Diseño de la fuente de alimentación del cortador térmico / cortadora de calor

La mayoría de las herramientas de cuchillo caliente utilizan una punta de corte de metal bastante resistente. Esta es a menudo una tira de cinta ancha de nicrom - ancha para resistencia mecánica y nicrom para que sea más fácil de calentar. Puede utilizar otros materiales que no sean nicrom, pero estos materiales generalmente requieren mucha más corriente.

Debido a que la punta de corte / cabezal de corte es pequeño y robusto, su resistencia es bastante baja. Por lo tanto, necesita un voltaje bastante bajo pero mucha corriente.

Para construir su fuente de alimentación / controlador ganado, debe comenzar por la punta de corte. Determine qué tamaño de punta de corte necesita. Luego, calcule o mida la cantidad de corriente que se necesitará para calentarlo lo suficiente como para cortar el material. Cuando tenga una estimación de la resistencia de la punta de corte y la corriente requerida, puede elegir un voltaje de operación adecuado.

La mayoría de las herramientas de corte con cuchilla caliente que he visto y con las que he trabajado se utilizan en cualquier lugar de 5 a 25 amperios a voltajes que varían entre 1 y 3 voltios.

Tenga en cuenta que estoy hablando de un cortador de cuchillo caliente aquí. Existe una clase similar de herramientas que utilizan un cable largo en lugar de una cinta corta para cortar. Estos se utilizan para el corte de láminas de espuma y láminas. Debido a que el elemento de corte no es pequeño y robusto, estos usualmente requieren menos corriente pero un voltaje significativamente más alto. Pero los principios son los mismos.

Cuando haya determinado qué voltaje y corriente necesita, compre o construya el transformador de potencia que necesita. Hay una gran cantidad de artículos de bricolaje que le mostrarán cómo reutilizar el transformador de potencia de un antiguo horno de microondas para este y otros usos similares.

Finalmente, necesita algún tipo de control de corriente para configurar la temperatura de la punta de corte. Debido a que la potencia total involucrada es relativamente pequeña (500 vatios o menos), un regulador basado en triac funciona bien. Nuevamente, puedes construir o comprar tu propio control. Sin embargo, encuentro que los controles de velocidad utilizados para los ventiladores de techo funcionan bien en esta aplicación. Por lo general, son bastante económicos y debido a que están diseñados para cargas inductivas, tienen el circuito de amortiguación adecuado que les permite trabajar con su transformador.

Los controles de atenuación que he comprado en eBay han funcionado extremadamente bien y me han costado mucho menos de lo que podría construirlos. De hecho, el precio de las unidades completamente ensambladas y en funcionamiento que compré recientemente fue inferior al precio por el que podría haber comprado las piezas individuales.

No es necesario meterse con los tomacorrientes para construir una cuchilla / cortadora térmica. Los cuchillos térmicos funcionan utilizando el efecto Joule para proporcionar suficiente energía al material para cortar y calentarlo más allá de su punto de fusión hasta que se derrita (o hasta su punto de inflamación hasta que se queme).

Necesitas el poder de disipación de Joule: $$ P_J = RI ^ 2 $$

Un cable de alta resistencia le dará más potencia de calefacción, pero requerirá un voltaje más alto para proporcionar la misma cantidad de corriente. Mirando la fórmula anterior, si ha alcanzado el voltaje máximo de su suministro, deténgase allí, ya que la corriente es más importante que la resistencia.

Resistencia de un alambre: $$ R = \ rho * L / A $$ Donde rho es la resistividad del material conductor, L la longitud y A el área de la sección transversal. L puede aumentarse enrollando el cable alrededor del material y A disminuyendo usando un cable de calibre AWG más alto. No te olvides de quitar el aislamiento del cable, ya que representa una resistencia térmica que disminuirá la potencia que sale del cable.

Su primer requisito es la cantidad de energía requerida para cortar la cuerda. Esta energía es $$ E_ {fusión} = m \ Delta T C + mH_ {fusión} $$ Donde la primera parte es la cantidad de energía para calentar el material hasta su punto de fusión / inflamación (m es la masa de ese material, $ \ Delta T $ es la diferencia de temperatura, C la capacidad térmica específica) y la segunda parte de la cantidad de energía para completar el proceso de fusión / combustión ($ H_ {fusion} es el calor / entalpía específico de fusión $). Tenga en cuenta que si la resistencia térmica del material a cortar no es despreciable (como podemos esperar de un cable), esta fórmula le dará un límite superior, ya que la potencia de calentamiento no se difundirá por todo el material y, en cambio, calentará un punto específico. Sin embargo, esto no supone pérdidas para el medio ambiente, por lo que aconsejo un aislamiento térmico adecuado alrededor del cortador y utilizar pasta térmica entre el cortador y el material.

Abre Excel y descubre lo que necesitas. Creo que una verruga de pared 2A DC podría hacer el truco con un cable adecuado. Si usa un transformador para voltajes y / o corrientes más altos, no olvide que la calefacción Joule está en función de la corriente RMS.

Hay media docena de pistolas para soldar a la venta en Amazon (y en otros lugares, sin duda) cuyo precio varía de US $ 14 a US $ 84 que solo requerirán que modifique la punta suministrada o compre una punta de repuesto para un cortador de cuerda profesional. . Estas pistolas para soldar baratas generalmente no son adecuadas para uso pesado o continuo, pero deberían funcionar muy bien en servicio intermitente.

enlace

Los cortadores de cuerdas comienzan en US $ 34 y los consejos de reemplazo cuestan menos de US $ 10. Usted ahorrará mucho dinero y gastos solo para comprar partes para el consumidor en lugar de hacer las suyas a menos que desee algo más sólido o disfrute de la experiencia de aprendizaje.

Recuerde tener cuidado con las descargas de la red eléctrica si no tiene aislamiento de transformador en su diseño.

enlace