Inductieverwarmer voor laboratoria en winkels

De post legt uit hoe je een klein, zelfgemaakt inductieverwarmingscircuit kunt maken voor laboratoria en winkels voor het uitvoeren van kleinschalige verwarmingswerkzaamheden zoals het smelten van ornamenten of het koken van kleine hoeveelheden vloeistoffen met behulp van elektriciteit of batterij. Het idee werd gevraagd door de heer Suni en de heer Naeem

1. Circuitdoelstellingen en vereisten
2. Onze uitdaging is om een ​​inductiecircuit te maken voor gebruik van 12 V tot 24 V met een platte spiraal die in zo min mogelijk tijd een halve liter water aan de kook kan krijgen.
3. Het primaire doel is om het inductiecircuit aan het werk te krijgen, maar er zijn andere uitdagingen die hieronder worden beschreven.
4. De bak waarin het water moet koken is van dubbelwandig RVS en is geïsoleerd en de afstand tussen de buitenbak en de binnenbak waar de inductie werkt is ongeveer 5-7 mm.
5. We hebben gekozen voor inductie om de elektronische componenten te beschermen tegen de hitte van een conventionele spiraalverwarmingsspiraal, wat mogelijk is wanneer de tank is geïsoleerd.
6. De buitenbak heeft een diameter van Ø 70 mm en de ruimte voor de elektronische componenten is 20 mm hoog, dus een andere uitdaging is om te kijken of we ruimte hebben voor de componenten.
7. In verband met de stroomvoorziening is er een kantelschakelaar aangesloten die de stroom naar de inductielus onderbreekt indien de container 15 graden of meer gekanteld wordt. Wanneer de stroom naar het inductiecircuit wordt onderbroken, wordt er een audio-zoemer geactiveerd.
8. Verder is de inductielus verbonden met twee thermostaten. Een thermostaat die de stroom naar het inductiecircuit onderbreekt wanneer het water het kookpunt bereikt en een andere thermostaat die het overneemt om de temperatuur van het water op ongeveer 60 graden te houden - weet niet of hiervoor een programmeerbaar circuit nodig is. Ik zou ook graag willen weten of er infraroodthermostaten beschikbaar zijn.
9. Ik weet dat dit veel tegelijk is, maar zoals gezegd is het primaire doel om het inductiecircuit aan het werk te krijgen. Is het mogelijk dat u ons een lijst met de benodigde componenten en een schema van het circuit opstuurt?
10. Hoop van je te horen!
11. Met vriendelijke groet, Súni Christiansen
12. hallo meneer, ik heb een inductieverwarmingsschema nodig voor onze winkel, we hebben een zilveren juwelierszaak
13. dus ik wil zilver smelten en soms goud, maar als je een klein circuit stuurt met een transformatorloze voeding, zal dat goed voor me zijn.
14. Ik zag op internet een heel klein project voor inductieverwarmer, maar ik kan geen stroomvoorziening vinden zonder dat je me kunt helpen als je zowel het project Inductieverwarmer als zijn stroomvoorziening zonder transformator stuurt

Het ontwerp

In een van de eerdere berichten leerden we de basismethode van het ontwerpen van een aangepast inductieverwarmingscircuit door de resonantie van het LC-tankcircuit te optimaliseren, gaan we hier hetzelfde concept toepassen en kijken hoe het voorgestelde zelfgemaakte inductieverwarmingscircuit kan worden gebouwd voor gebruik in laboratoria en juwelierszaken.

De volgende afbeelding toont het standaard ontwerp van de inductieverwarmer dat naar wens kan worden aangepast door de gebruiker, volgens zijn individuele voorkeuren.

Schakelschema

Circuit werking

Het hele circuit is geconfigureerd rond de populaire full-bridge IC IRS2453 die inderdaad het ontwerpen van omvormers met volledige bruggen maakt extreem eenvoudig en onfeilbaar. Hier gebruiken we dit IC voor het maken van een DC naar DC inductieverwarmer invertercircuit.

Zoals te zien is in het ontwerp, gebruikt de IC niet meer dan 4 N-kanaals mosfets voor het implementeren van de volledige brugomvormertopologie, daarnaast omvat de IC een ingebouwde oscillator en een bootstrapping-netwerk, wat zorgt voor een extreem compact ontwerp voor het invertercircuit.

De oscillatorfrequentie kan worden aangepast door de Ct- en Rt-componenten te wijzigen.

De mosfet H-brug wordt geladen door het LC-tankcircuit met behulp van een bifilaire spoel die samen met een paar parallelle condensatoren de inductiespoel vormt.

De IC bevat ook een uitschakelpin die kan worden gebruikt om de IC en het hele circuit uit te schakelen in geval van rampzalige omstandigheden.

