2 jednoduché okruhy indukčného ohrievača - variče horúcej platne

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





V tomto príspevku sa naučíme 2 ľahko zostaviteľné obvody indukčného ohrievača, ktoré pracujú s princípmi vysokofrekvenčnej magnetickej indukcie na generovanie podstatnej veľkosti tepla v malom určenom polomere.

Diskutované obvody indukčných sporákov sú skutočne jednoduché a na požadované činnosti používajú iba niekoľko aktívnych a pasívnych bežných komponentov.




Aktualizácia: Možno sa tiež dozviete, ako navrhnúť vlastnú varnú dosku indukčného ohrievača:
Návrh obvodu indukčného ohrievača - návod


Princíp činnosti indukčného ohrievača

Indukčný ohrievač je zariadenie, ktoré využíva vysokofrekvenčné magnetické pole na ohrev železnej záťaže alebo iného feromagnetického kovu pomocou vírivých prúdov.



Počas tohto procesu elektróny vo vnútri železa nie sú schopné pohybovať sa tak rýchlo ako frekvencia, čo vedie k spätnému prúdu v kovu, ktorý sa nazýva vírivý prúd. Tento vývoj vysokého vírivého prúdu nakoniec spôsobí zahriatie železa.

Vytvorené teplo je úmerné k prúddva X odpor z kovu. Pretože záťažový kov má byť vyrobený zo železa, uvažujeme odpor R pre železo.

Teplo = jadvax R (železo)

Rezistivita železa je: 97 nΩ · m

Vyššie uvedené teplo je tiež priamo úmerné indukovanej frekvencii, a preto sa bežné transformátory s lisovaným železom nepoužívajú vo vysokofrekvenčných spínacích aplikáciách, namiesto nich sa ako jadrá používajú feritové materiály.

Avšak tu sa vyššie uvedená nevýhoda využíva na získavanie tepla z vysokofrekvenčnej magnetickej indukcie.

S odkazom na nižšie navrhované obvody indukčných ohrievačov nájdeme koncept využívajúci technológiu spínania ZVS alebo nulového napätia na požadované spustenie MOSFET.

Táto technológia zaisťuje minimálne zahrievanie zariadení, vďaka čomu je prevádzka veľmi efektívna a efektívna.

Ďalej dodáme, že obvod, ktorý je sám od seba rezonančný, automaticky získava sady pri rezonančnej frekvencii pripojenej cievky a kondenzátora úplne identické s obvodom nádrže.

Pomocou Royerovho oscilátora

Obvod zásadne využíva Royerov oscilátor, ktorý sa vyznačuje jednoduchosťou a samorezonančným princípom činnosti.

Fungovanie obvodu je možné pochopiť nasledujúcimi bodmi:

  1. Po zapnutí napájania začne z dvoch polovíc pracovnej cievky tiecť pozitívny prúd smerom k odtokom mosfetov.
  2. Zároveň sa napájacie napätie dostane aj k bránam mosfetov, ktoré ich zapnú.
  3. Avšak vzhľadom na to, že žiadne dva mosfety ani žiadne elektronické zariadenia nemôžu mať presne podobné vodivé špecifikácie, obidva mosfety sa nezapínajú spoločne, skôr sa zapne jeden z nich ako prvý.
  4. Poďme si predstaviť, že sa najskôr zapne T1. Keď sa to stane, kvôli silnému prúdu pretekajúcemu cez T1, jeho odtokové napätie má tendenciu klesať na nulu, čo následne vysáva hradlové napätie druhého mosfetu T2 cez pripojenú schottkyho diódu.
  5. Tu sa môže zdať, že T1 sa môže naďalej správať a ničiť sa.
  6. Toto je však okamih, keď okruh nádrže L1C1 začne pôsobiť a hrá rozhodujúcu úlohu. Náhle vedenie T1 spôsobí, že sínusový pulz vystrekne a zrúti sa pri odtoku T2. Keď sa sínusový impulz zrúti, vysuší hradlové napätie T1 a vypne ho. To má za následok zvýšenie napätia na odtoku T1, čo umožňuje obnovenie hradlového napätia pre T2. Teraz je rad na T2, aby dirigoval, T2 teraz vedie, čo spustilo podobný druh opakovania, aký nastal pre T1.
  7. Tento cyklus teraz pokračuje rýchlo a spôsobuje osciláciu obvodu na rezonančnej frekvencii okruhu LC nádrže. Rezonancia sa automaticky nastaví na optimálny bod v závislosti od toho, ako dobre sú hodnoty LC spárované.

