Tự làm lò sưởi cảm ứng mạnh mẽ: 12 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Lò sưởi cảm ứng chắc chắn là một trong những cách hiệu quả nhất để làm nóng các vật kim loại, đặc biệt là kim loại đen. Phần tốt nhất của lò sưởi cảm ứng này là bạn không cần phải tiếp xúc vật lý với vật thể được làm nóng.

Có rất nhiều bộ dụng cụ làm nóng cảm ứng có sẵn trên mạng nhưng nếu bạn muốn tìm hiểu những kiến thức cơ bản về hệ thống sưởi cảm ứng và muốn chế tạo một bộ trông và hoạt động chính xác như một bộ cao cấp thì hãy tiếp tục xem qua phần hướng dẫn này vì tôi sẽ chỉ cho bạn cách cảm ứng. lò sưởi hoạt động và là nơi bạn có thể tìm nguồn nguyên liệu để chế tạo một chiếc máy sưởi cho riêng mình trông giống như một chiếc máy chuyên nghiệp.

Bắt đầu nào…

Bước 1: Khái niệm đằng sau hệ thống sưởi cảm ứng

Có nhiều phương pháp nung nóng kim loại, một trong số đó là nung nóng bằng cảm ứng. Như tên của phương pháp đề cập đến nhiệt được tạo ra bên trong vật liệu bằng cách sử dụng cảm ứng điện.

Cảm ứng điện diễn ra bên trong vật liệu khi từ trường xung quanh nó thay đổi liên tục dẫn đến cảm ứng dòng điện xoáy trong vật liệu được đặt bên trong cuộn dây. Do đó gây ra hiện tượng nóng tức thì và hiệu ứng này nổi bật nhất ở kim loại đen do phản ứng của nó với lực từ cao hơn.

Bạn có thể xem tổng quan chuyên sâu hơn trên wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Bước 2: Bảng mạch in và các thành phần

Vì tôi sẽ sử dụng pin / nguồn điện cung cấp cho chúng ta một đầu ra 12v DC không đủ để tạo ra cảm ứng vì từ trường được tạo ra trong cuộn dây cảm ứng do Dòng điện một chiều là Từ trường không đổi. Vì vậy, nhiệm vụ ở đây là chuyển đổi điện áp một chiều này thành Dòng điện xoay chiều, do đó sẽ tạo ra cảm ứng.

Vì vậy, tôi đã thiết kế một mạch Dao động tạo ra đầu ra AC có sóng vuông tần số gần 20 KHz. Mạch sử dụng bốn Mosfet IRF540 N-Channel để thường xuyên chuyển đổi dòng điện theo hướng xoay chiều. Để xử lý một cách an toàn lượng dòng lớn hơn, tôi đã sử dụng một cặp mosfet trong mỗi kênh.

Vì chúng ta sẽ đối phó với lượng dòng điện cao hơn, do đó, bảng điều khiển hoàn thiện chắc chắn không phải là một lựa chọn đáng tin cậy và tất nhiên không phải là một lựa chọn gọn gàng. Vì vậy, tôi quyết định đi với một lựa chọn đáng tin cậy là bảng mạch in. Điều đó nghe có vẻ như là một lựa chọn đắt tiền nhưng với suy nghĩ đó, tôi đã xem qua JLCPCB.com

Những kẻ này đang cung cấp PCB chất lượng cao với giá cả vượt trội. Tôi đã đặt hàng 10 PCB cho lò sưởi cảm ứng và là đơn hàng đầu tiên những người này cung cấp tất cả những thứ đó chỉ với 2 đô la bao gồm cả chi phí vận chuyển tại cửa.

Chất lượng là cao cấp như bạn có thể thấy trong hình ảnh. Vì vậy, hãy chắc chắn để kiểm tra trang web của họ.

Bước 3: Đặt hàng PCB

Quá trình đặt mua PCB rất đơn giản. Đầu tiên bạn phải truy cập jlcpcb.com. Để nhận được báo giá tức thì, tất cả những gì bạn cần làm là tải lên tệp Gerber của bạn cho PCB và một trong những tệp đó đã hoàn tất việc tải lên, bạn có thể thực hiện tùy chọn được đưa ra bên dưới.

