09.10.2023 13:47
BabayMazay 24 4000 Источник
Фото 1. Внешний вид установки со снятыми кожухами БП.
Фото 1. Внешний вид установки со снятыми кожухами БП.

Некрупная низковольтная транзисторная установка нагрева металлов токами высокой частоты (ТВЧ) собрана на основе недорогого доработанного китайского модуля и пары модернизированных блоков питания (БП) от старой компьютерной техники. Прибор предназначен для лабораторного ВЧ нагрева мелочей в домашней мастерской, в том числе и при изготовлении самодельных электровакуумных приборов (ЭВП) – обезгаживание электродов при откачке, нагрев геттера, отжиг мелочей в импровизированных вакуумных или водородных микропечах.

Установка собрана из весьма недорогих и доступных компонентов и материалов, обеспечивает быстрый нагрев, удобна, вполне надежна и не перегревается при длительной работе. Охлаждение комбинированное – воздушное электронных компонентов, водяное индуктора. Внутренний полезный диаметр несъемного индуктора – 40 мм. Установка потребляет от сети около 400 Вт, имеет комплекс штатных защит в БП и его плавный пуск.

Подготовительные работы

Фото 2. Исходный модуль ZVS 1000W. Вид со стороны деталей.
Фото 2. Исходный модуль ZVS 1000W. Вид со стороны деталей.
Фото 3. Исходный модуль ZVS 1000W. Вид со стороны печатных проводников.
Фото 3. Исходный модуль ZVS 1000W. Вид со стороны печатных проводников.
Фото 4. Фабричный модуль на полевых транзисторах снабдил самодельным лаконичным индуктором из медной трубки, убрал штатные винтовые клеммы для подключения индуктора и БП, наплавил на широкие дорожки валики припоя. Питание 12 В. Ток потребления 2…3.5 (?) А. Табельные радиаторы транзисторов справляются играючи, индуктор холодный. Разогрев стальных железок до ~300  ͦ С (синий цвет побежалости).
Фото 4. Фабричный модуль на полевых транзисторах снабдил самодельным лаконичным индуктором из медной трубки, убрал штатные винтовые клеммы для подключения индуктора и БП, наплавил на широкие дорожки валики припоя. Питание 12 В. Ток потребления 2…3.5 (?) А. Табельные радиаторы транзисторов справляются играючи, индуктор холодный. Разогрев стальных железок до ~300  ͦ С (синий цвет побежалости).

  

Что потребовалось для работы

Набор некрупных слесарных инструментов, набор инструментов для электромонтажа. Мелочи, крепеж, ЛКМ.   

К делу

Эксперименты с платой ТВЧ (Фото 4) питаемой от стандартного компьютерного БП (- 12 В) показали недостаточный нагрев деталей, неудобное расположение индуктора. Индуктор доработал – выпаял, сформовал выводы для прямого положения (добавился еще один виток) относительно платы, удлинил их для возможности водяного охлаждения. Впаял модернизированный индуктор в плату, восстановил печатные дорожки и их усиление.

Фото 5. Плата ТВЧ нагрева с доработанным индуктором. Он длиннее, теперь его можно охлаждать водой, лучше работает (на виток больше), удобнее расположен.
Фото 5. Плата ТВЧ нагрева с доработанным индуктором. Он длиннее, теперь его можно охлаждать водой, лучше работает (на виток больше), удобнее расположен.
Фото 6. Применение для питания модуля - 24 В от двух последовательно включенных компьютерных БП (изолировать корпуса и заземление вилок, либо доработать). Нагрев небольшой стальной заготовки уже до красного каления за 8…10 сек. Ток потребления 2…5 (?) А, индуктор теплый, обдуваемые радиаторы нагреваются все еще терпимо.
Фото 6. Применение для питания модуля - 24 В от двух последовательно включенных компьютерных БП (изолировать корпуса и заземление вилок, либо доработать). Нагрев небольшой стальной заготовки уже до красного каления за 8…10 сек. Ток потребления 2…5 (?) А, индуктор теплый, обдуваемые радиаторы нагреваются все еще терпимо.
Фото 7. Проверка работоспособности водяного охлаждения индуктора, его герметичности. Циркуляционный микронасос – 12 В.
Фото 7. Проверка работоспособности водяного охлаждения индуктора, его герметичности. Циркуляционный микронасос – 12 В.

