Dans cet article, nous apprenons 2 circuits de chauffage par induction faciles à construire qui fonctionnent avec des principes d'induction magnétique haute fréquence pour générer une quantité de chaleur substantielle sur un petit rayon spécifié.
Les circuits de cuisson à induction discutés sont vraiment simples et n'utilisent que quelques composants ordinaires actifs et passifs pour les actions requises.
Mettre à jour: Vous voudrez peut-être également apprendre à concevoir votre propre table de cuisson à induction personnalisée:
Conception d'un circuit de chauffage par induction - Tutoriel
Principe de fonctionnement de l'appareil de chauffage par induction
Un appareil de chauffage par induction est un appareil qui utilise un champ magnétique haute fréquence pour chauffer une charge de fer ou tout métal ferromagnétique par courant de Foucault.
Au cours de ce processus, les électrons à l'intérieur du fer sont incapables de se déplacer aussi vite que la fréquence, ce qui donne lieu à un courant inverse dans le métal appelé courant de Foucault. Ce développement de courants de Foucault élevés provoque finalement le réchauffement du fer.
La chaleur générée est proportionnelle à actueldeux X la résistance du métal. Puisque le métal de charge est censé être composé de fer, nous considérons la résistance R pour le fer métallique.
Chaleur = Ideuxx R (fer)
La résistivité du fer est: 97 nΩ · m
La chaleur ci-dessus est également directement proportionnelle à la fréquence induite et c'est pourquoi les transformateurs ordinaires estampés en fer ne sont pas utilisés dans les applications de commutation à haute fréquence, à la place des matériaux en ferrite sont utilisés comme noyaux.
Cependant, ici, l'inconvénient ci-dessus est exploité pour acquérir de la chaleur à partir d'une induction magnétique haute fréquence.
En se référant aux circuits de chauffage par induction proposés ci-dessous, nous trouvons le concept utilisant le ZVS ou la technologie de commutation à tension nulle pour le déclenchement requis des MOSFET.
La technologie garantit un chauffage minimum des appareils, ce qui rend l'opération très efficace et efficiente.
De plus, le circuit étant auto-résonnant par nature, obtient automatiquement des ensembles à la fréquence de résonance de la bobine et du condensateur attachés tout à fait identiques à un circuit de réservoir.
Utilisation de Royer Oscillator
Le circuit utilise fondamentalement un oscillateur Royer qui se caractérise par sa simplicité et son principe de fonctionnement auto-résonnant.
Le fonctionnement du circuit pourrait être compris avec les points suivants:
- Lors de la mise sous tension, un courant positif commence à circuler des deux moitiés de la bobine de travail vers les drains des mosfets.
- En même temps, la tension d'alimentation atteint également les portes des mosfets en les activant.
- Cependant, étant donné que deux mosfets ou aucun appareil électronique ne peuvent avoir des spécifications de conduction exactement similaires, les deux mosfets ne s'allument pas ensemble, mais l'un d'eux s'allume en premier.
- Imaginons que T1 s'allume en premier. Lorsque cela se produit, en raison du courant intense traversant T1, sa tension de drain a tendance à chuter à zéro, ce qui aspire à son tour la tension de grille de l'autre mosfet T2 via la diode Schottky attachée.
- Ici, il peut sembler que T1 pourrait continuer à se conduire et à se détruire.
- Cependant, c'est le moment où le circuit réservoir L1C1 entre en action et joue un rôle crucial. La conduction soudaine de T1 provoque un pic et un effondrement d'une impulsion sinusoïdale au drain de T2. Lorsque l'impulsion sinusoïdale s'effondre, elle assèche la tension de grille de T1 et la coupe. Il en résulte une élévation de la tension au drain de T1, qui permet à une tension de grille de se rétablir pour T2. Maintenant, c'est au tour de T2 de conduire, T2 effectue maintenant, déclenchant un type de répétition similaire qui s'est produit pour T1.
- Ce cycle se poursuit maintenant rapidement, ce qui fait osciller le circuit à la fréquence de résonance du circuit réservoir LC. La résonance s'ajuste automatiquement à un point optimal en fonction de l'adéquation des valeurs LC.
Cependant, le principal inconvénient de la conception est qu'elle utilise une bobine à prise centrale comme transformateur, ce qui rend la mise en œuvre de l'enroulement un peu plus délicate. Cependant, le robinet central permet un effet push pull efficace sur la bobine grâce à seulement quelques dispositifs actifs tels que les mosfets.
Comme on peut le voir, il y a des diodes de récupération rapide ou de commutation à haute vitesse connectées à travers la porte / source de chaque mosfet.
