Cientificosaficionados.com

Hola a todos.
Recientemente he encontrado en el Emule un documento muy interesante sobre calentamiento por inducción de alta frecuencia. La página original del autor del texto es http://www.richieburnett.co.uk/tesla.shtml pero aparentemente está vacía o en proceso de "deconstrucción".
He colgado el documento en mi servidor:
http://helitp.dyndns.biz/High_Frequency ... eating.pdf
A mi me ha parecido muy interesante por el aspecto electrónico del tema, pero creo que podría serlo también para el resto de usuarios del foro.
Este sistema se utiliza comercialmente para para templar aceros. A mi se me han ocurrido otras aplicaciones, como calentar metales en atmósferas controladas (el metal puede estar en un recipiente relleno de determinados gases y se puede calentar desde el exterior sin llama, que contaminaría la reacción) etc. Seguro que los que los aficionados a la química o a la metalugia le encontráis más utilidades.
Desgraciadamente no aparece el esquema completo del oscilador, pero eso es relativamente fácil de diseñar.

Este oscilador, lo hice pensando en esta aplicacion entreo otras. Basta con ajustar algunos parametros.
http://www.cientificosaficionados.com/T ... hoper.html
PFDC

Hoolaa de casualidad encontré esta página que es del estilo de http://www.richieburnett.co.uk/ pero en el tema de inducción está bastante más completa:
http://webpages.charter.net/dawill/tmor ... Heat1.html
Tiene 7 partes. Empieza con un experimento muy sencillo. Un autooscilador muy parecido al típico del 2N3055 para flyback pero con circuito resonante que pone al rojo un alambre de acero por inducción. Luego va ampliando y añadiendo más potencia y acaba haciendo una especie de horno de inducción. Aprovechando que la bobina es un tubo de cobre hace circular agua por ella en circuito cerrado para refrigerarla.

Hablando del autooscilador:
El que muestra él en su página es este:

¿No se ve muy complicado no? . Este chisme es un oscilador en clase C que se ajusta automáticamente a la carga, que depende del metal a calentar. El transistor no sufre nada, en el que probé yo casi no se calienta y la tensión en el colector misteriosamente se ajusta sola de forma que siempre es una senoidal con Vcc de valor de pico.
Tener en cuenta un detallito para montar ese circuito: Las bobinas estan acopladas, bobinadas sobre el mismo soporte.
Si al montar el circuito no oscila a la 1º hay que darle la vuelta a una delas bobinas (Porque puede estar conectada del revés).

El que monté yo:



Después de simular el circuito me decidí a montarlo pero usé un 2N3055 en lugar de ese (son casi iguales pero el 3055 aguanta hasta 60V y el otro bastante más). Tuve que aliemntar el circuito a 20V en lugar de 35 porque en el colector siempre aparecerán picos del doble de VCC. Como no pueden pasar de 60V pues elegí 20V para que valla sobrado.

Fijaos en los condensadores del esquema original: Para la bobina de 10 vueltas pone 1u, y para la de 1 vuelta pone 0.1u. Comprobé que siguiente esa relación funciona bien: Cp.Ls=Cs.Lp Realmente no lo entiendo... No se supone que para que resuene debería ser justo al reves? Cp.Lp=Cs.Ls ... Quiza la bobina de 1 vuelta no tenga que resonar con la otra... O es casualidad! xd.

Explico mi esquema:
Empecé simulando el mismo que tiene él en la página, cambiando suponiendo que una bobina de un vuelta es 1uH, y una de 10 vueltas es de 10uH (va ser que no...). Funcionó bien en el ordenador pero en la realidad se quemaría el transistor (por lo menos mi si .. con la suerte que tengo). Aparecía picos negativos de 10v o más en la base del transistor, lo que dudo que le encante. Además me pareció ilógico ese circuito resonante conectado a la base si el diodo interno impide que la corriente cambie de sentido... Asique le metí otro dido para eliminar los picos negativos, en 1N4007. Funcionó bien, la tensión en la base no pasaba de +-1v y no alteró nada del resto del funcionamiento.