Hlavnou nevýhodou návrhu je však to, že ako transformátor využíva cievku so stredovým odbočením, čo robí implementáciu vinutia trochu zložitejšou. Stredový kohútik však umožňuje efektívny efekt pretiahnutia cez cievku prostredníctvom niekoľkých aktívnych zariadení, ako sú napríklad mosfety.

Ako je vidieť, cez bránu / zdroj každého mosfetu sú pripojené rýchle obnovovacie alebo vysokorýchlostné spínacie diódy.

Tieto diódy plnia dôležitú funkciu vybíjania hradlovej kapacity príslušných mosfetov počas ich nevodivých stavov, vďaka čomu sú spínacie operácie rýchle a rýchle.

Ako ZVS funguje

Ako sme už diskutovali, tento obvod indukčného ohrievača pracuje pomocou technológie ZVS.

ZVS je skratka pre prepínanie nulového napätia, to znamená, že mosfety v obvode sa zapínajú, keď majú na odtokoch minimum alebo množstvo prúdu alebo nulový prúd, už sme sa to dozvedeli z vyššie uvedeného vysvetlenia.

To vlastne pomáha mosfetom bezpečne sa zapnúť, a tak sa táto vlastnosť stáva pre zariadenia veľmi výhodnou.

Túto vlastnosť je možné porovnať s nulovým prechodom pre triaky v sieťových obvodoch striedavého prúdu.

Kvôli tejto vlastnosti vyžadujú mosfety v samotných rezonančných obvodoch ZVS oveľa menšie chladiče a môžu pracovať aj pri veľkom zaťažení do 1 kva.

Pretože je to svojou povahou rezonančné, frekvencia obvodu priamo závisí od indukčnosti pracovnej cievky L1 a kondenzátora C1.

Frekvencia sa dá vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

f = 1 / (2π * √ [ Ľ * C] )

Kde f je frekvencia vypočítaná v Hertzoch
L je indukčnosť hlavnej vykurovacej špirály L1, prezentovanej v spoločnosti Henries
a C je kapacita kondenzátora C1 vo Faradoch

MOSFETy

Môžeš použiť IRF540 ako mosfety, ktoré sú dimenzované na dobrých 110 V, 33 ampérov. Môžu sa na ne použiť chladiče, hoci generované teplo nie je na nijakej znepokojujúcej úrovni, napriek tomu je lepšie ich zosilniť na kovoch absorbujúcich teplo. Môžu sa však použiť akékoľvek iné MOSFETy s vhodným hodnotením kanálu N, neexistujú pre to žiadne konkrétne obmedzenia.

Induktor alebo induktory spojené s hlavnou ohrievacou cievkou (pracovná cievka) je druh tlmivky, ktorá pomáha eliminovať akýkoľvek možný vstup vysokofrekvenčného obsahu do napájacieho zdroja a tiež obmedzovať prúd na bezpečné limity.

Hodnota tohto induktora by mala byť oveľa vyššia v porovnaní s pracovnou cievkou. 2 mH je na tento účel spravidla dosť. Musí však byť skonštruovaný pomocou drôtov vysokého rozchodu, aby sa bezpečne zabezpečil vysoký prúdový rozsah.

Tankový okruh

C1 a L1 tu tvoria obvod nádrže pre zamýšľané vysoko rezonančné frekvenčné blokovanie. Aj tieto musia byť opäť dimenzované tak, aby odolali vysokej hodnote prúdu a tepla.

Tu vidíme zabudovanie metalizovaných PP kondenzátorov 330nF / 400V.

1) Výkonný indukčný ohrievač využívajúci koncept ovládača Mazzilli

Prvý dizajn vysvetlený nižšie je vysoko efektívny koncept indukcie ZVS založený na populárnej teórii ovládačov Mazilli.