Ces diodes remplissent la fonction importante de décharge de la capacité de grille des mosfets respectifs pendant leurs états non conducteurs, rendant ainsi l'opération de commutation rapide et rapide.
Comment fonctionne ZVS
Comme nous l'avons vu précédemment, ce circuit de chauffage par induction fonctionne en utilisant la technologie ZVS.
ZVS signifie commutation de tension nulle, ce qui signifie que les mosfets du circuit s'allument lorsqu'ils ont un courant minimum ou une quantité de courant ou un courant nul à leurs drains, nous l'avons déjà appris de l'explication ci-dessus.
Cela aide en fait les mosfets à s'allumer en toute sécurité et cette fonctionnalité devient donc très avantageuse pour les appareils.
Cette caractéristique pourrait être comparée à la conduction de passage par zéro pour les triacs dans les circuits de secteur CA.
En raison de cette propriété, les mosfets dans les circuits auto-résonnants ZVS comme celui-ci nécessitent des dissipateurs beaucoup plus petits et peuvent fonctionner même avec des charges massives jusqu'à 1 kva.
Étant de nature résonnante, la fréquence du circuit est directement dépendante de l'inductance de la bobine de travail L1 et du condensateur C1.
La fréquence peut être calculée à l'aide de la formule suivante:
F = 1 / (2π * √ [ L * C] )
Où F est la fréquence, calculée en Hertz
L est l'inductance de la bobine de chauffage principale L1, présentée à Henries
et C est la capacité du condensateur C1 en Farads
Les MOSFET
Vous pouvez utiliser IRF540 comme les mosfets qui sont évalués à un bon 110V, 33 ampères. Des dissipateurs thermiques pourraient être utilisés pour eux, bien que la chaleur générée ne soit pas à un niveau inquiétant, mais il est toujours préférable de les renforcer sur des métaux absorbant la chaleur. Cependant, tout autre MOSFET à canal N correctement évalué peut être utilisé, il n'y a pas de restrictions spécifiques à cet égard.
L'inductance ou les inducteurs associés à la bobine de chauffage principale (bobine de travail) est une sorte de starter qui aide à éliminer toute entrée possible du contenu haute fréquence dans l'alimentation et également à limiter le courant à des limites de sécurité.
La valeur de cet inducteur doit être beaucoup plus élevée que celle de la bobine de travail. Un 2mH est généralement suffisant à cet effet. Cependant, il doit être construit à l'aide de fils de calibre élevé pour faciliter une plage de courant élevée à travers lui en toute sécurité.
Le circuit des réservoirs
C1 et L1 constituent ici le circuit réservoir pour le verrouillage à haute fréquence de résonance prévu. Encore une fois, ceux-ci doivent être évalués pour résister à des intensités élevées de courant et de chaleur.
Ici, nous pouvons voir l'incorporation d'un condensateur PP métallisé 330nF / 400V.
1) Chauffage par induction puissant utilisant un concept de pilote Mazzilli
La première conception expliquée ci-dessous est un concept d'induction ZVS très efficace basé sur la théorie populaire du conducteur Mazilli.
Il utilise une seule bobine de travail et deux bobines de limitation de courant. La configuration évite le besoin d'un robinet central à partir de la bobine de travail principale, rendant ainsi le système de chauffage extrêmement efficace et rapide de la charge avec des dimensions formidables. La bobine de chauffage chauffe la charge grâce à une action push-pull à pont complet
Le module est actuellement disponible en ligne et peut être facilement acheté à un coût très raisonnable.
Le schéma de circuit pour cette conception peut être vu ci-dessous:
Le diagramme original peut être vu dans l'image suivante:
Le principe de fonctionnement est la même technologie ZVS, utilisant deux MOSFET haute puissance. L'entrée d'alimentation peut être comprise entre 5 V et 12 V, et un courant de 5 ampères à 20 ampères selon la charge utilisée.
Puissance de sortie
La puissance de sortie de la conception ci-dessus peut être aussi élevée que 1200 watts, lorsque la tension d'entrée est élevée jusqu'à 48 V, et le courant jusqu'à 25 ampères.
À ce niveau, la chaleur générée par la bobine de travail peut être suffisamment élevée pour faire fondre un boulon de 1 cm d'épaisseur en une minute.