Tôi cũng đã thêm tệp Gerber của bạn cho PCB trong bước này, vì vậy hãy nhớ kiểm tra nó.

Bước 4: Các bộ phận bổ sung

Tôi đã bắt đầu lắp ráp PCB với các bộ phận bổ sung nhỏ bao gồm điện trở và một vài điốt.

R1, R2 là các điện trở 10k. R3 và R4 là điện trở 220Ohm.

D1 và D2 là điốt UF4007 (UF là viết tắt của Ultra Fast), không thay thế chúng bằng điốt 1N4007 vì chúng sẽ bị nổ. D3 và D4 là điốt zener 1N821.

Đảm bảo rằng bạn đặt đúng thành phần ở đúng vị trí và cũng đặt các điốt theo đúng hướng như được hiển thị trên PCB.

Bước 5: MOSFETs

Để xử lý lượng lớn cống hiện tại, tôi quyết định sử dụng MOSFET kênh N. Tôi đã sử dụng một cặp IRF540N MOSFET ở mỗi bên. Mỗi người trong số họ được ghi ở 100 Vds và tối đa 33Ampe dòng điện liên tục. Vì chúng tôi sẽ cấp nguồn cho máy sưởi cảm ứng này với 15VDC, 100 Vds nghe có vẻ là một sự giết chết, nhưng thực tế không phải như vậy vì các đột biến được tạo ra trong quá trình chuyển đổi tốc độ cao có thể dễ dàng tăng lên đến các giới hạn đó. Vì vậy, tốt hơn là đi với ratting Vds thậm chí cao hơn.

Để tản nhiệt dư thừa, tôi đã gắn các tấm tản nhiệt bằng nhôm vào mỗi cái.

Bước 6: Tụ điện

Các tụ điện đóng một vai trò quan trọng để duy trì một tần số đầu ra mong muốn, trong trường hợp phát nhiệt cảm ứng được đề xuất ở gần 20KHz. Tần số đầu ra này là kết quả của sự kết hợp giữa cảm ứng và điện dung. Vì vậy, bạn có thể sử dụng máy tính tần số LC để tính toán kết hợp mong muốn của bạn.

Tốt hơn là có nhiều điện dung hơn nhưng hãy luôn nhớ rằng chúng ta phải có được tần số đầu ra ở đâu đó gần 20KHz.

Vì vậy, tôi quyết định sử dụng tụ không phân cực WIMA MKS 400VAC 0.33uf. Trên thực tế, tôi không thể tìm thấy điện áp cao hơn cho các tụ điện này vì vậy sau đó chúng bị phồng lên và tôi phải thay thế chúng bằng một số tụ điện không phân cực khác có điện áp 800VAC.

Có hai trong số chúng được kết nối song song.

Bước 7: Cuộn cảm

Vì rất khó để tìm thấy cuộn cảm hiện tại cao nên tôi quyết định tự chế tạo nó. Tôi có một số lõi ferit cũ từ phế liệu máy tính cũ với các kích thước sau:

Đường kính ngoài: 30mm

Đường kính bên trong: 18mm

Chiều rộng: 13mm

Không cần thiết phải có được một lõi ferit có kích thước chính xác nhưng mục tiêu ở đây là có được một cặp cuộn cảm có thể cung cấp độ tự cảm gần 100 Micro Henry. Để làm được điều đó, tôi đã sử dụng dây đồng cách điện 1,2mm để quấn các cuộn dây sao cho mỗi cuộn có 30 vòng. Cấu hình này phải tạo ra điện cảm yêu cầu. Đảm bảo bạn cuộn dây càng chặt càng tốt vì nó không được khuyến khích để có nhiều khoảng cách hơn giữa lõi và dây.

Sau khi quấn các cuộn cảm, tôi đã loại bỏ các lớp phủ cách điện từ cả hai đầu dây để chúng sẵn sàng được hàn vào PCB.