Používa jednu pracovnú cievku a dve cievky obmedzovača prúdu. Toto usporiadanie vylučuje potrebu stredového kohútika z hlavnej pracovnej cievky, čo robí systém mimoriadne efektívnym a rýchlym ohrevom bremena s impozantnými rozmermi. Vykurovacia špirála ohrieva záťaž pomocou akcie úplného premostenia mostíka

Modul je skutočne k dispozícii online a dá sa ľahko kúpiť za veľmi rozumnú cenu.

Schéma zapojenia tohto dizajnu je uvedená nižšie:

Originálny diagram je viditeľný na nasledujúcom obrázku:

1200 wattový indukčný ohrievač jednoduchý dizajn

Princíp práce je rovnaká technológia ZVS, ktorá využíva dva vysoko výkonné MOSFETy. Napájací vstup môže byť čokoľvek medzi 5V a 12V a prúd od 5 do 20 ampérov v závislosti od použitej záťaže.

Výstupný výkon

Výstupný výkon z vyššie uvedenej konštrukcie môže byť až 1 200 wattov, keď sa vstupné napätie zvýši na 48 V a prúd do 25 ampérov.

Na tejto úrovni môže byť teplo generované pracovnou špirálkou dostatočne vysoké na to, aby sa do minúty roztavila 1 cm silná skrutka.

Rozmery pracovnej cievky

Video ukážka

https://youtu.be/WvV0m8iA6bM

2) Indukčný ohrievač využívajúci pracovnú cievku na stred

Tento druhý koncept je tiež indukčným ohrievačom ZVS, ale využíva stredové rozdvojenie pracovnej cievky, ktoré môže byť v porovnaní s predchádzajúcim dizajnom o niečo menej efektívne. L1, ktorý je najdôležitejším prvkom celého obvodu. Musí byť vyrobený z extrémne hrubých medených drôtov, aby udržiaval vysoké teploty počas indukčných operácií.

jednoduchý obvod indukčného ohrievača využívajúci 2 mosfety

Kondenzátor, ako je popísané vyššie, musí byť ideálne pripojený čo najbližšie k svorkám L1. je to dôležité pre udržanie rezonančnej frekvencie na špecifikovanej frekvencii 200 kHz.

Hlavné špecifikácie pracovnej cievky

Pre cievku indukčného ohrievača L1 môže byť paralelne alebo bifilárne navinutých veľa medených drôtov s priemerom 1 mm, aby sa účinnejšie rozptýlil prúd, čo spôsobí nižšiu tvorbu tepla v cievke.

Aj potom by mohla byť cievka vystavená extrémnym horúčavám a mohla by sa zdeformovať. Môže sa preto vyskúšať alternatívny spôsob navíjania.

Pri tejto metóde ho navíjame vo forme dvoch samostatných cievok spojených v strede pre získanie požadovaného stredového kohútika.

V tejto metóde je možné vyskúšať menšie otáčky na zníženie impedancie cievky a na druhej strane zvýšenie jej schopnosti manipulovať s prúdom.

Kapacita pre toto usporiadanie sa môže naopak zvýšiť, aby sa úmerne stiahla rezonančná frekvencia.

Kondenzátory nádrže:

Celkovo je možné použiť 330nF x 6 na získanie čistej kapacity 2uF približne.

ako zostaviť hlavnú pracovnú cievku pre jednoduchý indukčný ohrievač

Ako pripojiť kondenzátor k indukčnej pracovnej cievke

Nasledujúci obrázok ukazuje presný spôsob pripevnenia kondenzátorov paralelne s koncovými koncovkami medenej cievky, najlepšie prostredníctvom dobre dimenzovanej DPS.

priemer cievky indukčného ohrievača a podrobnosti kondenzátora

Zoznam náhradných dielov pre vyššie uvedený okruh indukčného ohrievača alebo okruh indukčnej varnej platne

