2 Sirkuit Pemanas Induksi Sederhana - Cooker Hot Plate

Dalam posting ini kita belajar 2 mudah untuk membangun sirkuit pemanas induksi yang bekerja dengan prinsip-prinsip induksi magnetik frekuensi tinggi untuk menghasilkan sejumlah besar panas dalam radius yang ditentukan kecil.

Sirkuit kompor induksi yang dibahas benar-benar sederhana dan hanya menggunakan beberapa komponen biasa aktif dan pasif untuk tindakan yang diperlukan.

Memperbarui: Anda mungkin juga ingin mempelajari cara merancang kompor tanam pemanas induksi Anda sendiri:
Mendesain Sirkuit Pemanas Induksi - Tutorial

Prinsip Kerja Pemanas Induksi

Pemanas induksi adalah perangkat yang menggunakan medan magnet frekuensi tinggi untuk memanaskan beban besi atau logam feromagnetik melalui arus eddy.

Selama proses ini elektron di dalam besi tidak dapat bergerak secepat frekuensi, dan ini menimbulkan arus balik dalam logam yang disebut arus eddy. Perkembangan arus pusar yang tinggi ini pada akhirnya menyebabkan setrika menjadi panas.

Panas yang dihasilkan sebanding dengan arus^dua x perlawanan dari logam. Karena beban logam seharusnya terbuat dari besi, kami mempertimbangkan resistansi R untuk besi logam tersebut.

Panas = I^duax R (Besi)

Tahanan Besi adalah: 97 nΩ · m

Panas di atas juga berbanding lurus dengan frekuensi yang diinduksi dan itulah mengapa transformator stempel besi biasa tidak digunakan dalam aplikasi switching frekuensi tinggi, sebagai gantinya bahan ferit digunakan sebagai inti.

Namun di sini kekurangan di atas dimanfaatkan untuk memperoleh panas dari induksi magnetik frekuensi tinggi.

Mengacu pada rangkaian pemanas induksi yang diusulkan di bawah ini, kami menemukan konsep yang memanfaatkan teknologi switching ZVS atau tegangan nol untuk pemicu yang diperlukan dari MOSFET.

Teknologi ini memastikan pemanasan minimum perangkat sehingga pengoperasiannya sangat efisien dan efektif.

Selanjutnya untuk menambahkan, rangkaian yang beresonansi sendiri secara alami secara otomatis mendapat set pada frekuensi resonansi dari koil dan kapasitor yang terpasang cukup identik dengan rangkaian tangki.

Menggunakan Osilator Royer

Rangkaian ini pada dasarnya menggunakan osilator Royer yang ditandai dengan kesederhanaan dan prinsip pengoperasian self-resonant.

Fungsi rangkaian dapat dipahami dengan poin-poin berikut:

1. Ketika daya dinyalakan, arus positif mulai mengalir dari dua bagian kumparan kerja menuju saluran pembuangan MOSFET.
2. Pada saat yang sama, tegangan suplai juga mencapai gerbang MOSFET yang menyalakannya.
3. Namun karena fakta bahwa tidak ada dua MOSFET atau perangkat elektronik apa pun yang dapat memiliki spesifikasi konduksi yang persis sama, kedua MOSFET tidak menyala bersamaan, melainkan salah satunya AKTIF terlebih dahulu.
4. Bayangkan T1 menyala dulu. Ketika ini terjadi, karena arus deras yang mengalir melalui T1, tegangan drainnya cenderung turun ke nol, yang pada gilirannya menyedot tegangan gerbang MOSFET T2 lainnya melalui dioda schottky yang terpasang.
5. Di sini, tampaknya T1 mungkin terus melakukan dan menghancurkan dirinya sendiri.
6. Namun, inilah momen ketika rangkaian tangki L1C1 beraksi dan memainkan peran penting. Konduksi T1 yang tiba-tiba menyebabkan denyut sinus melonjak dan runtuh di saluran pembuangan T2. Ketika pulsa sinus runtuh, itu mengeringkan tegangan gerbang T1, dan mematikannya. Hal ini menghasilkan kenaikan tegangan pada drain T1, yang memungkinkan tegangan gerbang untuk memulihkan T2. Sekarang, giliran T2 untuk berjalan, T2 sekarang berjalan, memicu pengulangan serupa yang terjadi untuk T1.
7. Siklus ini sekarang berlanjut dengan cepat yang menyebabkan rangkaian berosilasi pada frekuensi resonansi rangkaian tangki LC. Resonansi secara otomatis menyesuaikan ke titik optimal tergantung pada seberapa baik kecocokan nilai LC.