Dimensions de la bobine de travail
Démo vidéo
https://youtu.be/WvV0m8iA6bM2) Appareil de chauffage par induction utilisant une bobine de travail à robinet central
Ce deuxième concept est également un appareil de chauffage par induction ZVS, mais utilise une bifurcation centrale pour la bobine de travail, qui peut être légèrement moins efficace par rapport à la conception précédente. Le L1, qui est l'élément le plus crucial de tout le circuit. Il doit être construit avec des fils de cuivre extrêmement épais pour qu'il supporte les températures élevées pendant les opérations d'induction.
Le condensateur tel que discuté ci-dessus doit être idéalement connecté aussi près que possible des bornes L1. Ceci est important pour maintenir la fréquence de résonance à la fréquence spécifiée de 200 kHz.
Spécifications de la bobine de travail principale
Pour la bobine de chauffage par induction Ll, de nombreux fils de cuivre de 1 mm peuvent être enroulés en parallèle ou de manière bifilaire afin de dissiper le courant plus efficacement, ce qui réduit la génération de chaleur dans la bobine.
Même après cela, la bobine pourrait être soumise à des chaleurs extrêmes et pourrait se déformer à cause de cela, par conséquent une méthode alternative de bobinage peut être essayée.
Dans cette méthode, nous l'enroulons sous la forme de deux bobines séparées jointes au centre pour acquérir la prise centrale requise.
Dans ce procédé, des tours plus petits peuvent être essayés pour réduire l'impédance de la bobine et à son tour augmenter sa capacité de gestion de courant.
La capacité pour cet agencement peut au contraire être augmentée afin de réduire proportionnellement la fréquence de résonance.
Condensateurs de réservoir:
En tout 330nF x 6 pourraient être utilisés pour acquérir une capacité nette de 2uF environ.
Comment attacher le condensateur à la bobine de travail d'induction
L'image suivante montre la méthode précise de fixation des condensateurs en parallèle avec les bornes terminales de la bobine de cuivre, de préférence à travers un PCB bien dimensionné.
Liste des pièces pour le circuit de chauffage par induction ou le circuit de plaque chauffante à induction ci-dessus
- R1, R2 = 330 ohms 1/2 watt
- D1, D2 = FR107 ou BA159
- T1, T2 = IRF540
- C1 = 10 000 uF / 25 V
- C2 = 2uF / 400V en attachant les bouchons 6nos 330nF / 400V illustrés ci-dessous en parallèle
- D3 ---- D6 = diodes de 25 ampères
- IC1 = 7812
- L1 = tuyau en laiton de 2 mm enroulé comme indiqué sur les photos suivantes, le diamètre peut être n'importe où près de 30 mm (diamètre interne des bobines)
- L2 = starter de 2mH fabriqué en enroulant un fil magnétique de 2 mm sur n'importe quelle tige de ferrite appropriée
- TR1 = 0-15 V / 20 ampères
- ALIMENTATION ÉLECTRIQUE: Utilisez une alimentation CC régulée de 15 V 20 A.
Utilisation de transistors BC547 à la place de diodes haute vitesse
Dans le schéma de circuit de chauffage par induction ci-dessus, nous pouvons voir les portes des MOSFET constituées de diodes de récupération rapide, ce qui peut être difficile à obtenir dans certaines régions du pays.
Une alternative simple à cela peut être sous la forme de transistors BC547 connectés à la place des diodes comme indiqué dans le diagarm suivant.
Les transistors rempliraient la même fonction que les diodes puisque le BC547 peut bien fonctionner autour des fréquences 1Mhz.
Une autre conception de bricolage simple
Le schéma suivant montre une autre conception simple, similaire à celle ci-dessus, qui peut être construite rapidement à la maison pour mettre en œuvre un système de chauffage par induction personnel.
Liste des pièces
- R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
- R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
- D1, D2 = BA159 ou FR107
- Z1, Z2 = 12 V, diodes Zener 1/2 watt
- Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet sur radiateur
- C1 = 0,33 uF / 400 V ou 3 nos 0,1 uF / 400 V en parallèle
- L1, L2, comme indiqué dans les images suivantes:
- L2 est récupéré de toute ancienne alimentation d'ordinateur ATX.
Comment L2 est construit
Modification en ustensiles de cuisson sur plaque chauffante
Les sections ci-dessus nous ont aidés à apprendre un circuit de chauffage à induction simple utilisant un ressort comme une bobine, mais cette bobine ne peut pas être utilisée pour cuire des aliments et nécessite de sérieuses modifications.
La section suivante de l'article explique comment l'idée ci-dessus peut être modifiée et utilisée comme un simple circuit de chauffage de petite batterie de cuisine à induction ou un circuit de kadai à induction.
