DIY kraftfull induktionsvärmare: 12 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Induktionsvärmare är definitivt ett av de mest effektiva sätten att värma metallobjekt speciellt järnmetaller. Det bästa med denna induktionsvärmare är att du inte behöver ha fysisk kontakt med objektet som ska värmas.

Det finns många induktionsvärmarsatser tillgängliga online, men om du vill lära dig grunderna för induktionsvärme och vill bygga en som ser ut och fungerar exakt som en high end, fortsätt sedan igenom detta instruerbara, eftersom jag kommer att visa dig hur en induktion värmare fungerar och där du kan källa ditt material för att bygga ett för dig själv som ser ut som ett professionellt.

Låt oss börja…

Steg 1: Koncept bakom induktionsvärme

Det finns flera metoder för uppvärmning av metaller, varav en är induktionsvärme. Som namnet på metoden refererar genereras värmen i materialet med hjälp av elektrisk induktion.

Elektrisk induktion sker i materialet när magnetfältet runt det förändras kontinuerligt vilket resulterar i induktion av virvelströmmar i materialet som placeras inuti spolen. Således orsakar omedelbar uppvärmning och effekten är mest framträdande i järnmetaller på grund av dess högre respons på magnetiska krafter.

Du kan få en mer ingående översikt på wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Steg 2: kretskort och komponenter

Eftersom jag kommer att använda ett batteri/ strömförsörjning som ger oss en effekt på 12v DC som inte är tillräckligt tillräckligt för att producera induktion eftersom magnetfältet som produceras i induktionsspolen på grund av likström är ett konstant magnetfält. Så uppgiften här är att omvandla denna likspänning till växelström som således kommer att producera induktion.

Så jag har designat en oscillatorkrets som producerar växelström med fyrkantig våg med nästan 20 KHz frekvens. Kretsen använder fyra IRF540 N-kanals mosfeter för att ofta växla strömmen i alternerande riktning. För att säkert hantera större mängd strömmar har jag använt ett par mosfeter i varje kanal.

Eftersom vi kommer att hantera en större mängd strömmar är en perfboard definitivt inte en pålitlig och naturligtvis inte ett snyggt alternativ. Så jag bestämde mig för att gå med ett mycket pålitligt alternativ som är ett kretskort. Det kan låta som ett dyrt alternativ men med den tanken i åtanke kom jag över JLCPCB.com

Dessa killar erbjuder PCB av hög kvalitet till enastående priser. Jag har beställt 10 kretskort för induktionsvärmaren och som första order erbjuder dessa killar allt detta på bara 2 $ inklusive leveranskostnaden vid dörrsteget.

Kvaliteten är premium som du kan se på bilderna. Så se till att kolla in deras hemsida.

Steg 3: Beställa kretskort

Processen för att beställa PCB är tyst enkel. Först måste du besöka jlcpcb.com. För att få en omedelbar offert är allt du behöver göra att ladda upp din Gerber -fil för kretskortet och en som de har laddat upp kan du gå igenom alternativet nedan.

Jag har också lagt till dig Gerber -filen för kretskortet i det här steget, så se till att kolla in det.

Steg 4: Kompletterande delar

Jag har börjat montera kretskort med små kompletterande delar som inkluderar motstånd och ett par dioder.

R1, R2 är 10k motstånd. R3 och R4 är 220Ohm motstånd.

D1 och D2 är UF4007 -dioder (UF står för Ultra Fast), ersätt dem inte med 1N4007 -dioder eftersom de kommer att sprängas. D3 och D4 är zenerdioder 1N821.

Se till att du placerar rätt komponent på rätt plats och placerar också dioderna i rätt riktning som visas på kretskortet.

Steg 5: MOSFET

För att hantera stora mängder strömavlopp bestämde jag mig för att gå med N-Channel MOSFET. Jag har använt ett par IRF540N MOSFET på varje sida. Var och en av dem är ratade vid 100 Vd och upp till 33 A kontinuerligt strömavlopp. Eftersom vi kommer att driva denna induktionsvärmare med 15VDC, kan 100 Vds låta en överdöd, men faktiskt är det inte eftersom spikarna som genereras vid höghastighetsväxling lätt kan hoppa upp till dessa gränser. Så bättre att gå med ännu högre Vds -ratting.

För att släppa ut överskottsvärme har jag fäst aluminiumkylflänsar till var och en av dem.

Steg 6: Kondensatorer

Kondensatorerna spelar en viktig roll för att upprätthålla en önskvärd utgångsfrekvens, som vid induktionsvärme föreslås vid nästan 20KHz. Denna utgångsfrekvens är ett resultat av kombinationen av induktion och kapacitans. Så du kan använda en LC -frekvensräknare för att beräkna önskad kombination.