  • R1, R2 = 330 ohmov 1/2 wattu
  • D1, D2 = FR107 alebo BA159
Diódy rýchleho zotavenia FR107
  • T1, T2 = IRF540
  • C1 = 10 000 uF / 25 V
  • C2 = 2uF / 400V vyrobené paralelným pripojením nižšie zobrazených 6nos 330nF / 400V krytiek
Kondenzátor 0,33uF / 400V, metalizovaný polyester MKT
  • D3 ---- D6 = 25 ampérové ​​diódy
  • IC1 = 7812
  • L1 = 2 mm mosadzná rúrka navinutá, ako je znázornené na nasledujúcich obrázkoch, priemer môže byť kdekoľvek blízko 30 mm (vnútorný priemer cievok)
  • Tlmivka L2 = 2 mH vyrobená navinutím 2 mm magnetického drôtu na ľubovoľnú vhodnú feritovú tyč
  • TR1 = 0-15V / 20amps
  • NAPÁJANIE: Používajte regulovaný napájací zdroj s napätím 15 V a 20 A DC.

Použitie tranzistorov BC547 namiesto vysokorýchlostných diód

Vo vyššie uvedenej schéme zapojenia indukčného ohrievača vidíme hradly MOSFET pozostávajúce z diód rýchleho zotavenia, ktoré je v niektorých častiach krajiny ťažké zohnať.

Jednoduchá alternatíva k tomu môže byť vo forme tranzistorov BC547 pripojených namiesto diód, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Tranzistory by plnili rovnakú funkciu ako diódy, pretože BC547 môže dobre fungovať okolo 1 MHz frekvencií.

Ďalší jednoduchý dizajn pre domácich majstrov

Nasledujúca schéma zobrazuje ďalší jednoduchý dizajn, podobný uvedenému, ktorý je možné rýchlo zostaviť doma na implementáciu systému osobného indukčného ohrevu.

druhý návrh DIY indukčného ohrievača s minimom komponentov

Zoznam položiek

  • R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
  • R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
  • D1, D2 = BA159 alebo FR107
  • Z1, Z2 = 12V, zenerove diódy 1/2 wattu
  • Q1, Q2 = mosfet IRFZ44n na chladiči
  • C1 = 0,33uF / 400V alebo 3 paralelné 0,1uF / 400V
  • L1, L2, ako je znázornené na nasledujúcich obrázkoch:
  • L2 sa zachráni z ľubovoľného starého napájacieho zdroja počítača ATX.
výsledky skúšky jednoduchého nastavenia funkčného indukčného ohrievača podrobnosti cievky obmedzovača prúdu pre jednoduchý indukčný ohrievač testovanie teploty zahrievania skrutky vo vnútri jednoduchého indukčného ohrievača výsledky skúšky horúcou skrutkou

Ako sa vyrába L2

Úprava na varnú dosku

Vyššie uvedené časti nám pomohli naučiť sa jednoduchý obvod indukčného ohrievača využívajúci pružinu ako špirála, avšak táto špirála sa nedá použiť na varenie jedla a vyžaduje si vážne úpravy.

V nasledujúcej časti článku je vysvetlené, ako je možné vyššie uvedenú myšlienku upraviť a použiť ako jednoduchý malý obvod ohrievača riadu na indukčné varenie alebo indukčný obvod kadai.

Dizajn je dizajnom s nízkou technológiou a nízkym výkonom a nemusí byť porovnateľný s konvenčnými jednotkami. Obvod požiadal pán Dipesh Gupta

Technické špecifikácie

Pane,

Čítal som váš článok Simple Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit A bol som veľmi šťastný, keď som zistil, že existujú ľudia pripravení pomôcť mladým ľuďom ako sme my, urobiť niečo ....

Pane, pokúšam sa porozumieť fungovaniu a snažím sa pre seba vytvoriť indukčný kadai ... Pane, pomôžte mi pochopiť návrh, pretože v elektronike nie som taký dobrý

Chcem vytvoriť indukciu na zahriatie kadai s priemerom 20 palcov a frekvenciou 10 kHz za veľmi nízke náklady !!!