La conception est une conception de basse technologie et de faible puissance, et peut ne pas être à la hauteur des unités conventionnelles. Le circuit a été demandé par M. Dipesh Gupta
Spécifications techniques
Monsieur,
J'ai lu votre article Circuit de chauffage à induction simple - Circuit de cuiseur à plaque chauffante Et j'étais très heureux de constater qu'il y a des gens prêts à aider les jeunes comme nous à faire quelque chose ....
Monsieur, j'essaie de comprendre le fonctionnement et j'essaie de développer un kadai à induction pour moi-même ... Monsieur, aidez-moi s'il vous plaît à comprendre la conception car je ne suis pas si bon en électronique
Je souhaite développer une induction pour chauffer un kadai de diamètre 20 pouces avec une fréquence de 10khz à un coût très bas !!!
J'ai vu vos schémas et votre article mais j'étais un peu confus à propos de
- 1. Transformateur utilisé
- 2. Comment faire L2
- 3. Et tout autre changement dans le circuit pour une fréquence de 10 à 20 kHz avec un courant de 25ams
S'il vous plaît, aidez-moi monsieur dès que possible .. Ce sera une aide complète si vous pouviez fournir les détails exacts des composants nécessaires .. PlzzAnd enfin vous aviez mentionné d'utiliser ALIMENTATION ÉLECTRIQUE: Utilisez une alimentation CC régulée 15V 20 ampères. Où est-il utilisé ...
Merci
Dipesh gupta
La conception
La conception de circuit kadai à induction proposée présentée ici est juste à des fins expérimentales et peut ne pas servir comme les unités conventionnelles. Il peut être utilisé pour préparer une tasse de thé ou cuire une omelette rapidement et il ne faut rien attendre de plus.
Le circuit référencé a été conçu à l'origine pour chauffer la tige de fer comme des objets tels qu'une tête de boulon. un tournevis en métal, etc., mais avec quelques modifications, le même circuit peut être appliqué pour chauffer des casseroles métalliques ou des récipients à base convexe comme un «kadai».
Pour mettre en œuvre ce qui précède, le circuit d'origine n'aurait besoin d'aucune modification, à l'exception de la bobine de travail principale qui devra être légèrement modifiée pour former une spirale plate au lieu de l'arrangement en forme de ressort.
À titre d'exemple, afin de convertir la conception en une batterie de cuisine à induction de sorte qu'elle supporte des récipients ayant un fond convexe tel qu'un kadai, la bobine doit être fabriquée en une forme sphérique hélicoïdale comme indiqué dans la figure ci-dessous:
Le schéma serait le même que celui expliqué dans ma séquence ci-dessus, qui est essentiellement une conception basée sur Royer, comme indiqué ici:
Conception de la bobine de travail hélicoïdale
L1 est fabriqué en utilisant 5 à 6 tours de tube de cuivre de 8 mm dans une forme sphérique hélicoïdale comme illustré ci-dessus afin de recevoir un petit bol en acier au milieu.
La bobine peut également être comprimée à plat en forme de spirale si une petite casserole en acier est destinée à être utilisée comme ustensile de cuisine, comme illustré ci-dessous:
Conception de la bobine du limiteur de courant
L2 peut être construit en enroulant un fil de cuivre super émaillé de 3 mm d'épaisseur sur une tige de ferrite épaisse, le nombre de tours doit être expérimenté jusqu'à ce qu'une valeur de 2 mH soit atteinte à ses bornes.
TR1 peut être un transformateur 20 V 30 ampères ou une alimentation SMPS.
Le circuit de chauffage par induction est assez basique avec sa conception et n'a pas besoin de beaucoup d'explications, les quelques éléments à prendre en compte sont les suivants:
Le condensateur de résonance doit être relativement plus proche de la bobine de travail principale L1 et doit être réalisé en connectant environ 10 nos de 0,22 uF / 400 V en parallèle. Les condensateurs doivent être strictement de type polyester non polaire et métallisé.
Bien que la conception puisse sembler assez simple, trouver la prise centrale dans la conception enroulée en spirale pourrait poser des maux de tête, car une bobine en spirale aurait une disposition asymétrique, ce qui rendrait difficile la localisation de la prise centrale exacte pour le circuit.
Cela pourrait être fait par essais et erreurs ou en utilisant un compteur LC.
Une prise centrale mal située pourrait forcer le circuit à fonctionner anormalement ou produire un chauffage inégal des mosfets, ou le circuit entier pourrait simplement ne pas osciller dans la pire des situations.
Référence: Wikipédia
Une paire de: Circuit émetteur TV simple Un article: Circuit d'amplificateur de classe D utilisant IC 555