Namun kelemahan utama dari desain ini adalah ia menggunakan kumparan keran pusat sebagai trafo, yang membuat implementasi belitan sedikit lebih rumit. Namun ketukan tengah memungkinkan efek tarikan dorong yang efisien di atas kumparan hanya melalui beberapa perangkat aktif seperti MOSFET.

Seperti yang dapat dilihat, ada pemulihan cepat atau dioda switching kecepatan tinggi yang terhubung melintasi gerbang / sumber setiap MOSFET.

Dioda ini melakukan fungsi penting untuk melepaskan kapasitansi gerbang dari masing-masing MOSFET selama status non-konduksi mereka sehingga membuat operasi switching cepat dan cepat.

Bagaimana ZVS Bekerja

Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, rangkaian pemanas induksi ini bekerja dengan menggunakan teknologi ZVS.

ZVS adalah singkatan dari zero voltage switching, yang berarti, mosfets di rangkaian sakelar ON ketika mereka memiliki arus minimum atau jumlah arus atau nol di salurannya, kita telah mempelajari ini dari penjelasan di atas.

Ini benar-benar membantu MOSFET untuk AKTIF dengan aman dan dengan demikian fitur ini menjadi sangat menguntungkan untuk perangkat.

Fitur ini dapat dibandingkan dengan konduksi zero crossing untuk triac di sirkuit listrik AC.

Karena sifat ini, MOSFET di sirkuit resonan diri ZVS seperti ini memerlukan heatsink yang jauh lebih kecil dan dapat bekerja bahkan dengan beban besar hingga 1 kva.

Menjadi resonan secara alami, frekuensi rangkaian secara langsung bergantung pada induktansi kumparan kerja L1 dan kapasitor C1.

Frekuensi dapat dihitung dengan rumus berikut:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Dimana f adalah frekuensi, dihitung dalam Hertz
L adalah induktansi dari Main Heating Coil L1, disajikan di Henries
dan C adalah kapasitansi kapasitor C1 dalam Farad

MOSFET

Kamu bisa gunakan IRF540 sebagai mosfets yang memiliki rating baik 110V, 33amps. Heatsink dapat digunakan untuk mereka, meskipun panas yang dihasilkan tidak terlalu mengkhawatirkan, namun tetap lebih baik untuk memperkuatnya pada logam penyerap panas. Namun, MOSFET saluran N dengan peringkat yang sesuai dapat digunakan, tidak ada batasan khusus untuk ini.

Induktor atau induktor yang terkait dengan koil pemanas utama (koil kerja) adalah sejenis choke yang membantu menghilangkan kemungkinan masuknya konten frekuensi tinggi ke catu daya dan juga untuk membatasi arus ke batas aman.

Nilai induktor ini harus jauh lebih tinggi dibandingkan dengan koil kerja. Sebuah 2mH umumnya cukup untuk tujuan tersebut. Namun itu harus dibangun menggunakan kabel pengukur tinggi untuk memfasilitasi jangkauan arus tinggi yang melewatinya dengan aman.

Sirkuit Tangki

C1 dan L1 merupakan rangkaian tangki di sini untuk penguncian frekuensi resonansi tinggi yang dimaksudkan. Sekali lagi ini juga harus dinilai untuk menahan besarnya arus dan panas.

Di sini kita dapat melihat penggabungan kapasitor PP metalisasi 330nF / 400V.

1) Pemanas Induksi Kuat menggunakan Konsep Pengemudi Mazzilli

Desain pertama yang dijelaskan di bawah ini adalah konsep induksi ZVS yang sangat efisien berdasarkan teori driver Mazilli yang populer.

Ini menggunakan kumparan kerja tunggal dan dua kumparan pembatas arus. Konfigurasi tersebut menghindari kebutuhan center tap dari kumparan kerja utama sehingga membuat sistem sangat efektif dan pemanasan beban yang cepat dengan dimensi yang tangguh. Koil pemanas memanaskan beban melalui aksi tarik dorong jembatan penuh

Modul ini sebenarnya tersedia secara online dan dapat dengan mudah dibeli dengan harga yang terjangkau.

Diagram rangkaian untuk perancangan ini dapat dilihat dibawah ini:

Diagram aslinya dapat disaksikan pada gambar berikut:

Prinsip kerjanya adalah teknologi ZVS yang sama, menggunakan dua MOSFET daya tinggi. Input suplai dapat berupa apa saja antara 5V dan 12V, dan arus dari 5 amp hingga 20 amp tergantung pada beban yang digunakan.

Output Daya

Output daya dari desain di atas dapat mencapai 1200 watt, ketika tegangan input dinaikkan hingga 48V, dan arus hingga 25 amp.

Pada tingkat ini panas yang dihasilkan dari koil kerja bisa cukup tinggi untuk melelehkan baut setebal 1 cm dalam satu menit.