  Итак. Настольно-макетные эксперименты показали пригодность модуля для задач практических, имелись в наличии и все компоненты прибора. Требуется изобрести некий более-менее компактный корпус-шасси для удобного и безопасного использования прибора. Также, стандартные компьютерные БП нехлопотно электрически доработаны – в каждом несколько увеличено напряжение канала +12 В, гальванически отвязано от корпуса заземление низковольтной части.

Рис. 8 Увеличение напряжения канала 12 В в БП ПК на основе TL 494. Исходная схема делителей, отключение защиты (выв. 4).
Рис. 8 Увеличение напряжения канала 12 В в БП ПК на основе TL 494. Исходная схема делителей, отключение защиты (выв. 4).
Рис. 9 Увеличение напряжения канала 12 В в БП ПК на основе TL 494. Доработка. Дополнительный стабилитрон позволяет подбирать увеличившееся напряжение, например, в одном из своих экземпляров БП получал такие выходные напряжения – 13 В со стабилитроном на 6,8 В, 15 В – со стабилитроном на 8,9 В, 16,2 В - со стабилитроном на 12 В и 17 В со стабилитроном 13 В.
Рис. 9 Увеличение напряжения канала 12 В в БП ПК на основе TL 494. Доработка. Дополнительный стабилитрон позволяет подбирать увеличившееся напряжение, например, в одном из своих экземпляров БП получал такие выходные напряжения – 13 В со стабилитроном на 6,8 В, 15 В – со стабилитроном на 8,9 В, 16,2 В - со стабилитроном на 12 В и 17 В со стабилитроном 13 В.
Фото 10. Питание модуля от получившегося БП - 29 В (из 30 возможных, ограниченных ВЧ модулем), дало ток потребления max ~9 А и горячий индуктор. Штатные радиаторы транзисторов раскалялись мгновенно, несмотря на интенсивный обдув. Нагрев нетолстой стальной заготовки до красного каления за несколько секунд.
Фото 10. Питание модуля от получившегося БП - 29 В (из 30 возможных, ограниченных ВЧ модулем), дало ток потребления max ~9 А и горячий индуктор. Штатные радиаторы транзисторов раскалялись мгновенно, несмотря на интенсивный обдув. Нагрев нетолстой стальной заготовки до красного каления за несколько секунд.
Фото 11. Замена штатных зародышей радиаторов на взрослую особь. Одну, но крупную и с обдувом. От охлаждения процессора в старом трофейном системном блоке ПК. Стрелочками указаны полевые транзисторы.
Фото 11. Замена штатных зародышей радиаторов на взрослую особь. Одну, но крупную и с обдувом. От охлаждения процессора в старом трофейном системном блоке ПК. Стрелочками указаны полевые транзисторы.
Фото 12. Транзисторы выпаяны, проверены и изолированно установлены на новый радиатор сообразно местам на плате. Через слюдяные прокладки с применением теплопроводной КТП-8. Для крепежа просверлены отверстия, нарезана резьба М3. Припаяны длинные выводы-стойки из нетонкой медной луженой проволоки сложенной вдвое.
Фото 12. Транзисторы выпаяны, проверены и изолированно установлены на новый радиатор сообразно местам на плате. Через слюдяные прокладки с применением теплопроводной КТП-8. Для крепежа просверлены отверстия, нарезана резьба М3. Припаяны длинные выводы-стойки из нетонкой медной луженой проволоки сложенной вдвое.
Фото 13. Собранный модуль с усиленным охлаждением, доработанные БП. Окончательная проверка макета. Транзисторы нагреваются умерено, индуктор и вовсе прохладен как июньский вечер в пермском крае – водяное охлаждение, великое дело!
Фото 13. Собранный модуль с усиленным охлаждением, доработанные БП. Окончательная проверка макета. Транзисторы нагреваются умерено, индуктор и вовсе прохладен как июньский вечер в пермском крае – водяное охлаждение, великое дело!

Коробка прибора состыкована из трех частей – пары стандартных БП и самодельного кожуха для ТВЧ модуля. Компоновка получилась не самая рациональная «с переменной плотностью» - там пусто, тут густо, зато простая и с максимальным использованием уже имеющегося.

