Aquecedor por indução para laboratórios e lojas

O post explica como fazer pequenos circuitos aquecedores por indução caseiros para laboratórios e lojas para a realização de trabalhos de aquecimento de pequena escala, como fundir enfeites, ou ferver pequenas quantidades de líquidos usando eletricidade ou bateria. A ideia foi solicitada pelo Sr. Suni e Sr. naeem

1. Objetivos e requisitos do circuito
2. Nosso desafio é fazer um circuito de indução para uso de 12 V a 24 V com uma espiral plana que possa fazer ferver meio litro de água no menor tempo possível.
3. O objetivo principal é fazer com que o circuito de indução funcione, mas há outros desafios descritos abaixo.
4. O recipiente no qual a água deve ferver é de aço inoxidável de parede dupla e é isolado e a distância entre o recipiente externo e o interno onde funciona a indução é de cerca de 5-7 mm.
5. Escolhemos a indução para proteger os componentes eletrônicos do calor de uma bobina de aquecimento espiral convencional, o que é possível quando o tanque está isolado.
6. O container externo tem diâmetro de Ø 70 mm e o espaço para os componentes eletrônicos tem 20 mm de altura, então outro desafio é ver se temos espaço para os componentes.
7. Em conexão com a fonte de alimentação, está conectado um interruptor de inclinação que corta a energia para o circuito de indução caso o recipiente seja inclinado 15 graus ou mais. Quando a energia para o circuito de indução é interrompida, isso aciona uma campainha de áudio.
8. Além disso, o circuito de indução é conectado a dois termostatos. Um termostato que interrompe a energia do circuito de indução quando a água atinge o ponto de ebulição e outro termostato que assume a função para manter a temperatura da água em cerca de 60 graus - não sei se isso vai exigir um circuito programável. Também gostaria de saber se há algum termostato infravermelho disponível.
9. Eu sei que isso é muito de uma vez, mas como mencionei, o objetivo principal é fazer o circuito de indução funcionar. É possível enviar-nos uma lista dos componentes necessários e um diagrama do circuito.
10. Ansioso para ouvir de você!
11. Atenciosamente Súni Christiansen
12. Olá senhor, preciso de um diagrama de circuito do aquecedor de indução para nossa loja, temos uma joalheria de prata
13. então eu quero derreter prata e às vezes ouro, mas se vc enviar pequeno circuito com fonte de alimentação sem transformador que será bom para mim.
14. Eu vi na internet um projeto muito pequeno para aquecedor de indução, mas não encontrei fonte de alimentação tansfomerless você pode me ajudar se vc enviar o projeto Aquecedor de indução e sua fonte de alimentação sem transformador

O design

Em uma das postagens anteriores, aprendemos o método básico de projetar um circuito aquecedor de indução personalizado otimizando a ressonância do circuito do tanque LC, aqui vamos aplicar o mesmo conceito e ver como o circuito do aquecedor por indução caseiro proposto pode ser construído para uso em laboratórios e joalherias.

A figura a seguir mostra o projeto do aquecedor por indução padrão, que pode ser personalizado conforme a necessidade do usuário, de acordo com suas preferências individuais.

Diagrama de circuito

Operação de Circuito

Todo o circuito é configurado em torno da popular ponte completa IC IRS2453 que realmente torna o projeto de inversores de ponte completa extremamente fácil e infalível. Aqui usamos este IC para fazer um circuito inversor de aquecedor de indução DC para DC.

Como pode ser visto no projeto, o IC emprega nada mais do que 4 mosfets de canal N para implementar a topologia do inversor de ponte completa, além disso, o IC envolve um oscilador embutido e uma rede de bootstrapping garantindo um design extremamente compacto para o circuito do inversor.

A frequência do oscilador pode ser ajustada alterando os componentes Ct e Rt.

A ponte H mosfet é carregada pelo circuito tanque LC usando uma bobina bifilar que forma a bobina de trabalho de indução junto com alguns capacitores paralelos.

O IC também incorpora uma pinagem de desligamento que pode ser explorada para desligar o IC e todo o circuito em caso de circunstâncias catastróficas.

