Aquecedor de indução poderoso DIY: 12 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Aquecedores por indução são definitivamente uma das formas mais eficientes de aquecer objetos de metal, especialmente metais ferrosos. A melhor parte deste aquecedor por indução é que você não precisa ter contato físico com o objeto a ser aquecido.

Existem muitos kits de aquecedores por indução disponíveis online, mas se você quiser aprender os fundamentos do aquecimento por indução e quiser construir um que se pareça e execute exatamente como um de última geração, continue lendo este instrutível, pois vou mostrar-lhe como uma indução aquecedor funciona e onde você pode obter seu material para construir um para você que pareça profissional.

Vamos começar…

Etapa 1: conceito por trás do aquecimento por indução

Existem vários métodos de aquecimento de metais, um dos quais é o aquecimento por indução. Como o nome do método se refere, o calor é gerado dentro do material por meio de indução elétrica.

A indução elétrica ocorre dentro do material à medida que o campo magnético ao seu redor muda continuamente, o que resulta na indução de correntes parasitas dentro do material que é colocado dentro da bobina. Causando assim aquecimento instantâneo e o efeito é mais proeminente em metais ferrosos, devido à sua maior resposta às forças magnéticas.

Você pode obter uma visão geral mais detalhada na Wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Etapa 2: Placa de circuito impresso e componentes

Já que vou usar uma bateria / fonte de alimentação que nos dá uma saída de 12 V DC que não é suficiente para produzir indução, já que o campo magnético produzido na bobina de indução devido à Corrente Contínua é um Campo Magnético Constante. Portanto, a tarefa aqui é converter essa tensão CC em corrente alternada que irá, assim, produzir indução.

Portanto, projetei um circuito oscilador que produz saída CA com onda quadrada de frequência de quase 20 KHz. O circuito usa quatro mosfets IRF540 N-Channel para alternar frequentemente a corrente na direção alternada. Para lidar com segurança com uma quantidade maior de correntes, usei um par de mosfets em cada canal.

Como vamos lidar com uma quantidade maior de correntes, um perfboard definitivamente não é confiável e, claro, não é uma opção legal. Então decidi ir com uma opção muito confiável que é uma placa de circuito impresso. Isso pode parecer uma opção cara, mas com esse pensamento em mente, me deparei com JLCPCB.com

Esses caras estão oferecendo PCB de alta qualidade a preços excelentes. Eu encomendei 10 PCBs para o aquecedor de indução e como o primeiro pedido, esses caras estão oferecendo tudo isso em apenas 2 $, incluindo o custo de envio na porta.

A qualidade é premium, como você pode ver nas fotos. Portanto, certifique-se de verificar o site deles.

Etapa 3: Solicitando PCB

O processo de pedido de PCB é bastante simples. Primeiro você precisa visitar jlcpcb.com. Para obter uma cotação instantânea, tudo o que você precisa fazer é enviar seu arquivo Gerber para os PCBs e depois que o upload for concluído, você pode usar a opção fornecida abaixo.

Também adicionei o arquivo Gerber para o PCB nesta etapa, portanto, verifique-o.

Etapa 4: Partes Complementares

Comecei a montar o PCB com pequenas peças complementares que incluem resistores e alguns diodos.

R1, R2 são resistores de 10k. R3 e R4 são resistores de 220 ohm.

D1 e D2 são diodos UF4007 (UF significa Ultra Fast), não os substitua por diodos 1N4007 porque eles explodirão. D3 e D4 são diodos zener 1N821.

Certifique-se de colocar o componente certo no lugar certo e também coloque os diodos na direção certa, conforme mostrado na placa de circuito impresso.

Etapa 5: MOSFETs

A fim de lidar com uma grande quantidade de drenos de corrente, decidi ir com MOSFETs N-Channel. Usei um par de MOSFET IRF540N de cada lado. Cada um deles é avaliado em 100 Vds e até 33 Amperes de dreno de corrente contínua. Já que vamos alimentar este aquecedor por indução com 15 VCC, 100 Vds pode soar como um exagero, mas na verdade não é, pois os picos gerados durante a comutação de alta velocidade podem facilmente pular até esses limites. Portanto, é melhor ir com uma avaliação de Vds ainda mais alta.

Para dissipar o excesso de calor, coloquei dissipadores de calor de alumínio em cada um deles.

Etapa 6: Capacitores

Os capacitores desempenham um papel importante para manter uma frequência de saída desejável, que no caso de aquecimento por indução é sugerido em cerca de 20KHz. Esta frequência de saída é o resultado da combinação de indução e capacitância. Portanto, você pode usar uma calculadora de frequência LC para calcular sua combinação desejável.

