Примеры проектов - разработка и производство электроники
В разделе «ПРОЕКТЫ» нашего сайта собраны примеры ранее выполненных проектов. Разработка электроники проводилась для различных организаций, поэтому тематика проектов электронных устройств и приборов довольно разнообразная. Здесь представлены не все выполненные работы, так как некоторые проекты имеют слишком специфическое назначение и могут быть интересны лишь производителям данной продукции, а по отдельным проектам публикация описаний невозможна в соответствии с особыми требованиями заказчиков.
Индукционный нагреватель на 220В мощностью 2000Вт
Выполненная разработка электроники позволила получить надежный индукционный нагреватель с максимальной выходной мощностью 2000Вт, предназначенный для эксплуатации в промышленных условиях. Нагреватель оснащен встроенной схемой сверхбыстрой электронной защиты от превышения питающего напряжения, которая мгновенно отключает всю электронную часть генератора для исключения повреждения силовых транзисторов и электронного блока управления генератором. Таким образом, данный индукционный нагреватель, в нормальном режиме питаясь от сети ~220В, в аварийном режиме может длительно выдерживать напряжение с амплитудой до 1000В (то есть, переменный ток с напряжением до ~700В), совершенно не повреждаясь. Как только восстановится нормальное напряжение питания, индукционный нагреватель подождет 10 секунд, чтобы исключить повторные броски напряжения, и запустит генератор индукционного нагрева.
Для обеспечения долгого срока службы и для защиты от повреждения элементов схемы запуск генератора всегда производится с самой малой мощности, предназначенной только для тестирования системы при старте генератора. Если все датчики показывают допустимые параметры, то мощность плавно поднимается до заданного рабочего уровня. В противном случае индукционный нагреватель выключается, и зажигаются индикаторные светодиоды, соответствующие возникшей проблеме.
Представленный вашему вниманию индукционный нагреватель позволяет плавно изменять мощность нагрева металлического объекта в диапазоне от 150 до 2000Вт при помощи переменного (подстроечного) резистора, который используется лишь для задания уровня напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Полученное значение напряжения переводится в нужную рабочую частоту генератора для «накачки» индуктора. В зависимости от частоты «накачки» меняется мощность, отдаваемая индуктором для нагрева объекта. Такой метод иногда называют «жесткой накачкой индуктора», так как она может происходить на частоте, отличающейся от резонансной частоты колебательного контура, образованного катушкой индуктора и конденсаторами генератора. Именно такой метод, в отличие от «мягкой накачки» в резонанс, позволяет в промышленных условиях обеспечить надежную работу индукционного нагревателя, а также плавную регулировку выходной мощности.
В составе схемы данного индукционного нагревателя присутствует быстродействующий электронный датчик переменного тока, предназначенный для мгновенного отключения генератора при токовой перегрузке индуктора, чтобы сохранить от повреждения силовые транзисторы и прочие элементы.
Данный индукционный нагреватель осуществляет контроль температуры зоны нагрева с помощью платинового температурного датчика типа. Когда температура нагреваемого объекта поднимется до заданного значения, нагрев выключится и индукционный нагреватель перейдет в режим ожидания, о чем будет сигнализировать соответствующий светодиод. При остывании объекта, если температура упадет ниже заданного значения, нагрев снова будет включен. Для исключения частого включения и выключения силового генератора введен гистерезис по температуре срабатывания датчика в пределах 2-х градусов.
С целью обеспечения долгого срока службы силовых транзисторов и для пожарной безопасности в индукционный нагреватель введен контроль температуры зоны силовых транзисторов. Температурный датчик на основе NTC-термистора при работе генератора постоянно отслеживает температуру в области установки силовых транзисторов. При выходе температуры за максимально допустимое значение, нагреватель переводится в режим ожидания до тех пор, пока не остынет радиатор силовых транзисторов генератора. О такой аварийной остановке будет свидетельствовать зажигание соответствующего индикаторного светодиода. Если часто возникает такая проблема, то следует задуматься о возможном применении следующих мер: использование более мощного радиатора, установка на радиатор вентилятора для активного охлаждения, снижение выходной мощности индукционного нагревателя переменным (подстроечным) резистором, установленным на плате.
Для безопасного использования индукционного нагревателя электронная схема при работе генератора постоянно осуществляет контроль отсутствия нагреваемого объекта. Если нагреваемый объект отсутствует в зоне нагрева при запуске, то генератор нагревателя лишь на мгновение включится для проверки в режиме малой (тестовой) мощности и сразу выключится. Также довольно быстро, но с плавным снижением мощности до минимальной (для защиты компонентов нагревателя), произойдет отключение генератора в случае пропадания нагреваемого объекта в рабочем режиме. Каждые 10 секунд будут проводиться кратчайшие попытки запуска генератора на минимальной мощности. Как только нагреваемый объект появится в зоне нагрева, генератор будет снова запущен, и работа индукционного нагревателя будет полностью восстановлена в рабочем режиме на заданной мощности. Все включения и выключения силового генератора производятся с быстрым, но плавным повышением и понижением мощности. Такой режим позволяет защитить компоненты схемы от ненужных перегрузок, которых вполне можно избежать с целью максимального продления срока службы индукционного нагревателя.
Принципиальная схема индукционного нагревателя на напряжение ~220В
На картинке ниже представлена принципиальная схема индукционного нагревателя на напряжение ~220В с плавной регулировкой мощности от 150 до 2000Вт (со схемой защиты от превышения напряжения).
Разработка электроники для индукционного нагревателя выполнена с использованием микроконтроллера Microchip ATmega16A-AU (Atmel). Для питания электронной схемы управления генератором использована простая схема включения импульсного преобразователя Viper22A. Для управления силовыми транзисторами генератора HGTG20N60A4D используется микросхема драйвера FAN73832MX. Для управления транзистором IRG7PH42UD в блоке защиты от превышения напряжения применяется микросхема драйвера FAN3100TSX. Также в блоке защиты трудится операционный усилитель LMV321M5 и экономичный стабилизатор напряжения LP2950CDT-5.0. Для работы с датчиками тока и температуры в индукционном нагревателе использована микросхема усилителя LM258D. Входной выпрямитель напряжения построен на мощном диодном мосте GBJ2510-F с рабочим напряжением до 1000В. Синхронизация с полупериодами сети выполнена на микросхеме транзисторной оптической развязки FOD817B.
В нашей компании вы можете заказать разработку и серийное производство любых электронных устройств бытовой техники, приборов контроля и управления, модных гаджетов и электронного оборудования промышленного назначения.
Проект N43. Разработка электроники, то есть вся необходимая проектная документация для производства электронного устройства «индукционный нагреватель», выполнена Александром Петровичем Протопоповым, г. Москва, сайт автора: https://razrabotka.pro.
Копирование материалов сайта запрещено.