Информационный портал для любителей пирографии
Страница 1 из 212»
Модератор форума: AMS2605 
Форум » Выжигание » Приборы для выжигания » Выжигатель своими руками (принцип построения аппарата для выжигания)
Выжигатель своими руками
yurynt
16.12.2011, 13:40
Сообщение # 1
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
Здравствуйте.
Ну вот и на этом форуме решил поделиться знаниями.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Все началось с того, что я зашел в магазин "Нитка - иголка" (вроде так пишется) и купил там по случаю ребенку Узор-1.
Это "чудо" компании, производящей трансформаторы прибило меня своим "качеством" напрочь.
Я удивляюсь как Александре Новичковой удается выжигать такие красивые картины этим прибором.
И я решил сделать прибор сам.

Я потратил достаточно много времени на изучение вопроса (в основном на эксперименты) о устройстве выжигателей, и решил поделиться знаниями.
Возможно они кому-то помогут сделать свой выжигатель на свой вкус и цвет.

Определимся с нагревателем, собственно с тем элементом, который
зовется иглой.
Для "иглы" лучше всего подходит сплав Х20Н80, называемый нихромом.
Почему он лучше всего подходит?
1. высокое удельное электрическое сопротивление — 1-1,1 Ом·мм кв./м (в зависимости от марки сплава)
2. рабочая температура — 800-1100 °C
3. сплав устойчив к окислению при нагревании

Это основные достоинства нихрома для применения в качестве нагревательного элемента.
Именно поэтому нихром применяется в производстве нагревательных элементов в быту и промышленности.

Высокое удельное электрическое сопротивление позволяет нам использовать достаточно короткий элемент, в нашем случае это порядка 5-6 см.
По опыту могу сказать, что лучше всего для наших целей подходит нихромовая проволока марки Х20Н80 диаметром - 0.9 - 1.4мм
Меньшего диаметра проволока слишком мягкая, большего потребует больших токов и сложности в изготовлении прибора.
Я лично использую проволоку диаметром 1.0 мм.

Согласно справочным данным, чтобы разогреть проволоку до 800 гр.по Цельсию диаметром 1.0 мм потребуется ток - 14.3 А.
к примеру, для проволоки диаметром 1.4 мм потребуется ток 23.3 А. (а это уже немало)
Зная удельное сопротивление нихрома, мы можем найти сопротивление "иглы".
Игла длиной 5 см и и диаметром 1.0 мм будет иметь сопротивление R=0.07 Ом.
Исходя из закона Ома получаем напряжение U=1В.
Получаем исходные параметры:
сила тока = 14.3 А
напряжение = 1 В
длина иглы = 5 см
(это длина проволоки, находящаяся за пределами держателя этой самой проволоки.)

Добавлено (16.12.2011, 13:39)
---------------------------------------------
Это данные для максимального нагрева иглы, то есть до 800 гр. по Цельсию, хотя нихром может работать и при 1100 гр. по Цельсию.
Но по опыту требуется даже меньше чем 800 градусов. )

Теперь нам надо определиться с блоком, который будет питать эту иглу.
Я опробовал два решения:
1. Стандартное решение с регулировкой напряжения в первичной обмотке с помощью переменного проволочного резистора (на примере наших приборов)
2. Регулировка с помощью регулятора ВМ4511 компании Мастеркит.

Сразу скажу, что 2-ой вариант не вариант, достаточно дорого, придется паять и как-то размещать в корпусе, в общем мастерить (выпрямлять ток, использовать стабилизированный ИП для платы управления, паять и т.д.).
Но главное это потери мощности, примерно 50%, это много и неразумно при тех затратах, которые требуются.

