieverwarming. Zoals de naam van de methode al aangeeft, wordt de warmte in het materiaal gegenereerd door middel van elektrische inductie.

Elektrische inductie vindt plaats in het materiaal omdat het magnetische veld eromheen continu verandert, wat resulteert in de inductie van wervelstromen in het materiaal dat in de spoel is geplaatst. Het veroorzaakt dus onmiddellijke verwarming en het effect is het meest prominent in ferrometalen vanwege de hogere respons op magnetische krachten.

U kunt een meer diepgaand overzicht krijgen op wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Inductieverwarming

Stap 2: Printplaat en componenten

Aangezien ik een batterij/voeding ga gebruiken die ons een output van 12v DC geeft, is dat niet voldoende om inductie te produceren, omdat het magnetische veld dat in de inductiespoel wordt geproduceerd als gevolg van gelijkstroom een constant magnetisch veld is. Dus de taak hier is om deze gelijkspanning om te zetten in wisselstroom, die dus inductie zal produceren.

Dus ik heb een oscillatorcircuit ontworpen dat AC-uitgang produceert met een blokgolf van bijna 20 KHz-frequentie. De schakeling maakt gebruik van vier IRF540 N-Channel mosfets om de stroom regelmatig in wisselende richting te schakelen. Om grotere hoeveelheden stromen veilig aan te kunnen, heb ik in elk kanaal een paar mosfets gebruikt.

Omdat we te maken hebben met hogere stromen, is een perfboard absoluut geen betrouwbare en natuurlijk geen nette optie. Dus besloot ik voor een veel betrouwbare optie te gaan, namelijk een printplaat. Dat klinkt misschien als een dure optie, maar met die gedachte in het achterhoofd kwam ik JLCPCB.com tegen

Deze jongens bieden PCB's van hoge kwaliteit tegen uitstekende prijzen. Ik heb 10 PCB's besteld voor de inductieverwarmer en als eerste bestelling bieden deze jongens dat allemaal aan in slechts $ 2, inclusief de verzendkosten aan de deur.

De kwaliteit is premium zoals je op de foto's kunt zien. Neem dus zeker een kijkje op hun website.

Stap 3: PCB bestellen

Het proces om PCB's te bestellen is vrij eenvoudig. Eerst moet je naar jlcpcb.com gaan. Om direct een prijsopgave te krijgen, hoeft u alleen maar uw Gerber-bestand voor de PCB's te uploaden en als ze klaar zijn met uploaden, kunt u de onderstaande optie gebruiken.

Ik heb in deze stap ook het Gerber-bestand voor de PCB toegevoegd, dus zorg ervoor dat je het bekijkt.

Stap 4: Aanvullende onderdelen

Ik ben begonnen met het samenstellen van PCB's met kleine complementaire onderdelen, waaronder weerstanden en een paar diodes.

R1, R2 zijn 10k weerstanden. R3 en R4 zijn 220Ohm weerstanden.

D1 en D2 zijn UF4007-diodes (UF staat voor Ultra Fast), vervang ze niet door 1N4007-diodes omdat ze zullen ontploffen. D3 en D4 zijn zenerdiodes 1N821.

Zorg ervoor dat u het juiste onderdeel op de juiste plaats plaatst en plaats ook de diodes in de juiste richting zoals aangegeven op de print.

Stap 5: MOSFET's

Om grote hoeveelheden stroomafvoeren aan te kunnen, besloot ik om met N-Channel MOSFET's te gaan. Ik heb aan elke kant een paar IRF540N MOSFET gebruikt. Elk van hen is geschikt voor 100 Vds en tot 33 Ampère continu stroomverbruik. Aangezien we deze inductieverwarmer van stroom gaan voorzien met 15 VDC, klinkt 100 Vds misschien overdreven, maar eigenlijk is dat niet zo, aangezien de pieken die worden gegenereerd tijdens het schakelen op hoge snelheid gemakkelijk naar die limieten kunnen springen. Dus beter om te gaan met nog hogere Vds-ratting.

Om overtollige warmte af te voeren heb ik aluminium koellichamen aan elk van hen bevestigd.

Stap 6: condensatoren

De condensatoren spelen een belangrijke rol bij het handhaven van een gewenste uitgangsfrequentie, die in het geval van inductieverwarming wordt gesuggereerd op bijna 20 KHz. Deze uitgangsfrequentie is het resultaat van de combinatie van inductie en capaciteit. U kunt dus een LC-frequentiecalculator gebruiken om uw gewenste combinatie te berekenen.

Het is goed om meer capaciteit te hebben, maar houd er altijd rekening mee dat we de uitgangsfrequentie ergens in de buurt van 20 KHz moeten krijgen.

