Trong bài này, chúng ta tìm hiểu 2 mạch đốt nóng cảm ứng dễ chế tạo hoạt động với nguyên lý cảm ứng từ tần số cao để tạo ra cường độ nhiệt đáng kể trên một bán kính xác định nhỏ.
Các mạch điện bếp từ được thảo luận thực sự đơn giản và chỉ sử dụng một số thành phần thông thường chủ động và thụ động cho các hành động cần thiết.
Cập nhật: Bạn cũng có thể muốn tìm hiểu cách thiết kế bếp đun cảm ứng tùy chỉnh của riêng mình:
Thiết kế mạch sưởi cảm ứng - Hướng dẫn
Nguyên lý làm việc của lò sưởi cảm ứng
Lò sưởi cảm ứng là một thiết bị sử dụng từ trường tần số cao để đốt nóng một vật tải bằng sắt hoặc bất kỳ kim loại sắt từ nào thông qua dòng điện xoáy.
Trong quá trình này, các điện tử bên trong sắt không thể di chuyển nhanh bằng tần số, và điều này làm phát sinh dòng điện ngược trong kim loại được gọi là dòng điện xoáy. Sự phát triển của dòng điện xoáy cao này cuối cùng làm cho bàn là nóng lên.
Nhiệt lượng sinh ra tỷ lệ với hiện hànhhai x Sức cản của kim loại. Vì kim loại chịu tải được cho là được tạo thành từ sắt, chúng ta coi điện trở R của kim loại là sắt.
Nhiệt = Ihaix R (Sắt)
Điện trở suất của Sắt là: 97 nΩ · m
Nhiệt lượng trên cũng tỷ lệ thuận với tần số cảm ứng và đó là lý do tại sao máy biến áp dập sắt thông thường không được sử dụng trong các ứng dụng đóng cắt tần số cao, thay vào đó vật liệu ferit được sử dụng làm lõi.
Tuy nhiên ở đây nhược điểm trên được khai thác để thu nhiệt từ cảm ứng từ tần số cao.
Đề cập đến các mạch gia nhiệt cảm ứng được đề xuất bên dưới, chúng tôi thấy khái niệm sử dụng công nghệ chuyển mạch điện áp ZVS hoặc bằng không để kích hoạt MOSFET được yêu cầu.
Công nghệ đảm bảo độ nóng tối thiểu của các thiết bị làm cho hoạt động rất hiệu quả và hiệu quả.
Thêm vào đó, mạch tự cộng hưởng về bản chất tự động được đặt ở tần số cộng hưởng của cuộn dây và tụ điện kèm theo khá giống với mạch bình.
Sử dụng Royer Oscillator
Về cơ bản, mạch sử dụng bộ dao động Royer được đánh dấu bởi sự đơn giản và nguyên tắc hoạt động tự cộng hưởng.
Hoạt động của mạch có thể được hiểu theo những điểm sau:
- Khi nguồn được BẬT, dòng điện dương bắt đầu chạy từ hai nửa của cuộn dây làm việc về phía cống rãnh của các mosfet.
- Đồng thời, điện áp cung cấp cũng đến các cổng của mosfet làm chúng BẬT.
- Tuy nhiên do thực tế là không có hai mosfet hoặc bất kỳ thiết bị điện tử nào có thể có các thông số kỹ thuật dẫn chính xác giống nhau, cả hai mosfet không bật cùng nhau, thay vì một trong số chúng BẬT trước.
- Hãy tưởng tượng T1 bật ON trước. Khi điều này xảy ra, do dòng điện lớn chạy qua T1, điện áp cống của nó có xu hướng giảm xuống 0, do đó sẽ hút điện áp cổng của mosfet T2 khác thông qua diode schottky đi kèm.
- Ở đây, có vẻ như T1 có thể tiếp tục tiến hành và phá hủy chính nó.
- Tuy nhiên, đây là lúc mà mạch của xe tăng L1C1 bắt đầu hoạt động và đóng một vai trò quan trọng. Sự dẫn truyền đột ngột của T1 làm cho một xung sin tăng vọt và xẹp xuống ở cống của T2. Khi xung sin sụp đổ, nó làm khô điện áp cổng của T1 và tắt nó. Điều này dẫn đến sự gia tăng điện áp tại đầu ra của T1, cho phép khôi phục điện áp cổng cho T2. Bây giờ, đến lượt T2 tiến hành, T2 hiện dẫn, kích hoạt một kiểu lặp lại tương tự đã xảy ra cho T1.