Hier hebben we een stroombegrenzernetwerk met BC547-transistor en geconfigureerd met de SD-pin van de IC om een ​​stroomgestuurde veilige implementatie van het circuit te garanderen. Met deze opstelling kan de gebruiker vrij experimenteren met het circuit zonder bang te hoeven zijn de stroomtoestellen te verbranden tijdens de verschillende optimaliseringsoperaties.

Zoals besproken in een van de eerdere artikelen, wordt het optimaliseren van de resonantie van de werkspoel het belangrijkste punt voor elk inductieverwarmingscircuit, en ook hier zorgen we ervoor dat de frequentie nauwkeurig wordt aangepast om de meest gunstige resonantie voor onze inductieverwarmer mogelijk te maken LC-circuit.

Het maakt niet uit of de werkspoel de vorm heeft van een spiraalvormige bifilaire spoel of een cilindrische spiraalwikkeling, zolang de resonantie correct is afgestemd, kan worden verwacht dat het resultaat optimaal is op basis van het geselecteerde ontwerp.

Hoe de resonantiefrequentie te berekenen

De resonantiefrequentie voor het LC-tankcircuit kan worden berekend met de formule:

F = 1 / 2π X √LC Waar F de frequentie is, L is de inductie van de spoel (met ingevoegde magnetische belasting) en C is de condensator die parallel aan de spoel is aangesloten. Zorg ervoor dat u de waarde van L in Henry en C in Farad invoert ​ Als alternatief kunt u dit ook gebruiken resonantie calculator software voor het bepalen van de waarden van de verschillende parameters in het ontwerp ​

De waarde van F kan willekeurig worden gekozen, laten we zeggen dat we bijvoorbeeld kunnen aannemen dat deze 50 kHz is, L kan dan worden geïdentificeerd door de inductantie van de werkspoel te meten en tenslotte kan de waarde van C worden gevonden met behulp van de bovenstaande formule, of de verwezen rekenmachinesoftware.

Let er bij het meten van de inductantie L op dat de ferromagnetische belasting op de werkspoel blijft zitten, met de condensatoren losgekoppeld.

De condensator selecteren

Aangezien een aanzienlijke hoeveelheid stroom kan worden gebruikt bij de voorgestelde inductieverwarmer voor laboratoriumwerkzaamheden of voor het smelten van ornamenten, moet de condensator geschikt worden beoordeeld voor de hoge stroomfrequentie.

Om dit aan te pakken, moeten we mogelijk een groot aantal condensatoren parallel gebruiken en ervoor zorgen dat de uiteindelijke waarde van de parallelle combinatie gelijk is aan de berekende waarde. Als de berekende waarde bijvoorbeeld 0,1 uF is en u hebt besloten om 10 condensatoren parallel te gebruiken, moet de waarde van elke condensator ongeveer 0,01 uF zijn, enzovoort.

Selecteren van de stroombegrenzerweerstand Rx

Rx kan eenvoudig worden berekend met behulp van de formule:

Rx = 0,7 / Max. Stroom

Hier verwijst de maximale stroom naar de maximale stroom die mogelijk is toegestaan ​​voor de werkspoel of de belasting zonder de mosfets te beschadigen en voor optimale verwarming van de belasting.

Als de optimale verwarmingsstroom voor de belasting bijvoorbeeld 10 ampère is, kan Rx worden berekend en gedimensioneerd om iets boven deze stroom te beperken, en moeten de mosfets worden geselecteerd om meer dan 15 ampère te verwerken.

Dit alles vereist misschien wat experimenteren, en Rx kan aanvankelijk hoger worden gehouden en vervolgens geleidelijk worden verlaagd totdat de juiste efficiëntie is bereikt.

Het koelen van de werkspoel.

De werkspoel kan worden gebouwd met behulp van een holle koperen buis of een koperen buis, en gekoeld door er leidingwater doorheen te pompen, of als alternatief kan een koelventilator worden gebruikt net onder de spoel om de warmte van de spoel aan de achterkant af te zuigen. van de behuizing. Andere geschikte methoden kunnen ook door de gebruiker worden uitgeprobeerd.

Stroomvoorziening

De voedingseenheid die nodig is voor de hierboven toegelichte inductieverwarmer voor laboratoria en winkels kan worden gebouwd met behulp van een 20 amp, 12V-transformator en door de output gelijk te richten met een 30 ampère bruggelijkrichter en een condensator van 10.000uF / 35V.

Transformatorloze voeding kan ongeschikt zijn voor een inductieverwarmer, omdat daarvoor een 20 ampère smps-circuit nodig zou zijn, wat extreem duur kan zijn.