Dus besloot ik om te gaan met WIMA MKS 400VAC 0.33uf niet-polaire condensatoren. Eigenlijk kon ik geen hogere spanning vinden voor deze condensatoren, dus de laatste zwollen op en ik moest ze vervangen door een aantal andere niet-polaire condensatoren die op 800VAC zijn gekeurd.

Er zijn er twee parallel geschakeld.

Stap 7: Inductoren

Omdat het moeilijk is om hoogstroominductoren te vinden, besloot ik het zelf te bouwen. Ik heb een oude ferrietkern van oud computerafval met de volgende afmetingen:

Buitendiameter: 30mm

Binnendiameter: 18 mm

Breedte: 13 mm

Het is niet nodig om een exacte maat ferrietkern te krijgen, maar het doel hier is om een paar inductoren te krijgen die een inductantie van bijna 100 Micro Henry kunnen leveren. Daarvoor heb ik 1,2 mm geïsoleerde koperdraad gebruikt om de spoelen zo op te winden dat ze elk 30 windingen hebben. Deze configuratie wordt onderworpen om de vereiste inductantie te produceren. Zorg ervoor dat u de windingen zo strak mogelijk maakt, aangezien het niet wordt aanbevolen om meer ruimte tussen de kern en de draad te hebben.

Na het opwinden van de inductoren, heb ik de geïsoleerde coatings van beide uiteinden van de draad verwijderd, zodat ze klaar zijn om op de PCB te worden gesoldeerd.

Stap 8: Koelventilator

Om de warmte van de MOSFET's af te voeren, heb ik een 12v pc-ventilator net boven de aluminium koellichamen gemonteerd met behulp van wat hete lijm. De ventilator wordt vervolgens aangesloten op de ingangsaansluitingen, zodat wanneer u de inductieverwarmer inschakelt, de ventilatoren automatisch worden ingeschakeld om de MOSFET's af te koelen.

Aangezien ik deze inductieverwarmer ga voeden met een 15VDC-voeding, heb ik een weerstand van 10 OHM van 2 watt toegevoegd om de spanning tot de veilige limiet te verlagen.

Stap 9: Connectoren voor uitgangsspoel

Om de uitgangsspoel aan te sluiten op het inductieverwarmingscircuit heb ik met een haakse slijper een paar luiken op de print gemaakt. Laatst heb ik een XT60-connector afgebroken om de pinnen voor de uitgangsterminals te gebruiken. Elk van deze pinnen past in de koperen uitgangsspoel.

Stap 10: Inductiespoel

De inductiespoel is gemaakt met behulp van een koperen buis met een diameter van 5 mm die vaak wordt gebruikt in airconditioners en koelkasten. Om de uitgangsspoel perfect op te winden, heb ik een kartonnen rol gebruikt met een diameter van bijna 2,5 cm. Ik heb 8 windingen aan de spoel gegeven waardoor een breedte van de spoel werd gecreëerd die precies op de output bullet-connectoren past.

Zorg ervoor dat u de spoel geduldig opwindt, omdat u de buis zou kunnen buigen, waardoor er een deuk in zou kunnen komen. Nadat u klaar bent met het opwinden van de spoel, moet u er bovendien voor zorgen dat er geen contact is tussen de wanden van twee opeenvolgende windingen.

Voor deze spoel heb je 3 voet koperen pijp nodig.

Stap 11: Voeding

Om deze inductieverwarmer van stroom te voorzien, ga ik een servervoeding gebruiken die geschikt is voor 15v en tot 130 ampère stroom kan leveren. Maar u kunt elke 12v-bron gebruiken, zoals een auto-accu of een pc-voeding.

Zorg ervoor dat u de ingang met de juiste polariteit aansluit.

Stap 12: Eindresultaten

Toen ik deze inductieverwarmer op 15v voedde, trekt hij bijna 0,5 ampère stroom zonder dat er iets in de spoel wordt geplaatst. Voor de testrun heb ik een houten schroef ingebracht en plotseling begint het te ruiken alsof hij verwarmd wordt. Het stroomverbruik begint ook toe te nemen en met de schroef volledig in de spoel gestoken, lijkt het bijna 3 ampère stroom te trekken. Binnen een minuut wordt het roodgloeiend.

Later heb ik een schroevendraaier in de spoel gestoken en de inductieverwarmer verwarmde deze tot roodgloeiend met bijna 5 ampère stroomafname bij 15v, wat neerkomt op 75 watt inductieverwarming.

Over het algemeen lijkt inductieverwarming een goede manier om een ijzerhoudende metalen staaf efficiënt te verwarmen en is het minder gevaarlijk in vergelijking met andere methoden.

Er zijn veel nuttige dingen die kunnen worden gedaan met deze verwarmingsmethode.

Als je dit project leuk vindt, vergeet dan niet om mijn YouTube-kanaal te bezoeken en je te abonneren voor meer aankomende projecten.

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

Groeten.

DIY Koning