- Chu kì này tiếp tục nhanh dần đều làm cho mạch dao động với tần số cộng hưởng của mạch bình LC. Sự cộng hưởng tự động điều chỉnh đến điểm tối ưu tùy thuộc vào mức độ khớp các giá trị LC.
Tuy nhiên, nhược điểm chính của thiết kế là nó sử dụng một cuộn dây ở giữa làm biến áp, điều này làm cho việc thực hiện cuộn dây phức tạp hơn một chút. Tuy nhiên, vòi trung tâm cho phép tác động kéo đẩy hiệu quả qua cuộn dây chỉ thông qua một vài thiết bị hoạt động như mosfet.
Có thể thấy, có các điốt chuyển mạch tốc độ cao hoặc phục hồi nhanh được kết nối qua cổng / nguồn của mỗi mosfet.
Các điốt này thực hiện chức năng quan trọng là xả điện dung cổng của các mosfet tương ứng trong trạng thái không dẫn điện của chúng, do đó làm cho hoạt động chuyển mạch nhanh chóng và nhanh chóng.
Cách thức hoạt động của ZVS
Như chúng ta đã thảo luận trước đó, mạch sưởi cảm ứng này hoạt động bằng công nghệ ZVS.
ZVS là viết tắt của chuyển mạch điện áp bằng không, có nghĩa là, các mosfet trong mạch chuyển đổi BẬT khi chúng có dòng điện tối thiểu hoặc dòng điện hoặc dòng điện bằng không tại cống của chúng, chúng ta đã học được điều này từ giải thích trên.
Điều này thực sự giúp các mosfet BẬT một cách an toàn và do đó tính năng này trở nên rất thuận lợi cho các thiết bị.
Tính năng này có thể được so sánh với sự dẫn xuyên không đối với triac trong mạch nguồn AC.
Do tính chất này, các mosfet trong mạch cộng hưởng tự ZVS như thế này yêu cầu các bộ tản nhiệt nhỏ hơn nhiều và có thể hoạt động ngay cả với tải lớn lên đến 1 kva.
Bản chất là cộng hưởng, tần số của mạch phụ thuộc trực tiếp vào độ tự cảm của cuộn dây làm việc L1 và tụ điện C1.
Tần suất có thể được tính bằng công thức sau:
f = 1 / (2π * √ [ L * C] )
Ở đâu f là tần số, được tính bằng Hertz
L là độ tự cảm của Cuộn dây sưởi ấm chính L1, được trình bày trong Henries
và C là điện dung của tụ điện C1 tính bằng Farads
MOSFETs
Bạn có thể dùng IRF540 như các mosfet được đánh giá tốt ở 110V, 33amps. Các tấm tản nhiệt có thể được sử dụng cho chúng, mặc dù nhiệt tạo ra không đến mức đáng lo ngại, nhưng tốt hơn là nên gia cố chúng trên kim loại hấp thụ nhiệt. Tuy nhiên, có thể sử dụng bất kỳ MOSFET kênh N được xếp hạng thích hợp nào khác, không có hạn chế cụ thể nào cho việc này.
Cuộn cảm hoặc cuộn cảm được kết hợp với cuộn dây nóng chính (cuộn dây làm việc) là một loại cuộn cảm giúp loại bỏ bất kỳ sự xâm nhập nào có thể có của nội dung tần số cao vào nguồn điện và cũng để hạn chế dòng điện đến giới hạn an toàn.
Giá trị của cuộn cảm này phải cao hơn nhiều so với cuộn dây làm việc. 2mH nói chung là khá đủ cho mục đích này. Tuy nhiên, nó phải được chế tạo bằng cách sử dụng dây đo cao để tạo điều kiện cho dải dòng điện cao chạy qua nó một cách an toàn.