Фото 14. Развертку кожуха для ТВЧ платы разметил и вырезал ножницами по металлу из куска листа кровельной оцинкованной стали 0,45 мм. Не забыл и о лепестках-отгибах для удобного крепления к соседним панелям и модулям. Массивы отверстий разметил, накернил, просверлил нетолстым, рассверлил сверлом покрупнее. В углах просверлил по отверстию, чтобы при сгибании не было складок. 
Фото 14. Развертку кожуха для ТВЧ платы разметил и вырезал ножницами по металлу из куска листа кровельной оцинкованной стали 0,45 мм. Не забыл и о лепестках-отгибах для удобного крепления к соседним панелям и модулям. Массивы отверстий разметил, накернил, просверлил нетолстым, рассверлил сверлом покрупнее. В углах просверлил по отверстию, чтобы при сгибании не было складок. 
Фото 15. Гнутьё делал на краю рабочего стола, зажав линию сгиба между двух твердых деревяшек с ровным краем. Гнул руками, также через недлинный брусок.
Фото 15. Гнутьё делал на краю рабочего стола, зажав линию сгиба между двух твердых деревяшек с ровным краем. Гнул руками, также через недлинный брусок.
Фото 16. Окончательная формовка кожуха.
Фото 16. Окончательная формовка кожуха.
Фото 17. Сборка шасси установки ТВЧ. Обе половинки корпусов БП приклёпаны и спаяны днищами, так, чтобы вытяжные заклепки не попадали под плату. Небольшой УШМ прорезал несколько окон для сообщения модулей между собой. Кожух ТВЧ модуля также приклепан. Верхняя стенка у него будет съемная, а передняя деревянная (изолятор).
Фото 17. Сборка шасси установки ТВЧ. Обе половинки корпусов БП приклёпаны и спаяны днищами, так, чтобы вытяжные заклепки не попадали под плату. Небольшой УШМ прорезал несколько окон для сообщения модулей между собой. Кожух ТВЧ модуля также приклепан. Верхняя стенка у него будет съемная, а передняя деревянная (изолятор).
Фото 18. Модуль ТВЧ снабдил двумя парами алюминиевых лепестков приклепанных к тяжелому радиатору. Повозившись, сформовал и подогнал их к кожуху, приклепал. Закрытый прибор лоскутно-пёстрый – все кожухи, даром что из оцинкованной стали, несколько разного цвета, яркие наклейки на крышках БП. Не без труда отодрал наклейки и смыл растворителем остатки клея. Обезжирил, закутал газетой индуктор и по возможности плату ТВЧ. В несколько слоев с промежуточной сушкой покрыл аэрозольной эмалью в баллончике.
Фото 18. Модуль ТВЧ снабдил двумя парами алюминиевых лепестков приклепанных к тяжелому радиатору. Повозившись, сформовал и подогнал их к кожуху, приклепал. Закрытый прибор лоскутно-пёстрый – все кожухи, даром что из оцинкованной стали, несколько разного цвета, яркие наклейки на крышках БП. Не без труда отодрал наклейки и смыл растворителем остатки клея. Обезжирил, закутал газетой индуктор и по возможности плату ТВЧ. В несколько слоев с промежуточной сушкой покрыл аэрозольной эмалью в баллончике.
Фото 19. Силиконовые шланги водяного охлаждения индуктора пропущены через БП, в одном из них размещен и циркуляционный насосик. Выходные шланги следовало механически закрепить на задней стенке прибора. Сделал для этого пару промежуточных патрубков на небольших панельках. Они установлены в штатных окошках компьютерных БП вместо включателей или дополнительных розеток для включения монитора. Панельки из оцинкованной стали, вырезал ножницами по металлу. Отверстия для патрубка выпилил ювелирным лобзиком, впаял горелкой со специальной, для монтажа медных водопроводов, пастой-флюсом. Промыл теплой водой со старой зубной щеткой от остатков флюса.
Фото 19. Силиконовые шланги водяного охлаждения индуктора пропущены через БП, в одном из них размещен и циркуляционный насосик. Выходные шланги следовало механически закрепить на задней стенке прибора. Сделал для этого пару промежуточных патрубков на небольших панельках. Они установлены в штатных окошках компьютерных БП вместо включателей или дополнительных розеток для включения монитора. Панельки из оцинкованной стали, вырезал ножницами по металлу. Отверстия для патрубка выпилил ювелирным лобзиком, впаял горелкой со специальной, для монтажа медных водопроводов, пастой-флюсом. Промыл теплой водой со старой зубной щеткой от остатков флюса.
Фото 20. Установил доработанные платы БП, тщательно изолируя двумя слоями термотрубки проложил провода и жгуты, формовал их по месту, подогревая изоляцию строительным феном. На фото – монтаж внутри одного из БП. Прямой вывод шланга от индуктора, жгут «-» к ТВЧ, силовое низковольтное соединение со вторым БП. На задней стенке патрубок и сетевая розетка, на низковольтном радиаторе - 7812 питает вентиляторы БП и транзисторов ТВЧ.
Фото 20. Установил доработанные платы БП, тщательно изолируя двумя слоями термотрубки проложил провода и жгуты, формовал их по месту, подогревая изоляцию строительным феном. На фото – монтаж внутри одного из БП. Прямой вывод шланга от индуктора, жгут «-» к ТВЧ, силовое низковольтное соединение со вторым БП. На задней стенке патрубок и сетевая розетка, на низковольтном радиаторе - 7812 питает вентиляторы БП и транзисторов ТВЧ.
Фото 21. Вид на монтаж во втором БП. Силовой жгут к «+» ТВЧ, циркуляционный насос на шланге охлаждения, сетевой выключатель-клавиша на задней стенке. Сетевые провода сообщаются между половинами БП через проём под вентиляторами. На низковольтном радиаторе - 7812 питает вентилятор БП и циркуляционный насос.
Фото 21. Вид на монтаж во втором БП. Силовой жгут к «+» ТВЧ, циркуляционный насос на шланге охлаждения, сетевой выключатель-клавиша на задней стенке. Сетевые провода сообщаются между половинами БП через проём под вентиляторами. На низковольтном радиаторе - 7812 питает вентилятор БП и циркуляционный насос.
Фото 22. Вид на заднюю стенку открытого прибора. Подключены внешние шланги к емкости с водой. Достаточно стеклянной банки 1…3 л.
Фото 22. Вид на заднюю стенку открытого прибора. Подключены внешние шланги к емкости с водой. Достаточно стеклянной банки 1…3 л.
Фото 23. Вид спереди на открытый прибор. Рабочее положение на любом боку, но нужны ножки или подкладывание брусочков, чтобы не закрывать вентиляционные решетки.
Фото 23. Вид спереди на открытый прибор. Рабочее положение на любом боку, но нужны ножки или подкладывание брусочков, чтобы не закрывать вентиляционные решетки.
Фото 24. Индукционный нагреватель в сборе, без сетевого шнура и внешней части водяного охлаждения.
Фото 24. Индукционный нагреватель в сборе, без сетевого шнура и внешней части водяного охлаждения.
Фото 25. Разогрев анода старой изношенной 6Э5П.
Фото 25. Разогрев анода старой изношенной 6Э5П.