Videl som vaše diagramy a článok, ale bol som z toho trochu zmätený

  • 1. Použitý transformátor
  • 2. Ako pripraviť L2
  • 3. A akékoľvek ďalšie zmeny v obvode pre frekvenciu 10 až 20 kHz s prúdom 25ams

Pomôžte mi, prosím, pane čo najskôr .. Bude to úplná pomoc, ak by ste mohli poskytnúť presné súčasti podrobností, ktoré sú potrebné .. PlzzAnd nakoniec u vás bolo spomenuté použitie NAPÁJANIA: Použite regulovaný napájací zdroj 15 V a 20 A ss. Kde sa používa ....

Vďaka

Dipesh gupta

Dizajn

Navrhovaný návrh indukčného obvodu kadai, ktorý je tu uvedený, slúži iba na experimentálne účely a nemusí slúžiť ako bežné jednotky. Môže sa použiť na rýchlu prípravu šálky čaju alebo na prípravu omelety a nič viac by sa nemalo čakať.

Uvedený okruh bol pôvodne navrhnutý na ohrev železných tyčí podobných predmetov, ako je napríklad hlava skrutky. kovový skrutkovač atď., avšak s určitou úpravou možno použiť rovnaký okruh na ohrev kovových panvíc alebo nádob s vypuklou základňou, ako napríklad „kadai“.

Na implementáciu vyššie uvedeného by pôvodný obvod nemusel vyžadovať nijaké úpravy, s výnimkou hlavnej pracovnej cievky, ktorú bude treba trochu doladiť, aby namiesto pružinového usporiadania vytvorila plochú špirálu.

Ako príklad je možné uviesť, že za účelom prevedenia dizajnu na indukčný riad tak, aby podopieral nádoby s konvexným dnom, ako je kadai, musí byť cievka vyrobená do sféricko-špirálového tvaru, ako je to znázornené na obrázku nižšie:

Schéma by bola rovnaká, ako je vysvetlené v mojej vyššie uvedenej sekcii, ktorá je v podstate dizajnom založeným na Royerovi, ako je tu zobrazené:

Navrhovanie špirálovej pracovnej cievky

L1 sa vyrába použitím 5 až 6 závitov 8 mm medenej rúrky do sféricko-špirálového tvaru, ako je to znázornené vyššie, aby sa do nej mohla umiestniť malá oceľová misa uprostred.

Cievka môže byť tiež stlačená na plocho do špirálovitého tvaru, ak je ako nádoba určená malá oceľová panvica, ako je uvedené nižšie:

praktický príklad jednoduchej varnej dosky s indukčným ohrievačom na palacinky

Návrh prúdovej obmedzovacej cievky

L2 môže byť vyrobený navinutím 3 mm hrubého super smaltovaného medeného drôtu cez silnú feritovú tyč, je potrebné experimentovať s počtom závitov, kým sa na jeho svorkách nedosiahne hodnota 2 mH.

TR1 môže byť transformátor 20 V 30amp alebo napájací zdroj SMPS.

Skutočný obvod indukčného ohrievača je svojou konštrukciou úplne základný a nevyžaduje veľa vysvetlenia. Je potrebné sa starať o týchto pár vecí:

Rezonančný kondenzátor musí byť relatívne bližšie k hlavnej pracovnej cievke L1 a mal by byť vyrobený paralelným pripojením okolo 10nos 0,22uF / 400V. Kondenzátory musia byť striktne nepolárne a metalizované z polyesteru.

Aj keď dizajn môže vyzerať celkom priamo, nájdenie stredového kohútika v špirálovo vinutom dizajne by mohlo spôsobiť určité bolesti hlavy, pretože špirálová cievka by mala nesymetrické usporiadanie, čo by sťažilo lokalizáciu presného stredového kohútika pre obvod.

Dalo by sa to urobiť nejakým pokusom a omylom alebo pomocou LC metra.

Nesprávne umiestnený stredový kohútik by mohol prinútiť obvod pracovať abnormálne alebo produkovať nerovnomerné zahrievanie mosfetov, prípadne by celý obvod v najhoršej situácii mohol zlyhať.

Referencia: Wikipedia




Dvojica: Obvod jednoduchého televízneho vysielača Ďalej: Obvod zosilňovača triedy D využívajúci IC 555