Mạch xe tăng
C1 và L1 tạo thành mạch bể ở đây để chốt tần số cộng hưởng cao dự kiến. Một lần nữa, chúng cũng phải được đánh giá để chịu được cường độ cao của dòng điện và nhiệt.
Ở đây chúng ta có thể thấy sự kết hợp của tụ điện PP kim loại hóa 330nF / 400V.
1) Máy sưởi cảm ứng mạnh mẽ sử dụng Khái niệm trình điều khiển Mazzilli
Thiết kế đầu tiên được giải thích dưới đây là khái niệm cảm ứng ZVS hiệu quả cao dựa trên lý thuyết trình điều khiển Mazilli phổ biến.
Nó sử dụng một cuộn dây làm việc duy nhất và một cuộn dây giới hạn hai dòng điện. Cấu hình này tránh được sự cần thiết của một vòi trung tâm từ cuộn dây làm việc chính, do đó làm cho hệ thống làm nóng tải cực kỳ hiệu quả và nhanh chóng với kích thước lớn. Cuộn dây sưởi làm nóng tải thông qua một hành động kéo đẩy toàn cầu
Mô-đun thực sự có sẵn trực tuyến và có thể dễ dàng mua với chi phí rất hợp lý.
Sơ đồ mạch cho thiết kế này có thể được nhìn thấy dưới đây:
Sơ đồ ban đầu có thể được chứng kiến trong hình ảnh sau:
Nguyên lý làm việc là cùng một công nghệ ZVS, sử dụng hai MOSFET công suất cao. Đầu vào nguồn cung cấp có thể là bất kỳ thứ gì trong khoảng từ 5V đến 12V và dòng điện từ 5 ampe đến 20 ampe tùy thuộc vào tải được sử dụng.
Công suất đầu ra
Công suất đầu ra từ thiết kế trên có thể cao tới 1200 watt, khi điện áp đầu vào được nâng lên đến 48V và dòng điện lên đến 25 ampe.
Ở mức này, nhiệt tạo ra từ cuộn dây làm việc có thể đủ cao để làm tan chảy một bu lông dày 1 cm trong vòng một phút.
Kích thước cuộn làm việc
Video Demo
https://youtu.be/WvV0m8iA6bM2) Lò sưởi cảm ứng sử dụng cuộn dây trung tâm Tap Work Coil
Ý tưởng thứ hai này cũng là một lò sưởi cảm ứng ZVS, nhưng sử dụng phân nhánh trung tâm cho cuộn dây làm việc, có thể kém hiệu quả hơn một chút so với thiết kế trước đó. L1, là phần tử quan trọng nhất của toàn bộ mạch. Nó phải được chế tạo bằng dây đồng cực dày để có thể chịu được nhiệt độ cao trong các hoạt động cảm ứng.
Tụ điện như đã thảo luận ở trên phải được kết nối lý tưởng nhất có thể với các cực L1. của ông là quan trọng để duy trì tần số cộng hưởng ở tần số 200kHz xác định.
Thông số kỹ thuật cuộn dây làm việc chính
Đối với cuộn dây nóng cảm ứng L1, nhiều dây đồng 1mm có thể được quấn song song hoặc theo hai cách tương tự để tản dòng điện hiệu quả hơn gây ra nhiệt thấp hơn trong cuộn dây.
Ngay cả sau khi làm như vậy, cuộn dây có thể bị quá nhiệt và có thể bị biến dạng do đó, do đó có thể thử một phương pháp quấn dây thay thế.
Trong phương pháp này, chúng tôi cuộn nó ở dạng hai cuộn dây riêng biệt được nối ở tâm để có được vòi trung tâm cần thiết.
Trong phương pháp này, có thể thử ít lượt hơn để giảm trở kháng của cuộn dây và do đó tăng khả năng xử lý dòng điện của nó.
Ngược lại, điện dung cho sự sắp xếp này có thể tăng lên để kéo tần số cộng hưởng xuống một cách tương ứng.
Tụ điện bể:
Trong tất cả 330nF x 6 có thể được sử dụng để đạt được khoảng 2uF thuần điện dung.
Cách gắn tụ điện vào cuộn dây làm việc cảm ứng
Hình ảnh sau đây cho thấy phương pháp chính xác để gắn các tụ điện song song với các đầu cuối của cuộn dây đồng, tốt nhất là thông qua một PCB có kích thước tốt.