Este transformador TX1 es la bobina inductora bobinada en el mismo soporte que la de "feedback". No encontré mejor forma de simularlo.. Le puse un acoplamiento de 0.2, suponiendo que debia ser bajo pero claro , según como se construya sabe Diós lo que dará...
Lo más interesante: La resistencia R1 es la que polariza el transistor y me di cuenta de que se puede optimizar su valor hasta conseguir que el transistor disipe muy poco calor. Poner una cualquiera (valores muy bajos) suele hacer que se caliente demasiado, cosa que me pasó muchas veces con los flyback.
Hice que el Orcad probara varias resistencias para encontrar la que hacía disipar menos potencia al transistor manteniendo un valor alto de tensión de pico en circuito resonante y obtuve esta gráfica:

La línea verde es la potencia que disipa el transistor.
La línea roja es la tensión. La considero aceptable siempre que pase los 20V.. y mira que suerte que coincide el máximo de tensión con el mínimo de potencia . Esto es para una resistencia de 800 ohm.
Por cierto la resistencia R2 del esquema no existe! está para simular una carga producida por el metal.
En la realidad la resistencia óptima de polarización depende de muchas cosas y varias desconocidas, como el acoplamiento de las bobinas o la carga del metal. La simulación por lo menos me dice que existe esa resistencia y me da una idea de cómo buscar en la práctica:
Para montarlo hay que ponerle una resistencia grande.. 10k por ejemplo. Como veis en la gráfica si os pasais de resistencia no funciona pero no s e quema nada... Posiblemente no oscile, seguir bajando resistencia, empezará a oscilar si no hay metal dentro de la bobina. Bajar resistencia hasta que la tensión de pico el colector sea la de aliemntación y vereis la senoidal ligaeramente recortada por 0v. ahí stá bien. Luego meterle poco a poco un metal .. algo muy delagado .. un alambre. Vereis que cuanto más dentro esté más se amortígua la senoidal. Si se amortigua demasiado y no llega a 0v por debajo puede ser malo. Entonces bajar un poco la resistencia y probar de nuevo, si se amortigua menos vas por buen camino ... hacer así con el mismo metal hasta que se amortigue lo menos posible... Cuando te pases bajando la resistencia se amortiguará muy rápido y ya no empezará a oscilar. entonces vuelve a subir la resistencia.

Yo fui poniendo varias en paralelo por comodidad .. Y acabé con unas cuantas que en total dan menos menos de los 800 ohmios esperados, unos 500.
Y ya está! el alambre se pone al rojo pero si se mete algo mas gordo sólo consigues calentarlo un poco y además el circuito deja de funcionar. etiendo parcialmente el metal en la bobina calienta mejor que metindolo entero .

Bueno.. Esta gráfica es del funcionamiento con la resistencia de 800ohm:

Hay muchas cosas ahí quizá sera un coñazo de interpretar.. Pero weno. Arriba estan datos sobre potencia, en el medio sobre el colector del transistor y abajo sobre la base.
La tensión en el coletor es normal que pase un poco por encima del doble de la alimentación, y justo llegue a 0v (ya que el nivel medio es Vcc).
Cuenado baja la tensión en el colector sube la intensidad, porque es cuendo la corriente por la bobina va hacia el colector y va cargando el condensador. Entonces el transistor se satura para aumentar un poco esa corriente en la bobina. Poco a poco va añadiendo energía al circuito resonante a base de picos moderados.
No le hagais mucho caso a las oscilaciones que aparecen... En el circuito real no aparecen, solo en la simulación.
La tensión en la base es una señal cuadrada más o menos entre -1V y +1V, eso es buena cosa... porque si se parara mucho tiempo cerca de 0,7V el transistor estaría en activa demasiado tiempo y es hace que queme...
La grafica verde de potencia indica picos de 80W justo cuando el transistor está conmutando, pero el resto del tiempo está a cero. La potencia media que disipa es la gráfica roja. Al final se queda en 30W, que para un transistor que da los 115W no está mal .

Weno vamos al grano...
Fotos del cacharro:





Aquí está funcionando:
¡Que no os engañe la foto!, el alambre se ve blanco brillante pero está al rojo . Es dificil coger más temperatura con esta potencia.


Tensión en el colector sin picos raros y sin problemas ni riesgo de incendio (es la 1º vez que sale bien, hay que decirlo):


Tensión en coletor cuando se introduce mucho el alambre en la bobina. Se amortígua y no llega a 0V, el transistor sufre más porque no hay 0v en colector cuando se satura.


Problemas que pueden surgir:

El tamaño de la bobina: Para poca potencia que tenga poco diámetro si no no oscila o no calienta bien. Para 20V de alimentación que usé yo hice la bobina sobre un mechero, asique tiene 1.5cm de diámetro más o menos...(Tenga el diámetro que tenga ponerle igualmente 10 vueltas)

El condensador de 1u en paralelo con la bobina de 10 vueltas, por suspuesto debe ser no polarizado, y soportar la tensión alterna de 20Vp. Lo que a uno se le puede pasar por alto es que la corriente que circula en el resonante es bastante grande y poner un único condensador de 1u suele hacer que el condensador se caliente y la cosa apenas funcione.
Conviene hacer uno de 1u poniendo varios en paralelo de la misma capacidad. Yo puse sólo 2 y de diferente capacidad jaja y uno de ellos quemaba...
En cambio el condensador que va a bobina de feedback no da problemas..

