DIYの強力な誘導ヒーター
誘導加熱器は、間違いなく鉄系金属、特に鉄金属を加熱する最も効率的な方法の1つです。 この誘導加熱器の最良の部分は、加熱する物体と物理的に接触する必要がないことです。
多くの誘導加熱キットがオンラインで入手できますが、誘導加熱の基本を学び、ハイエンドのものとまったく同じように見えて機能するものを構築したい場合は、誘導の方法を説明するため、この説明を続けてくださいヒーターが機能し、プロのように見える自分用に材料を調達することができます。
始めましょう...
ステップ1：誘導加熱の概念
金属を加熱する方法は複数あり、そのうちの1つは誘導加熱です。 メソッドの名前が示すように、熱は電気誘導を使用して材料内で生成されます。
周囲の磁場が絶えず変化するため、材料内で電気誘導が発生し、コイル内に配置された材料内に渦電流が誘導されます。 したがって、瞬時の加熱を引き起こし、その効果は、磁力に対する応答が高いため、鉄金属で最も顕著です。
ウィキペディアでより詳細な概要を取得できます。
//en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating
ステップ2：プリント基板とコンポーネント
私はバッテリー/電源を使用するので、直流によって誘導コイルで生成される磁場は定磁場であるため、誘導を生成するのに十分ではない12v DCの出力を提供します。 したがって、ここでのタスクは、このDC電圧を交流に変換し、誘導電流を生成することです。
そこで、周波数が20 KHzに近い方形波のAC出力を生成する発振器回路を設計しました。 この回路は、4つのIRF540 NチャネルMOSFETを使用して、電流を交互の方向に頻繁に切り替えます。 大量の電流を安全に処理するために、各チャネルで1組のMOSFETを使用しました。
大量の電流を処理するため、perfboardは間違いなく信頼できず、もちろん適切なオプションではありません。 そこで、信頼性の高いオプションであるプリント基板を選択することにしました。 それは高価なオプションのように聞こえるかもしれませんが、その考えを念頭に置いてJLCPCB.comに出会いました
これらの人々は、高品質のPCBを傑出した価格で提供しています。 私は誘導加熱用に10個のPCBを注文しました。最初の注文として、これらの人たちはドアステップでの送料を含むわずか2ドルですべてを提供しています。
あなたが写真で見ることができるように、品質は最高です。 だから彼らのウェブサイトをチェックしてください。
ステップ3：PCBの注文
PCBを注文するプロセスは静かでシンプルです。 まず、jlcpcb.comにアクセスする必要があります。 インスタント見積もりを取得するために必要なことは、PCBのガーバーファイルをアップロードすることです。アップロードが完了したら、以下のオプションを使用できます。
また、このステップでPCB用のGerberファイルを追加しましたので、必ずチェックしてください。
添付ファイル
ステップ4：補完部品
私は、抵抗器といくつかのダイオードを含む小さな相補的な部品でPCBを組み立て始めました。
R1、R2は10k抵抗です。 R3とR4は220Ωの抵抗です。
D1とD2はUF4007ダイオードです（UFはUltra Fastを表します）。爆発するため、1N4007ダイオードと交換しないでください。 D3とD4はツェナーダイオード1N821です。
正しいコンポーネントを正しい場所に配置し、PCBに示されているように正しい方向にダイオードを配置してください。
ステップ5：MOSFET
大量の電流ドレインを処理するために、NチャネルMOSFETを使用することにしました。 両側にIRF540N MOSFETのペアを使用しました。 それらはそれぞれ、100 Vdsおよび最大33アンペアの連続電流ドレインで駆動されます。 この誘導ヒーターに15VDCで電力を供給するため、100 Vdsは過剰に聞こえるかもしれませんが、実際には、高速スイッチング中に生成されるスパイクが簡単にこれらの制限に達することはありません。 さらに高いVdsラットングを使用することをお勧めします。
余分な熱を放散するために、それぞれにアルミニウム製のヒートシンクを取り付けました。