Det är bra att ha mer kapacitans men kom alltid ihåg att vi måste få utgångsfrekvensen någonstans nära 20KHz.

Så jag bestämde mig för att gå med WIMA MKS 400VAC 0.33uf opolära kondensatorer. Egentligen kunde jag inte hitta högre spänningsrattning för dessa kondensatorer så sistnämnda svällde de upp och jag var tvungen att byta ut dem mot några andra icke -polära kondensatorer som ratades vid 800VAC.

Det finns två av dem parallellt anslutna.

Steg 7: Induktorer

Eftersom det är svårt att hitta högströmsinduktorer så bestämde jag mig för att bygga det själv. Jag har en gammal ferritkärna från gammalt dataskrot med följande dimensioner:

Ytterdiameter: 30 mm

Innerdiameter: 18 mm

Bredd: 13 mm

Det är inte nödvändigt att få en exakt storlek på ferritkärnan men målet här är att få ett par induktorer som kan ge en induktans på nästan 100 Micro Henry. För det har jag använt 1,2 mm isolerad koppartråd för att linda spolarna så att var och en har 30 varv. Denna konfiguration utsätts för att producera den erforderliga induktansen. Se till att du gör lindningarna så tätt som möjligt eftersom det inte rekommenderas att ha större gap mellan kärnan och tråden.

Efter lindningen av induktorerna har jag tagit bort de isolerade beläggningarna från båda trådändarna så att de är redo att bli lödda på kretskortet.

Steg 8: Kylfläkt

För att avlägsna värmen från MOSFETs har jag monterat en 12v PC -fläkt strax ovanför aluminiumkylarna med lite hett lim. Fläkten ansluts sedan till ingångarna så att varje gång du drar induktionsvärmaren kommer fläktarna automatiskt att slå på för att kyla ner MOSFET: erna.

Eftersom jag kommer att driva denna induktionsvärmare med en 15VDC -matning så har jag lagt till ett 10 OHM 2 watts motstånd för att sänka spänningen till den säkra gränsen.

Steg 9: Kontaktdon för utmatningsspole

För att ansluta utgångsspolen till induktionsvärmekretsen har jag gjort ett par luckor på kretskortet med en vinkelslip. Senare har jag brutit ner en XT60 -kontakt för att använda dess stift för utgångsterminalerna. Var och en av dessa stiftar passar inuti kopparspolen.

Steg 10: Induktionsspole

Induktionsspolen är tillverkad med ett kopparrör med en diameter på 5 mm som vanligtvis används i luftkonditioneringsapparater och kylskåp. För att linda utspolen perfekt har jag använt en kartongrulle som mäter nästan en tum i diameter. Jag har gett 8 varv till spolen som skapade en spolbredd för att passa exakt på utgångskula -kontakterna.

Var noga med att linda spolen tålmodigt eftersom du kan sluta böja röret och orsaka hål i det. När du är klar med att linda spolen, se till att det inte finns någon kontakt mellan väggarna i två på varandra följande varv.

För denna spole behöver du 3 fot kopparrör.

Steg 11: Strömförsörjning

För att driva denna induktionsvärmare kommer jag att använda en servernergi som är ratad för 15v och kan leverera upp till 130 ampere ström. Men du kan använda vilken 12V -källa som helst som ett bilbatteri eller en datorns strömförsörjning.

Se till att ansluta ingången med rätt polaritet.

Steg 12: Slutresultat

När jag drev denna induktionsvärmare vid 15v, måste den dra nästan 0,5 ampere utan att något placeras inuti spolen. För testkörningen har jag satt in en träskruv och plötsligt börjar det lukta som att den blir uppvärmd. Strömdragningen börjar också öka och med skruven helt insatt i spolen verkar den dra nästan 3 ampere ström. Inom bara en minut blir det hett.

Senare har jag satt in en skruvmejsel inuti spolen och induktionsvärmaren värmde den till glödhet med nästan 5 ampere strömförbrukning vid 15v vilket sammanfattar upp till 75 watt induktionsvärme.

Sammantaget verkar induktionsvärmen vara ett bra sätt att effektivt värma en järnmetallstav och det är mindre farligt jämfört med andra metoder.

Det finns många användbara saker som kan göras med denna uppvärmningsmetod.

Om du gillar det här projektet, glöm inte att besöka och prenumerera på min youtube -kanal för fler kommande projekt.

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

Hälsningar.

DIY King