Первый вариант часто используется нашими производителями как самый простой.
На нем тоже теряется часть мощности на переменном резисторе, которая выделяется в виде тепла. Это не страшно, так как схема очень простая.
Для этого нам потребуется трансформатор мощностью не более 40 Вт.
Желательно тороидальный, так как наматывать вторичную обмотку проще.
Почему 40, а не 20, к примеру, которого и так хватит.
Потому что, вы можете захотеть использовать более длинные иглы и потребуется большее напряжение.
Так же у более мощного трансформатора больше окно (внутреннее отверстие "бублика") для вторичной обмотки.
Плотность тока в трансформаторах до 50Вт порядка 4.5А на мм квадратный площади сечения проводника.
Значит нам с лихвой хватит мягкого провода сечением 4 мм кв. в изоляции. Мягкий провод значительно проще наматывать и не надо заботиться об изоляции.
Для подвода питания к игле можно использовать мягкий многожильный провод в изоляции, но сечением 2.5 мм кв.
Я купил провод Belsis Hi Grade 2x2.5 мм. кв. он потрясающе мягкий. Это аудиокабель, у него есть свои ограничения, но в нашем случае
нам ничто не мешает его использовать.
Мягкость определяется толщиной проволоки из которых сделана жила провода. У этого кабеля используется очень тонкая проволока.
Я снял оболочку с проводов, так как она толстая, а поэтому тяжелая и мешает проводам дополнительно гнуться.
Чтобы он был более послушным, необходимо два провода идущие к ручке немного свить "косичкой".
Этот провод рассчитан на максимальный долговременный ток 20 А,
у вас же будет не более 15, при использовании проволоки для игл диаметром 1.0 мм.

Добавлено (16.12.2011, 13:40)
---------------------------------------------
На тороидальных трансформаторах мощностью 40 Вт для получения напряжения 1 В без нагрузки требуется намотать обычно 10 витков вторичной обмотки. Обмотка мотается от себя сверху вниз слева направо. Ну так же как обычно правша наматывает нитки на карандаш, к примеру ))
Но нам нужен 1 В на игле.
КПД трансформатора мощностью 40 Вт - порядка 75%. чем больше мощность трансформатора, тем выше КПД.
Плюс, если вы даже припаяете провода ручки к проводам вторичной обмотки, то на проводах длиной 70см, вы потеряете напряжение порядка 0,15 В,
набросим еще 0.1В при наличии переключателей (между двумя ручками, подсоединение провода ручки к блоку питания)
Получается вам нужно чтобы на вторичной обмотке без нагрузки, было (1 + 0.15 + 0.1)/0.75 = 1.7 В
итого у нас получится порядка 1.7В это порядка 17 витков.

Теперь что касается проволочного переменного резистора для первичной обмотки.
В моем случае (не вдаваясь в расчеты), сопротивления 1.5 КОм хватило чтобы снизить на 45% входящее напряжение 220 В.
Соответственно и на вторичной обмотке будет падать на 45%.
Если у вас 1В на игле, то этот резистор будет снижать напряжение на игле с 1В до 0.6В примерно.
При этом на нем будет падать мощность 14.3* 1 - 8,6*0,6 = 9 Вт. при регулировке на минимуме.
Чем горячее игла, тем меньше будет падение на резисторе.
Значит нам нужен резистор с мощностью рассеивания не менее 9Вт, ближайший резистор с мощностью рассеивания 15 Вт - ППБ-15Г.
Если вам потребуется еще меньшее напряжение чем 0.6, можно сделать отвод от 8-го или 9-го витка (припаять провод к витку снаружи и заизолировать) и подключать разные обмотки тумблером. На ток 15 А тумблер найти не проблема. Большинство деталей я покупал на Митинском радиорынке.