ステップ6：コンデンサー
コンデンサは、望ましい出力周波数を維持するために重要な役割を果たします。誘導加熱の場合は、ほぼ20KHzが推奨されます。 この出力周波数は、誘導と静電容量の組み合わせの結果です。 したがって、LC周波数計算機を使用して、望ましい組み合わせを計算できます。
より多くの静電容量を持つのは良いことですが、出力周波数を20KHzに近づける必要があることに常に留意してください。
そこで、WIMA MKS 400VAC 0.33uf無極性コンデンサを使用することにしました。 実際には、これらのコンデンサの高電圧がラテリングするのを見つけることができなかったため、後者は膨張し、800VACでラテットされる他の無極性コンデンサと交換する必要がありました。
それらの2つが並列に接続されています。
ステップ7：インダクタ
高電流インダクタを見つけるのは難しいので、自分で作ることにしました。 次の寸法の古いコンピュータースクラップから古いフェライトコアを入手しました。
外径：30mm
内径：18mm
幅：13mm
正確なサイズのフェライトコアを取得する必要はありませんが、ここでの目標は、ほぼ100マイクロヘンリーのインダクタンスを提供できるインダクタのペアを取得することです。 そのために、私は1.2mmの絶縁された銅線を使用して、それぞれが30ターンになるようにコイルを巻きました。 この構成では、必要なインダクタンスが生成されます。 コアとワイヤの間に隙間を空けることは推奨されないため、巻線はできるだけきつく締めてください。
インダクタを巻き付けた後、ワイヤの両端から絶縁コーティングを除去して、PCBにはんだ付けできるようにしました。
ステップ8：冷却ファン
MOSFETからの熱を逃がすために、ホットグルーを使用して12v PCファンをアルミ製ヒートシンクのすぐ上に取り付けました。 次に、ファンを入力端子に接続して、誘導加熱器に電力を供給するたびに、ファンが自動的に起動してMOSFETを冷却します。
15VDC電源を使用してこの誘導ヒーターに電力を供給するので、10 OHM 2ワットの抵抗を追加して、電圧を安全な制限まで下げました。
ステップ9：出力コイルのコネクタ
出力コイルを誘導加熱回路に接続するために、アングルグラインダーを使用してPCBにハッチのペアを作成しました。 後でXT60コネクタを分解して、出力端子にそのピンを使用しました。 これらのピンはそれぞれ、出力銅コイルの内側に押し込まれます。
ステップ10：誘導コイル
誘導コイルは、エアコンや冷蔵庫で一般的に使用される直径5mmの銅パイプを使用して作られています。 出力コイルを完全に巻くために、直径約1インチの厚紙ロールを使用しました。 出力ブレットコネクタに正確にフィットする幅のコイルを作成したコイルに8ターンを与えました。
コイルが曲がってしまう可能性があるため、コイルを辛抱強く巻いてください。 さらに、コイルの巻き付けが完了したら、2回連続して壁が接触していないことを確認してください。
このコイルには、3フィートの銅パイプが必要です。
ステップ11：電源
この誘導ヒーターに電力を供給するために、15Vの定格で最大130アンペアの電流を供給できるサーバー電源を使用します。 ただし、車のバッテリーやPCの電源など、どの12vソースでも使用できます。
入力は必ず正しい極性で接続してください。
ステップ12：最終結果
この誘導加熱器に15Vで電力を供給したので、コイル内に何も置かずに0.5アンペア近くの電流を引き込むことになります。 試運転のために、木製のネジを挿入しましたが、突然、熱くなったような匂いがし始めます。 消費電流も増加し始め、ネジをコイルに完全に挿入すると、ほぼ3アンペアの電流が流れるように見えます。 ほんの1分で赤熱します。
その後、コイル内にスクリュードライバーを挿入し、誘導加熱器は15vで5アンペア近くの電流を流し、合計75ワットの誘導加熱で赤熱に加熱しました。
全体的に、誘導加熱は鉄金属棒を効率的に加熱する良い方法であると思われ、他の方法と比較して危険性は低いです。
この加熱方法を使用して実行できる便利なことがたくさんあります。
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よろしく。
DIYキング
