Calentador de inducción para laboratorios y tiendas

El post explica cómo hacer un pequeño circuito de calentador de inducción casero para laboratorios y tiendas para realizar trabajos de calefacción a pequeña escala como derretir adornos o hervir pequeñas cantidades de líquidos con electricidad o batería La idea fue solicitada por el Sr. Suni y el Sr. naeem

1. Objetivos y requisitos del circuito
2. Nuestro reto es hacer un circuito de inducción para uso de 12 V a 24 V con una espiral plana que pueda hacer hervir medio litro de agua en el menor tiempo posible.
3. El objetivo principal es hacer que el circuito de inducción funcione, pero hay otros desafíos que se describen a continuación.
4. El recipiente en el que debe hervir el agua es de acero inoxidable de doble pared y está aislado y la distancia entre el recipiente exterior y el interior donde trabaja la inducción es de unos 5-7 mm.
5. Hemos elegido la inducción para proteger los componentes electrónicos del calor de una bobina calefactora en espiral convencional, lo que es posible cuando el tanque está aislado.
6. El contenedor exterior tiene un diámetro de Ø 70 mm y el espacio para los componentes electrónicos es de 20 mm de alto, por lo que otro desafío es ver si tenemos espacio para los componentes.
7. En conexión con la fuente de alimentación, se conecta un interruptor de inclinación que corta la energía al bucle de inducción en caso de que el contenedor esté inclinado 15 grados o más. Cuando se interrumpe la alimentación del circuito de inducción, se activa un zumbador de audio.
8. Además, el bucle de inducción está conectado a dos termostatos. Un termostato que interrumpe la alimentación del circuito de inducción cuando el agua alcanza el punto de ebullición y otro termostato que se encarga de mantener la temperatura del agua en unos 60 grados; no sé si esto requerirá un circuito programable. También me gustaría saber si hay termostatos infrarrojos disponibles.
9. Sé que esto es mucho a la vez, pero como se mencionó, el objetivo principal es hacer que funcione el circuito de inducción. ¿Es posible que nos envíe una lista de los componentes necesarios y un diagrama del circuito?
10. ¡Esperando poder escuchar de ti!
11. Atentamente Súni Christiansen
12. hola señor, necesito un diagrama de circuito de calentador de inducción para nuestra tienda tenemos una joyería de plata
13. Así que quiero fundir plata y, a veces, oro, pero si envías un circuito pequeño con una fuente de alimentación sin transformador, será bueno para mí.
14. Vi en Internet un proyecto muy pequeño para el calentador de inducción, pero no puedo encontrar la fuente de alimentación sin transformador.¿Pueden ayudarme si envía tanto el calentador de inducción del proyecto como su fuente de alimentación sin transformador?

El diseño

En una de las publicaciones anteriores aprendimos el método básico de diseñar un circuito de calentador de inducción personalizado Al optimizar la resonancia del circuito del tanque LC, aquí vamos a aplicar el mismo concepto y ver cómo se puede construir el circuito de calentador de inducción casero propuesto para su uso en laboratorios y joyerías.

La siguiente figura muestra un diseño de calentador de inducción estándar que puede personalizarse según lo requiera el usuario, según sus preferencias individuales.

Diagrama de circuito

Operación del circuito

Todo el circuito está configurado alrededor del popular puente completo IC IRS2453 que de hecho hace que el diseño de inversores de puente completo extremadamente fácil e infalible. Aquí usamos este IC para hacer un circuito inversor de calentador de inducción de CC a CC.

Como se puede ver en el diseño, el IC emplea nada más que 4 mosfets de canal N para implementar la topología del inversor de puente completo, además, el IC incluye un oscilador incorporado y una red de arranque que garantiza un diseño extremadamente compacto para el circuito inversor.

La frecuencia del oscilador se puede ajustar modificando los componentes Ct y Rt.

El puente en H del mosfet se carga mediante el circuito del tanque LC utilizando una bobina bifilar que forma la bobina de trabajo de inducción junto con algunos condensadores en paralelo.

El IC también incorpora un pinout de apagado que se puede aprovechar para apagar el IC y todo el circuito en caso de circunstancias catastróficas.