La bobina hacerla con cable bien gordo. Cable de instalaciones electriva puede valer pero el grosor del aislante hace que la bobina sea menos compacta y reducirá el acoplamiento. Le puse hilo esmaltado de 3mm y aun así se calentaba un poco.

Los condensadores en paralelo con la bobina deben ir lo más próximos a esta conectando con cable grueso.

El diodo 1N4007 conviene que lo pongais aunque no sé como al otro no se le quemó el transistor. Yo ya quedé hasta las narices de comprar transistores que se estropean sin nisiquiera calentarse.
Nada de diodo entre colector y emisor, mirar que el transistor que useis no lo tenga.

¡No usar mosfets! Sólo funciona con bipolares. En la página que puse arriba de todo explican por qué en ingles pero no lo entiendo muy bien.. De todas formas nunca conseguí usar un mosfet para un autooscilador.
Si quereis poner transistores en paralelo para aumentar la potencia ponerles resistencia muy pequeñas en los emisores.

Si no oscila sin carga, puede ser por tener del revés la bobina de feedback. llega por sacarcla sin desconectarla y meterla de nuevo con la otra del revés. Probar varias resistencias R1 como dije para cada posición de la bobina si no sabeis fijo como debe ir conectada.

A ver si alguien lo construye y me comenta que tal.

¿Creeis que se podría usar este mismo circuito para un flyback?
Eso solucionaría los típicos picos que se cargan transistores. Pero igual esos picos son imprescindibles para el flyback... nu se ...

¿Y para un minitesla? ... a fin de cuentas tenemos un circuito resonante funcionando bien, es cosas de agrandar el diámetro de la bobina y meterle un secundario.

Hola,

Bueno, recupero este post ya que quiero hacer un sistema como el que hizo elemental, quizá el original que el posteó http://webpages.charter.net/dawill/tmoranwms/Elec_IndHeat1.html .

Veréis, lo que necesito llevar al rojo es una aguja de una jeringuilla para esterilizarla, he usado siempre el mechero de alcohol pero me gustaría "actualizar" el material, viendo calentar el alambre pensé que con los 4 componentes y una bobina de cobre me serviría para tal efecto que es ponerla al rojo. Quizá no sea posible por el material de la aguja en sí.

No tengo unos conocimientos muy amplios para la electrónica, a ver si me podéis explicar un poco, lo que quisiera es a ser posible usarlo con 12v.

Me serviría el circuito original con alguna modificación o tal vez tenéis por ahí algún circuito oscilador que funcione con 12v ?

Tengo hecho el típico circuito del flyback con un 2N3055, serviría?

A ver si me podéis aclarar algo, un saludo.

Hoolaa que tal! Cuanto tiempo hace que no entro aqui!
Creo que con lo unico que podrias tener problema es con el material de la aguja que supongo que será algun tipo de inoxidable, probablemente no ferromagnetico, por lo que no disipará por efecto de la histeresis (que es el efecto mas notable a estas frecuencias mas bien bajas). De todos modos deberías probar porque quiza no sea así. Si la aguja se pega a un iman entonces ya es seguro que funcionara.
Por utilizar 12 voltios no hay problema incluso con el circuito que puse yo claro que igual te queda escaso de potencia..
Yo quería utilizar el circuito del flyback inicialmente, de hecho puedes ver que el mio es casi igual pero cambie una resistencia por un condensador.. El problema del circuito del flyback es que funciona bien si el transformador es de ferrita porque acopla bien pero enste caso es de aire y entonces no oscilaba.. No recuerdo que razonamiento usé pero llegue a la conclusion de que poniendo ese C2 podria funcionar y lo hace..

Hay muchas cosas que yo no probe como hacer diferentes tamaños de bobinas, de mas o menos vueltas y diametro.. Con un diametro más pequeño, mas ajustado al de la aguja puedes conseguir concentrar el flujo magnético en ella y tendra mas efecto. Además sí comprobé que poniendo ferrita con un entrehierro cerrando el circuito magnetico y intercalando la aguja en el entrehierro tambien tiene más efecto.
Si tienes el nucleo desmondado de un flyback puedes probarlo con ese circuito tal como está hacendo lo del entrehierro.. O bien añadiendole un secundario de bastantes vueltas y conectarlo a una bobina como la de la imagen y su condensador, pero eso es mas dificil que funcione porque hay que sintonizarlo..
cuentame que tal va cuando hagas algo
chao!

