Небольшая настольная установка ТВЧ на основе «Платы преобразователя ZVS 1000W»
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 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).
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 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.
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. 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 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 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 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 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 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 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 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 25. Разогрев анода старой изношенной 6Э5П.
Babay Mazay, январь, 2023 г.