É bom ter mais capacitância, mas sempre tenha em mente que temos que obter a frequência de saída em algum lugar perto de 20KHz.

Então eu decidi ir com capacitores não polares WIMA MKS 400VAC 0.33uf. Na verdade, eu não consegui encontrar uma taxa de voltagem mais alta para esses capacitores, então eles aumentaram e tive que substituí-los por alguns outros capacitores não polares com taxa de 800 VCA.

Existem dois deles conectados em paralelo.

Etapa 7: Indutores

Como é difícil encontrar indutores de alta corrente, decidi construí-lo sozinho. Eu tenho um núcleo de ferrite antigo de sucata de computador antigo com as seguintes dimensões:

Diâmetro externo: 30 mm

Diâmetro interno: 18 mm

Largura: 13 mm

Não é necessário obter um núcleo de ferrite de tamanho exato, mas o objetivo aqui é obter um par de indutores que podem fornecer uma indutância de quase 100 Micro Henry. Para isso, usei fio de cobre isolado de 1,2 mm para enrolar as bobinas de modo que cada uma delas tivesse 30 voltas. Esta configuração está sujeita a produzir a indutância necessária. Certifique-se de fazer os enrolamentos o mais apertados possível, pois não é recomendado que haja mais folga entre o núcleo e o fio.

Depois de enrolar os indutores, removi os revestimentos isolados de ambas as extremidades do fio para que estejam prontos para serem soldados ao PCB.

Etapa 8: Ventilador de resfriamento

Para dissipar o calor dos MOSFETs, montei uma ventoinha de PC 12v logo acima dos dissipadores de calor de alumínio usando um pouco de cola quente. A ventoinha é então conectada aos terminais de entrada para que, sempre que você ligar o aquecedor por indução, as ventoinhas sejam ligadas automaticamente para resfriar os MOSFETs.

Como vou alimentar este aquecedor de indução com uma fonte de 15 VCC, adicionei um resistor de 10 OHM 2watts para diminuir a tensão até o limite seguro.

Etapa 9: Conectores para bobina de saída

Para conectar a bobina de saída ao circuito de aquecimento por indução, fiz um par de escotilhas no PCB usando uma rebarbadora. Mais tarde, quebrei um conector XT60 para usar seus pinos nos terminais de saída. Cada um desses pinos é encaixado dentro da bobina de cobre de saída.

Etapa 10: bobina de indução

A bobina de indução é feita com um tubo de cobre de 5 mm de diâmetro, comumente usado em condicionadores de ar e refrigeradores. Para enrolar a bobina de saída perfeitamente, usei um rolo de papelão medindo quase uma polegada de diâmetro. Eu dei 8 voltas para a bobina, o que criou uma largura da bobina para se encaixar exatamente nos conectores de bala de saída.

Certifique-se de enrolar a bobina com paciência, pois você pode entortar o tubo e amolgá-lo. Além disso, depois de terminar de enrolar a bobina, certifique-se de que não haja contato entre as paredes de duas voltas consecutivas.

Para esta bobina, você precisa de 3 metros de tubo de cobre.

Etapa 11: Fonte de alimentação

Para alimentar este aquecedor por indução, vou usar uma fonte de alimentação de servidor que está disponível para 15 V e pode fornecer até 130 Amps de corrente. Mas você pode usar qualquer fonte de 12v, como bateria de carro ou fonte de alimentação de PC.

Certifique-se de conectar a entrada com a polaridade correta.

Etapa 12: resultados finais

Quando liguei este aquecedor por indução a 15 V, ele começou a consumir cerca de 0,5 Amp de corrente sem nada colocado dentro da bobina. Para o teste, inseri um parafuso de madeira e de repente ele começa a cheirar como se estivesse esquentando. O consumo de corrente também começa a aumentar e com o parafuso totalmente inserido na bobina parece consumir quase 3 amperes de corrente. Em apenas um minuto, ele fica vermelho quente.

Mais tarde, inseri uma chave de fenda dentro da bobina e o aquecedor de indução a aqueceu até o vermelho com quase 5 amperes de consumo de corrente a 15v, o que totaliza 75 watts de aquecimento por indução.

No geral, o aquecimento por indução parece ser uma boa maneira de aquecer com eficiência uma haste de metal ferroso e é menos perigoso em comparação com outros métodos.

Existem muitas coisas úteis que podem ser feitas usando este método de aquecimento.

Se você gosta deste projeto, não se esqueça de visitar e se inscrever no meu canal do youtube para mais projetos futuros.

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

Cumprimentos.

DIY King