Danh sách bộ phận cho mạch lò sưởi cảm ứng hoặc mạch tấm nóng cảm ứng ở trên
- R1, R2 = 330 ohms 1/2 watt
- D1, D2 = FR107 hoặc BA159
- T1, T2 = IRF540
- C1 = 10.000uF / 25V
- C2 = 2uF / 400V được thực hiện bằng cách gắn song song các mũ 6nos 330nF / 400V được hiển thị bên dưới
- D3 ---- D6 = 25 điốt amp
- IC1 = 7812
- L1 = 2mm quấn ống đồng thau như thể hiện trong các bức ảnh sau, đường kính có thể ở bất kỳ đâu gần 30mm (đường kính trong của cuộn dây)
- Cuộn cảm L2 = 2mH được làm bằng cách quấn dây điện từ 2mm trên bất kỳ thanh ferit thích hợp nào
- TR1 = 0-15V / 20amps
- NGUỒN ĐIỆN: Sử dụng nguồn điện một chiều 15V 20 amp được quy định.
Sử dụng bóng bán dẫn BC547 thay cho điốt tốc độ cao
Trong sơ đồ mạch lò sưởi cảm ứng ở trên, chúng ta có thể thấy các cổng MOSFETs bao gồm các điốt phục hồi nhanh, có thể khó có được ở một số vùng của đất nước.
Một giải pháp thay thế đơn giản cho điều này có thể là ở dạng bóng bán dẫn BC547 được kết nối thay vì điốt như được hiển thị trong sơ đồ sau.
Các bóng bán dẫn sẽ thực hiện chức năng tương tự như điốt vì BC547 có thể hoạt động tốt ở tần số 1Mhz.
Một thiết kế DIY đơn giản khác
Sơ đồ sau cho thấy một thiết kế đơn giản khác, tương tự như trên, có thể được thi công nhanh chóng tại nhà để triển khai hệ thống sưởi cảm ứng cá nhân.
Danh sách các bộ phận
- R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
- R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
- D1, D2 = BA159 hoặc FR107
- Điốt zener Z1, Z2 = 12V, 1/2 watt
- Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet trên tản nhiệt
- C1 = 0,33uF / 400V hoặc 3 no 0,1uF / 400V song song
- L1, L2, như được hiển thị trong các hình ảnh sau:
- L2 được tận dụng từ bất kỳ bộ nguồn máy tính ATX cũ nào.
L2 được xây dựng như thế nào
Sửa đổi thành Dụng cụ nấu ăn đĩa nóng
Các phần trên đã giúp chúng ta tìm hiểu một mạch lò sưởi cảm ứng đơn giản sử dụng một cuộn dây giống như lò xo, tuy nhiên cuộn dây này không thể được sử dụng để nấu thức ăn và cần một số sửa đổi nghiêm túc.
Phần sau của bài viết giải thích, làm thế nào ý tưởng trên có thể được sửa đổi và sử dụng giống như một mạch làm nóng dụng cụ nấu bếp cảm ứng nhỏ đơn giản hoặc một mạch kadai cảm ứng.
Thiết kế là một thiết kế công nghệ thấp, công suất thấp và có thể không ngang bằng với các thiết bị thông thường. Mạch do ông Dipesh Gupta yêu cầu
Thông số kỹ thuật
Quý ngài,
Tôi đã đọc bài viết của bạn về Mạch đun nóng cảm ứng đơn giản - Mạch điện bếp từ và rất vui khi biết rằng có những người sẵn sàng giúp những người trẻ như chúng tôi làm điều gì đó ....
Thưa ông, tôi đang cố gắng hiểu cách làm việc và cố gắng phát triển một kadai cảm ứng cho riêng mình ... Xin vui lòng giúp tôi hiểu thiết kế vì tôi rất giỏi trong lĩnh vực điện tử
Tôi muốn phát triển một cảm ứng để làm nóng một kadai đường kính 20 inch với tần số 10khz với chi phí rất thấp !!!