Bước 8: Quạt làm mát

Để giải mã nhiệt từ MOSFET, tôi đã gắn một quạt PC 12v ngay phía trên các tấm tản nhiệt bằng nhôm bằng cách sử dụng một số keo nóng. Sau đó, quạt được kết nối với các cực đầu vào để bất cứ khi nào bạn cấp nguồn cho lò sưởi cảm ứng, quạt sẽ tự động bật nguồn để làm mát các MOSFET.

Vì tôi sẽ cấp nguồn cho lò sưởi cảm ứng này bằng nguồn điện 15VDC nên tôi đã thêm một điện trở 10 OHM 2watts để giảm điện áp xuống giới hạn an toàn.

Bước 9: Đầu nối cho cuộn dây đầu ra

Để kết nối cuộn dây đầu ra với mạch gia nhiệt cảm ứng, tôi đã tạo một cặp cửa sổ trên PCB bằng máy mài góc. Tôi đã chia nhỏ một Đầu nối XT60 để sử dụng các chân của nó cho các thiết bị đầu cuối đầu ra. Mỗi chân đẩy này phù hợp với bên trong cuộn dây đồng đầu ra.

Bước 10: Cuộn dây cảm ứng

Cuộn cảm ứng được làm bằng ống đồng có đường kính 5mm thường được sử dụng trong máy điều hòa không khí và tủ lạnh. Để cuộn dây đầu ra một cách hoàn hảo, tôi đã sử dụng một cuộn bìa cứng có đường kính gần một inch. Tôi đã đưa ra 8 lượt cho cuộn dây để tạo ra chiều rộng của cuộn dây để vừa chính xác với các đầu nối đạn đầu ra.

Đảm bảo cuộn dây một cách kiên nhẫn vì bạn có thể làm cong đường ống gây ra vết lõm trên đó. Hơn nữa, sau khi bạn quấn xong cuộn dây, hãy đảm bảo rằng không có sự tiếp xúc giữa các bức tường của hai vòng liên tiếp.

Đối với cuộn dây này, bạn cần 3 chân ống đồng.

Bước 11: Cung cấp điện

Để cấp nguồn cho lò sưởi cảm ứng này, tôi sẽ sử dụng nguồn điện máy chủ được cấp nguồn 15v và có thể cung cấp dòng điện lên đến 130 Amps. Nhưng bạn có thể sử dụng bất kỳ nguồn 12v nào như pin ô tô hoặc nguồn cấp cho PC.

Đảm bảo kết nối đầu vào đúng cực.

Bước 12: Kết quả cuối cùng

Khi tôi cấp nguồn cho lò sưởi cảm ứng này ở 15v, nó có thể tạo ra dòng điện gần 0,5 Amp mà không cần bất kỳ thứ gì đặt bên trong cuộn dây. Để chạy thử, tôi đã lắp một con vít bằng gỗ và đột nhiên nó bắt đầu có mùi như bị nóng lên. Dòng điện kéo cũng bắt đầu tăng lên và với con vít được cắm hoàn toàn vào cuộn dây, nó dường như hút dòng điện gần 3 ampe. Chỉ trong vòng một phút, nó trở nên nóng đỏ.

Sau đó, tôi đã lắp một trình điều khiển vít vào bên trong cuộn dây và lò sưởi cảm ứng đã làm nóng nó nóng đỏ với dòng điện gần 5 ampe hút ở 15v, tổng công suất làm nóng cảm ứng lên đến 75 watt.

Nhìn chung, gia nhiệt cảm ứng có vẻ là một cách tốt để làm nóng một thanh kim loại đen một cách hiệu quả và nó ít nguy hiểm hơn so với các phương pháp khác.

Có rất nhiều điều hữu ích có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp sưởi ấm này.

Nếu bạn thích dự án này thì đừng quên ghé thăm và đăng ký kênh youtube của tôi để biết thêm nhiều dự án sắp tới.

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

Trân trọng.

Vua tự làm