 Babay Mazay, январь, 2023 г. 

Комментарии (24)


  1. dlinyj
    09.10.2023 14:33
    #26043718
    +7

    Очень круто. Снимаю шляпу. Спасибо за обзор как изготавливался корпус.


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26044648
      +2

      На здоровье! Мне тоже было приятно похвалиться.


  1. IDDQDesnik
    09.10.2023 14:33
    #26043746
    +4

    Я, конечно не настоящий сварщик, но мне такое удлинение ног транзисторов как то не внушает доверия. Я бы их лучше развернул бы на обратную сторону платы.


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26044664
      +2

      Дело было давно, но кажется, такой вариант просто не пришел в голову (?). Если доберусь до самодельных радиоламп, то скорее всего понадобится еще одна такая установка для удобного распыления (нагрева) геттера - с плоским индуктором. Тогда и воспользуюсь вашим советом. Тем не менее, описанная конструкция тоже вполне работоспособна.


    1. Goron_Dekar
      09.10.2023 14:33
      #26044940
      +2

      Частоты не запредельные, транзисторы мощные, индуктивные броски выдержат. ЭМИ шум, конечно, большой, но это же DIY, тут такое покатит. Да и сам нагреватель гораздо более длинная ножка, шумит, наверное, знатно.


  1. abutorin
    09.10.2023 14:33
    #26043772
    +2

    Вопрос по конструкции: предусмотрена ли какая-нибудь защита от протечки шлангов проходящих через БП? Что случится с устройством в случае течи и безопасно ли такая поломка для человека работающего с установкой?


    1. REPISOT
      09.10.2023 14:33
      #26044354
      +2

      Тоже об этом подумал. Вместо того, чтобы "красиво" убрать трубки внутрь, надо было их с насосом вместе поставить снаружи.