Aqui nós empregamos um rede limitador de corrente usando transistor BC547 e configurou-o com o pino SD do IC para garantir uma implementação segura do circuito controlada por corrente. Com esse arranjo no lugar, o usuário pode experimentar livremente o circuito sem medo de queimar os dispositivos de energia durante as várias operações de otimização.

Conforme discutido em um dos artigos anteriores, otimizar a ressonância da bobina de trabalho torna-se o ponto-chave para qualquer circuito do aquecedor de indução, e aqui também nos certificamos de que a frequência seja ajustada com precisão para permitir a ressonância mais favorável para nosso aquecedor de indução Circuito LC.

Não importa se a bobina de trabalho tem a forma de uma bobina bifilar espiral ou de um enrolamento bobinado cilíndrico, desde que a ressonância seja correspondida corretamente, o resultado pode ser o ideal a partir do projeto selecionado.

Como calcular a frequência de ressonância

A frequência de ressonância para o circuito tanque LC pode ser calculada através da fórmula:

F = 1 / 2π x √LC Onde F é a frequência, L é a indutância da bobina (com carga magnética inserida) e C é o capacitor conectado paralelo à bobina. Certifique-se de colocar o valor de L em Henry e C em Farad . Alternativamente, você também pode usar este software de calculadora de ressonância para determinar os valores dos vários parâmetros no projeto .

O valor de F pode ser selecionado arbitrariamente, digamos, por exemplo, podemos supor que seja 50 kHz, L pode então ser identificado medindo a indutância da bobina de trabalho e, finalmente, o valor de C pode ser encontrado usando a fórmula acima, ou o software de calculadora referido.

Ao medir a indutância L, certifique-se de manter a carga ferromagnética presa à bobina de trabalho, com os capacitores desconectados.

Selecionando o Capacitor

Uma vez que uma quantidade significativa de corrente pode estar envolvida com o aquecedor de indução proposto para os trabalhos de laboratório ou para enfeites de fusão, o capacitor precisa ser classificado de forma adequada para a alta frequência de corrente.

Para resolver isso, podemos ter que empregar muitos números de capacitores em paralelo e ter certeza de que o valor final da combinação paralela é igual ao valor calculado. Por exemplo, se o valor calculado for 0,1uF e você tiver decidido usar 10 capacitores em paralelo, o valor de cada capacitor deverá estar em torno de 0,01uF e assim por diante.

Selecionando o Limitador de Corrente Resistor Rx

Rx pode ser simplesmente calculado usando a fórmula:

Rx = 0,7 / Corrente máxima

Aqui, a corrente máxima refere-se à corrente máxima que pode ser permitida para a bobina de trabalho ou a carga sem danificar os mosfets e para um aquecimento ideal da carga.

Por exemplo, se a corrente de aquecimento de carga ideal for determinada em 10 amperes, então Rx pode ser calculado e dimensionado para restringir qualquer coisa acima desta corrente, e os mosfets devem ser selecionados para lidar com mais de 15 amperes.

Tudo isso pode exigir alguma experimentação, e Rx pode ser inicialmente mantido alto e então gradualmente reduzido até que a eficiência correta seja alcançada.

Resfriando a Bobina de Trabalho.

A bobina de trabalho pode ser construída usando um tubo de latão oco ou um tubo de cobre e resfriado bombeando água da torneira através dele ou, alternativamente, um ventilador de resfriamento pode ser empregado logo abaixo da bobina para sugar o calor da bobina da extremidade reversa do recinto. Outros métodos adequados também podem ser tentados pelo usuário.

Fonte de energia

A unidade de fonte de alimentação necessária para o aquecedor de indução explicado acima para laboratórios e lojas pode ser construída usando um transformador de 20 A e 12 V e retificando a saída usando um retificador de ponte de 30 A e um capacitor de 10.000 uF / 35 V.

A fonte de alimentação sem transformador pode ser inadequada para um aquecedor por indução, pois isso exigiria um circuito de 20 A smps, o que poderia ser extremamente caro.