Dimensi Kerja Coil

Video Demo

2) Pemanas Induksi menggunakan Center Tap Work Coil

Konsep kedua ini juga merupakan pemanas induksi ZVS, tetapi menggunakan percabangan tengah untuk koil kerja, yang mungkin sedikit kurang efisien dibandingkan dengan desain sebelumnya. L1, yang merupakan elemen terpenting dari keseluruhan sirkuit. Itu harus dibangun dengan menggunakan kabel tembaga yang sangat tebal sehingga dapat menahan suhu tinggi selama operasi induksi.

Kapasitor seperti yang dibahas di atas harus dihubungkan secara ideal sedekat mungkin ke terminal L1. Ini penting untuk mempertahankan frekuensi resonansi pada frekuensi 200kHz yang ditentukan.

Spesifikasi Kumparan Kerja Utama

Untuk kumparan pemanas induksi L1, banyak kawat tembaga 1mm yang mungkin dililitkan secara paralel atau dengan cara ganda untuk menghilangkan arus secara lebih efektif sehingga menghasilkan panas yang lebih rendah di dalam kumparan.

Bahkan setelah ini kumparan dapat mengalami panas yang ekstrim, dan dapat berubah bentuk karena itu oleh karena itu metode alternatif penggulungan dapat dicoba.

Dalam metode ini kami memutarnya dalam bentuk dua kumparan terpisah yang digabungkan di tengah untuk memperoleh keran tengah yang diperlukan.

Dalam metode ini belokan yang lebih rendah dapat dicoba untuk mengurangi impedansi kumparan dan pada gilirannya meningkatkan kemampuan penanganan arusnya.

Kapasitansi untuk pengaturan ini dapat ditingkatkan secara kontras untuk menurunkan frekuensi resonansi secara proporsional.

Kapasitor Tangki:

Di semua 330nF x 6 dapat digunakan untuk memperoleh sekitar kapasitansi bersih 2uF.

Cara Memasang Kapasitor ke Coil Kerja Induksi

Gambar berikut menunjukkan metode yang tepat untuk memasang kapasitor secara paralel dengan terminal ujung kumparan tembaga, lebih disukai melalui PCB berdimensi baik.

Daftar bagian untuk rangkaian pemanas induksi di atas atau rangkaian pelat panas induksi

• R1, R2 = 330 ohm 1/2 watt
• D1, D2 = FR107 atau BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10.000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V dibuat dengan memasang tutup 6nos 330nF / 400V yang ditunjukkan di bawah ini secara paralel

• D3 ---- D6 = 25 amp dioda
• IC1 = 7812
• L1 = 2mm luka pipa kuningan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut, diameternya bisa mendekati 30mm (diameter internal kumparan)
• L2 = 2mH choke dibuat dengan menggulung kawat magnet 2mm pada batang ferit yang sesuai
• TR1 = 0-15V / 20amps
• POWER SUPPLY: Gunakan power supply 15V 20 amp DC yang diatur.

Menggunakan transistor BC547 sebagai pengganti dioda kecepatan tinggi

Pada diagram rangkaian pemanas induksi di atas kita dapat melihat gerbang MOSFET yang terdiri dari dioda pemulihan cepat, yang mungkin sulit diperoleh di beberapa bagian negara.

Alternatif sederhana untuk ini mungkin dalam bentuk transistor BC547 yang terhubung, bukan dioda seperti yang ditunjukkan pada diagarm berikut.

Transistor akan melakukan fungsi yang sama seperti dioda karena BC547 dapat beroperasi dengan baik pada frekuensi sekitar 1Mhz.

Desain DIY Sederhana lainnya

Skema berikut menunjukkan desain sederhana lainnya, mirip dengan di atas, yang dapat dibuat dengan cepat di rumah untuk menerapkan sistem pemanas induksi pribadi.

Daftar Bagian

• R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
• D1, D2 = BA159 atau FR107
• Z1, Z2 = 12V, dioda zener 1/2 watt
• Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet pada heatsink
• C1 = 0.33uF / 400V atau 3 nos 0.1uF / 400V secara paralel
• L1, L2, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:
• L2 diselamatkan dari catu daya komputer ATX lama.

Bagaimana L2 Dibangun

Memodifikasi menjadi Peralatan Masak Hot Plate

Bagian di atas membantu kita untuk mempelajari rangkaian pemanas induksi sederhana dengan menggunakan pegas seperti kumparan, namun kumparan ini tidak dapat digunakan untuk memasak makanan, dan perlu beberapa modifikasi serius.

Bagian artikel berikut menjelaskan, bagaimana ide di atas dapat dimodifikasi dan digunakan seperti rangkaian pemanas peralatan masak induksi kecil sederhana atau rangkaian kadai induksi.