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26044680
      +1

      Никаких специальных мер для защиты от протечек, в конструкции, не предусмотрено и это конечно потенциальная проблема прибора. Попадание воды в БП, в том числе и в высоковольтную его часть, разумеется ничего приятного не несет и опасно. Тем не менее, установка скорее настольная чем ручная - держать ее неудобно, специальной ручки нет. Соответственно, постоянного контакта с "оператором" нет, что отчасти снижает риск поражения при аварии. Кроме того, мягкие силиконовые шланги выбраны намерено нетолстыми, одевающимися на патрубки очень плотно. Учитывая очень скромное давление в "системе", риск протечек здесь весьма невелик, разве что насос имеющий несколько уплотнений, но такой же точно, много лет безотказно и безаварийно работает на самодельном шлифовальном станке по стеклу - омывает алмазный инструмент, пропуская через себя, между прочим, взвесь стеклянного шлама, что внушает некоторый оптимизм. Для постоянной интенсивной работы установки можно воспользоваться советом коллеги - вынести насос наружу. Кроме того, дополнить прибор обычными электрическими мерами защиты - розетка с заземлением, не забыть заземлить жестяной корпус самой установки, предусмотреть в питании УЗО (?).


  1. zatim
    09.10.2023 14:33
    #26043804
    +3

    Можно было бы обойтись одним компьютерным БП. Для этого необходимо заменить двухполупериодный выпрямитель со средней точкой на мостовой. Среднюю точку оставить в воздухе. Также нужно в дросселе ДГС соединить все силовые обмотки последовательно (5В - обычно намотано сдвоенным проводом, их разъединить и тоже последовательно). Ну и откинуть все защиты, не относящиеся к делу и пересчитать делитель в цепи ОС, как вы уже описали.


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26044682
      +1

      Да, спасибо! Подобную доработку я делал и пробовал, но этот БП работал бы на пределе своих возможностей.


  1. Chelidonium
    09.10.2023 14:33
    #26043946
    +2

    индукционный нагрев можно проще с настройкой частоты на IR2153
    https://danyk.cz/induk_en.html
    https://danyk.cz/induk2_en.html


    1. RV3EFE
      09.10.2023 14:33
      #26044174
      +5

      Как то страшновато без гальванической развязки


  1. Nahrenako
    09.10.2023 14:33
    #26044254
    +1

    А на какой частоте это работает?


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26044688
      +1

      Если это мне, то увы, не мерял - никакой настройки ВЧ часть не требовала и нежный цифровой осциллограф побоялся в нее совать.


  1. Nahrenako
    09.10.2023 14:33
    #26044698
    +3

    Для таких случаев можно использовать маленькую проволочную петельку подключенную ко входу осциллографа. И никакого экстрима…


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26045034
      +1

      Во, точно! Не догадался, хотя сам подобное делал когда контура для радио делал и настраивал. Спасибо!


  1. aumi13
    09.10.2023 14:33
    #26044862
    +1

    в следущий раз попробуй подключение воды сделать в передней части, не заводя в блоки питания.

    Гнутьё делал

    а что и так можно? (сарказм)


  1. sim2q
    09.10.2023 14:33
    #26045710
    +1

    Поздравляю!)
    Теперь и на Хабре!


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26045994
      +1

      Спасибо! Рад видеть!


      1. SGMC
        09.10.2023 14:33
        #26046736
        +3

        Я тоже рад видеть пикабушника тут! И ваша установка огонь!


  1. Moog_Prodigy
    09.10.2023 14:33
    #26046156
    +1

    Заказал себе этот модуль, спаривать компьютерные БП я конечно же не буду) А вот идея с радиатором + обдув понравилась. Еще хочется не воду в охлаждение, а например Феликса зеленого туда. Посмотрим что можно выжать оттуда. Интересно , небольшие резцы паять хватит мощности?


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26046340
      +1

      Латунью? Сомнительно. Вроде горелкой на парАх бензина паяют? Может быть в эту сторону посмотреть? Я для стеклодувства использую такой карбюратор из 27 л пропанового баллона. Работает прекрасно и совсем не страшно.


  1. RMavrichev
    09.10.2023 14:33
    #26048996

    Отличная работа!


    1. BabayMazay Автор
      09.10.2023 14:33
      #26049100

      Спасибо, очень приятно!