Tôi đã xem sơ đồ và bài viết của bạn nhưng hơi bối rối về
- 1. Máy biến áp sử dụng
- 2. Cách làm L2
- 3. Và bất kỳ thay đổi nào khác trong mạch cho tần số 10 đến 20 kHz với dòng điện 25ams
Vui lòng giúp tôi ngay khi có thể .. Nó sẽ được trợ giúp đầy đủ nếu bạn có thể cung cấp chi tiết các thành phần chính xác cần thiết .. PlzzVà cuối cùng bạn đã đề cập đến việc sử dụng POWER SUPPLY: Sử dụng nguồn điện DC 15V 20 amp được quy định. Nó được sử dụng ở đâu….
Cảm ơn
Dipesh gupta
Thiết kế
Thiết kế mạch kadai cảm ứng được đề xuất được trình bày ở đây chỉ dành cho mục đích thử nghiệm và có thể không phục vụ như các đơn vị thông thường. Nó có thể được sử dụng để pha một tách trà hoặc nấu một món trứng tráng nhanh chóng và không cần mong đợi gì hơn.
Mạch được đề cập ban đầu được thiết kế để làm nóng thanh sắt giống như các vật thể chẳng hạn như đầu bu lông. kim loại tuốc nơ vít, vv, tuy nhiên với một số sửa đổi, mạch tương tự có thể được áp dụng để làm nóng chảo kim loại hoặc bình có đế lồi như 'kadai'.
Để thực hiện những điều trên, mạch gốc sẽ không cần bất kỳ sửa đổi nào, ngoại trừ cuộn dây làm việc chính sẽ cần được tinh chỉnh một chút để tạo thành một hình xoắn ốc phẳng thay vì sắp xếp như lò xo.
Ví dụ, để chuyển đổi thiết kế thành một dụng cụ nấu bếp cảm ứng để hỗ trợ các bình có đáy lồi như kadai, cuộn dây phải được chế tạo thành hình cầu-xoắn như trong hình bên dưới:
Sơ đồ sẽ giống như được giải thích trong sevction ở trên của tôi, về cơ bản là một thiết kế dựa trên Royer, như được hiển thị ở đây:
Thiết kế cuộn xoắn ốc
L1 được chế tạo bằng cách sử dụng 5 đến 6 vòng ống đồng 8mm thành hình cầu-xoắn như hình trên để chứa một bát thép nhỏ ở giữa.
Cuộn dây cũng có thể được nén phẳng thành dạng xoắn ốc nếu một chảo thép nhỏ được dùng làm dụng cụ nấu nướng như hình dưới đây:
Thiết kế cuộn dây giới hạn hiện tại
L2 có thể được chế tạo bằng cách quấn một sợi dây đồng tráng men siêu dày 3mm trên một thanh ferit dày, số vòng phải được thử nghiệm cho đến khi đạt được giá trị 2mH trên các đầu nối của nó.
TR1 có thể là một máy biến áp 20V 30amp hoặc một bộ nguồn SMPS.
Thực tế mạch điện cảm ứng khá cơ bản với thiết kế của nó và không cần giải thích nhiều, một số điều cần chú ý như sau:
Tụ cộng hưởng phải tương đối gần hơn với cuộn dây làm việc chính L1 và phải được thực hiện bằng cách kết nối song song khoảng 10nos 0,22uF / 400V. Các tụ điện phải là loại polyester không phân cực và được kim loại hóa.
Mặc dù thiết kế có thể trông khá đơn giản, nhưng việc tìm kiếm vòi trung tâm trong thiết kế quấn xoắn ốc có thể gây ra một số vấn đề đau đầu vì cuộn dây xoắn ốc sẽ có bố cục không đối xứng nên khó xác định chính xác vòi trung tâm cho mạch.
Nó có thể được thực hiện bằng một số thử nghiệm và sai sót hoặc bằng cách sử dụng đồng hồ đo LC.
Một vòi trung tâm đặt sai vị trí có thể buộc mạch hoạt động bất thường hoặc tạo ra sự phát nhiệt không đồng đều của các mosfet, hoặc toàn bộ mạch có thể không dao động trong tình huống xấu nhất.
Tài liệu tham khảo: Wikipedia
Một cặp: Mạch phát TV đơn giản Tiếp theo: Mạch Khuếch Đại Class D Dùng IC 555