Desainnya berteknologi rendah, desain daya rendah, dan mungkin tidak setara dengan unit konvensional. Sirkuit tersebut diminta oleh Bapak Dipesh Gupta

Spesifikasi teknis

Pak,

Saya telah membaca artikel Anda Sirkuit Pemanas Induksi Sederhana - Sirkuit Hot Plate Cooker Dan sangat senang menemukan bahwa ada orang yang siap membantu anak-anak muda seperti kita untuk melakukan sesuatu ....

Pak, saya mencoba memahami cara kerja dan mencoba mengembangkan induksi kadai untuk diri saya sendiri ... Pak tolong bantu saya memahami perancangan karena saya tidak begitu ahli dalam elektronik

Saya ingin mengembangkan induksi untuk memanaskan kadai dia 20 inci dengan frekuensi 10khz dengan biaya yang sangat rendah !!!

Saya melihat diagram dan artikel Anda tetapi agak bingung

• 1. Trafo yang digunakan
• 2. Cara membuat L2
• 3. Dan perubahan lainnya pada rangkaian untuk frekuensi 10 sampai 20 kHz dengan arus 25ams

Tolong bantu saya Pak sesegera mungkin .. Ini akan sangat membantu jika Anda dapat menyediakan dengan detail komponen yang tepat yang dibutuhkan .. PlzzAnd terakhir u telah menyebutkan untuk menggunakan POWER SUPPLY: Gunakan power supply DC 15V 20 amp yang diatur. Dimana itu digunakan ....

Terima kasih

Dipesh gupta

Desain

Rancangan rangkaian kadai induksi yang diusulkan yang disajikan di sini hanya untuk tujuan percobaan dan mungkin tidak berfungsi seperti unit konvensional. Ini dapat digunakan untuk membuat secangkir teh atau memasak telur dadar dengan cepat dan tidak lebih dari itu.

Rangkaian dimaksud pada awalnya dirancang untuk memanaskan batang besi seperti benda seperti kepala baut. logam obeng dll, namun dengan beberapa modifikasi, sirkuit yang sama dapat diterapkan untuk memanaskan panci atau wadah logam dengan alas cembung seperti 'kadai'.

Untuk menerapkan hal di atas, rangkaian asli tidak memerlukan modifikasi apa pun, kecuali kumparan kerja utama yang perlu diubah sedikit untuk membentuk spiral datar daripada pengaturan seperti pegas.

Sebagai contoh, untuk mengubah desain menjadi peralatan masak induksi sehingga mendukung bejana yang memiliki dasar cembung seperti kadai, kumparan harus dibuat menjadi bentuk heliks-bulat seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Skema akan sama seperti yang dijelaskan dalam sevction saya di atas, yang pada dasarnya adalah desain berbasis Royer, seperti yang ditunjukkan di sini:

Mendesain Helical Work Coil

L1 dibuat dengan menggunakan 5 sampai 6 putaran tabung tembaga 8mm menjadi berbentuk bola-heliks seperti gambar di atas untuk menampung mangkuk baja kecil di tengahnya.

Gulungan juga dapat dikompresi menjadi bentuk spiral jika panci baja kecil dimaksudkan untuk digunakan sebagai peralatan masak seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Merancang Coil Pembatas Saat Ini

L2 dapat dibuat dengan melilitkan kawat tembaga berenamel super setebal 3mm di atas batang ferit tebal, jumlah putaran harus dicoba sampai diperoleh nilai 2mH di seluruh terminalnya.

TR1 dapat berupa trafo 20V 30amp atau catu daya SMP.

Rangkaian pemanas induksi sebenarnya cukup basic dengan desainnya dan tidak membutuhkan banyak penjelasan, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut:

Kapasitor resonansi harus relatif lebih dekat ke koil kerja utama L1 dan harus dibuat dengan menghubungkan sekitar 10nos 0.22uF / 400V secara paralel. Kapasitor harus benar-benar jenis poliester non-polar dan metalized.

Meskipun desainnya mungkin terlihat cukup sederhana, menemukan center tap dalam desain spiral dapat menimbulkan sakit kepala karena spiral coil akan memiliki tata letak yang tidak simetris sehingga sulit untuk menemukan center tap yang tepat untuk rangkaian.

Ini bisa dilakukan dengan beberapa trial and error atau dengan menggunakan meteran LC.

Ketukan tengah yang salah lokasi dapat memaksa sirkuit untuk berfungsi secara tidak normal atau menghasilkan pemanasan mosfet yang tidak sama, atau seluruh sirkuit mungkin gagal berosilasi dalam situasi terburuk.

Referensi: Wikipedia