Aquí hemos empleado un red de limitador de corriente con transistor BC547 y lo configuró con el pin SD del IC para garantizar una implementación segura controlada por corriente del circuito. Con esta disposición en su lugar, el usuario puede experimentar libremente con el circuito sin temor a quemar los dispositivos de potencia durante las diversas operaciones de optimización.

Como se discutió en uno de los artículos anteriores, optimizar la resonancia de la bobina de trabajo se convierte en el punto clave para cualquier circuito de calentador de inducción, y aquí también nos aseguramos de que la frecuencia se ajuste con precisión para permitir la resonancia más favorable para nuestro calentador de inducción. Circuito LC.

No importa si la bobina de trabajo tiene la forma de una bobina bifilar en espiral o una bobina cilíndrica enrollada, siempre que la resonancia coincida correctamente, se puede esperar que el resultado sea óptimo a partir del diseño seleccionado.

Cómo calcular la frecuencia de resonancia

La frecuencia de resonancia para el circuito del tanque LC se puede calcular mediante la fórmula:

F = 1 / 2π x √LC Donde F es la frecuencia, L es la inductancia de la bobina (con carga magnética insertada) y C es el condensador conectado en paralelo a la bobina. Asegúrese de poner el valor de L en Henry y C en Farad . Alternativamente, también puede usar este software de calculadora de resonancia para determinar los valores de los distintos parámetros en el diseño .

El valor de F se puede seleccionar arbitrariamente, digamos que, por ejemplo, podemos suponer que es 50 kHz, L luego se puede identificar midiendo la inductancia de la bobina de trabajo y, finalmente, el valor de C se puede encontrar usando la fórmula anterior, o la software de calculadora referido.

Mientras mide la inductancia L, asegúrese de mantener la carga ferromagnética unida con la bobina de trabajo, con los capacitores desconectados.

Selección del condensador

Dado que una cantidad significativa de corriente podría estar involucrada con el calentador de inducción propuesto para los trabajos de laboratorio o para fundir adornos, el capacitor debe tener una clasificación adecuada para la alta frecuencia de corriente.

Para abordar esto, es posible que tengamos que emplear muchos condensadores en paralelo y asegurarnos de que el valor final de la combinación en paralelo sea igual al valor calculado. Por ejemplo, si el valor calculado es 0.1uF, y si ha decidido usar 10 capacitores en paralelo, entonces el valor de cada capacitor debería ser alrededor de 0.01uF, y así sucesivamente.

Selección de la resistencia del limitador de corriente Rx

Rx se puede calcular simplemente usando la fórmula:

Rx = 0.7 / Corriente máxima

Aquí, la corriente máxima se refiere a la corriente máxima que puede ser permitida para la bobina de trabajo o la carga sin dañar los mosfets y para un calentamiento óptimo de la carga.

Por ejemplo, si se determina que la corriente de calentamiento de carga óptima es de 10 amperios, entonces Rx podría calcularse y dimensionarse para restringir cualquier cosa por encima de esta corriente, y los mosfets deben seleccionarse para manejar más de 15 amperios.

Todos estos pueden requerir algo de experimentación, y Rx puede mantenerse inicialmente más alto y luego reducirse gradualmente hasta que se logre la eficiencia adecuada.

Enfriamiento de la bobina de trabajo.

La bobina de trabajo se puede construir usando un tubo de latón hueco o un tubo de cobre, y enfriarla bombeando agua del grifo a través de ella, o alternativamente se puede emplear un ventilador de enfriamiento justo debajo de la bobina para succionar el calor de la bobina desde el extremo inverso del recinto. El usuario también puede probar otros métodos adecuados.

Fuente de alimentación

La unidad de suministro de energía requerida para el calentador de inducción explicado anteriormente para laboratorios y tiendas se puede construir usando un transformador de 20 amperios, 12V y rectificando la salida usando un puente rectificador de 30 amperios y un capacitor de 10,000uF / 35V.

La fuente de alimentación sin transformador puede ser inadecuada para un calentador de inducción, ya que requeriría un circuito smps de 20 amperios que podría ser extremadamente costoso.