Hola,

Pues todo el gozo a un pozo, la aguja no es atraída por el imán , debe ser inoxidable (a ver quien se deja sacar sangre con una de hierro)

Habrá que hacer algún otro invento para tal fin.

Un saludo

Hola gente.

Me pareció interesante lo de la inducción, y como nunca lo había probado pues me puse manos a la obra.

Aproveché un pequeño PWM de 30 amperios que hace un tiempo que fabriqué , con el cual puedo regular la frecuencia de 10 a 100kHz, con un ajuste por canal del 0 al 49% , lo hago funcionar a 12 voltios.

Monté en un trozo de baquelita dos tacos de aluminio que refrigeran bien las conexiones, puse tornillos de latón para disminuir la resistencia y el calor que provoca, un condensador de 3,3uF y unas cuantas bobinas intercambiables para ajustarse al material que quiero calentar, y así quedó el invento:



Calenté una broca que es lo que tenia a mano con la bobina más ajustada, y trabajando a 10 o 15 amperios en unos 10 segundos estaba al rojo.
No conecté el osciloscopio en estas imágenes, pero ya hice pruebas con otra bobina y otro condensador y me fijé en el rebote que hace en cada armónico de la frecuencia del conjunto bobina-condensador, por lo que ajustando y fijandose en el rebote se consigue el mayor rendimiento.
Creo que estaba trabajando a unos 50KHz, pero más o menos trabajaba bien desde 20 a 100KHz.

Saludos

Alfon,

Y que tal va con las otras bobinas de mayor diametro?

Como puedo montarme un pwm como ese.

Se que el circuito de Elemental es mas simple, pero me gusta mucho lo del pwm

Enhorabuena por los resultados y por favor comentanos un poco mas de lo que has montado

saludos

Hola Diego y gente.

Con las bobinas de mayor diámetro no calientan tan bien la broca, pero en cambio calienta mucho mejor un tornillo de Metrico 12 casi con la misma rapidez que la broca, es curioso como calienta el trozo de tornillo tan rápido. Con la bobina más grande no la he probado pero será más adecuada para calentar un crisol y fundir metales.

El PWM es el que puso el profesor en el esquema del chooper, solo que en vez de montarlo, por casualidad en un SAI que tenia viejo, pues venia el integrado y solo recorté la placa con sus componentes, luego le añadí dos transistores PNP-NPN para amplificar la señal del PWM y así atacar a 3 mosfets de 60 amperios por canal, pero limitados por resistencias de 0,1 oms en el "Surtidor" del Mosfet. http://www.cientificosaficionados.com/tbo/choper/choper.html
Ya documentaré mejor el PWM y su esquema, supongo que no será dificil para los entendidos en electrónica.

Lo del PWM y para ahorrarse el montar uno,, hoy en dia se están utilizando muchos y en muchas aplicaciones, recientemente he conseguido recolectar PWMs de hasta 1,5 amperios en un pequeño chip SMD de 8 patas, es curioso la electrónica como avanza... explico de donde podeis conseguir los PWM o convertidores DC-DC en aparatos comunes:
* Los modems de ADSL, mientras más moderno mejor,, hay a veces que te envian a casa un router sin wifi, y uno reclama el WIFI, luego el normal nos lo quedamos y acabamos tirandolo a la basura,, pues NOOO,, dentro en la entrada de 12 voltios, hay dos convertidores DC-DC , que son muy simples de retocar, sacas el Datasheed de internet y puedes acoplar los mosfets y ya tenemos el PWM regulable.^
* Placas bases de PCs, mientras más modernas mejor, pero no todas tienen esos PWM sencillos, es cuestión de mirarse las placas viejas o estropeadas que tengamos por tirar y seguro que alguno se encuentra, yo la que más encontré fueron 4 PWM con sus Mosfets de poténcia.
* SAIs,, sistema de alimentación ininterrumpida, ahí siempre los tienes, de doble canal y listos para hacerlos funcionar, solo con el datasheed del chip buscas la alimentación del chipa y listo. Mejor los SAIs de 300 o 600VA que funcionan con una batería de 12 voltios.
* Convertidores de tensión de 12 voltios a 220 voltios.

Supongo que habrán más aparatos,, solo es cuestión de fijarse un poco, mirar el Datasheed y seguro que encontrais los PWM en más sitios de lo que uno se imagina.

Saludos