Итого нам нужны:
1. Трансформатор тороидальный мощность 40 Вт.
вторичную обмотку, какая бы она ни была ,( вряд ли она будет на 1.5В и 25А ) аккуратно удаляем.
2. Переменный проволочный резистор ППБ-15Г сопротивлением 1.5 КОм
3. Провод медный мягкий в изоляции сечением 4 мм кв. для вторичной обмотки примерно 2 метра длиной (на каждый виток уходит порядка 10 см).
4. Провод медный мягкий в изоляции сечением 2.5 мм кв. для подключения ручки выжигателя ко вторичной обмотке трансформатора.
желательно Belsis Hi Grade 2x2.5 мм. кв.
5. Нихромовая проволока марки Х20Н80 диаметром 1.0 мм. (из нее можете согнуть что вашей душе угодно, можно расклепать, можно подточить, можно ничего не делать)

Сообщение отредактировал yurynt - Пятница, 16.12.2011, 13:39
 
yurynt
16.12.2011, 13:40
Сообщение # 2
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
я ничего не сказал о ручке.
Ручку я сделал из ручки для "ПДВ-1 Узор" сточил резьбу и лишний пластик с держателя латунных стрежней,в которые зажимается игла. И держатель запрессовал внутрь вместе с эпоксидным клеем-пластилином (он работает до 280 гр.). Конструкцию иглы подсмотрел у буржуев.
Это правильно, температурное сопротивление у тонких латунных трубочек выше чем у толстых стержней, меньше греется ручка и меньше остывает игла. Трубочки купил в инет-магазине судомоделизма.
Внешний диаметр 2мм, отверстие 1 мм, достаточно прочные трубки и проволока 1 мм очень хорошо в них входит, после обжатия выдернуть проволоку нереально. На ручку одел очень плотно пробковый цилиндр (ручка от черпака для льда для зимней рыбалки :) ) и обточил как мне хотелось, на остальную ручку наклеил высверленную крошку пробки. сверху одел термоусадочную трубку и все обжал. Все контакты хорошо пропаяны, везде где надо заизолированы.
Можно купить ручки готовые, я правда не знаю что там за "иглы" зная диаметр проволоки "иглы" и ее длину можно посчитать нужное напряжение.

Но есть еще один очень классный вариант источника питания иглы.
Это дорого конечно, но самое красивое решение.
Существуют такие вещи как встраиваемый автотрансформатор, к примеру - http://www.elfa.spb.ru/catalog?good_id=hx219206
Его мощность порядка 200Вт, этого более чем достаточно.
Если взять еще обычный трансформатор на 200Вт и намотать на нем вторичную обмотку напряжением 4В проводом сечением 10 мм кв.
то такого блока хватит для очень широкого спектра игл диаметром проволоки до 1.4 мм (больше думаю и не нужно).
Можно сделать отвод на 2В, и два выхода для двух ручек и переключать между регулировками напряжений от 0 до 2В и от 0 до 4В.
А это позволит выжигать по чему угодно любыми иглами. К примеру можно сделать спиральную иглу по аналогии с некоторыми иглами у Rаzertip для выжигания текстуры перьев. Только Razertip наматывают на основную проволоку проволоку меньшего диаметра, а мы можем сделать и так, и намотать спиральку из 10-15 см проволоки диаметром 0.5-0.7мм. Для этого и потребуется более высокое напряжение до 4В.
А автотрансформатор сможет регулировать входящее напряжение от 0 до 220 В на трансформатор, от которого будет питаться игла ))
Значит и напряжение на игле можно будет регулировать во всем диапазоне от нуля до максимума.
Но стоить все это будет порядка 10.000р (автотрансформатор, трансформатор, корпус и мелочевка).
Но лучше, мне кажется, придумать уже нельзя ))
До ужаса простая и надежная конструкция с минимум потерь и максимумом регулировки.
Минус только один - цена 10.000р. к сожалению более дешевого и, при этом, компактного автотрансформатора не нашел.
И вес блока получится более 2-х кг.
Можно использовать обычный ЛАТР, это громоздкое изделие, но не исключается как вариант, если громоздкость не пугает.
Можно его поставить стационарно и подключать свой выжигатель не в розетку, а к нему.

Вроде все.
Если будут вопросы, постараюсь ответить.

Прилагаю табличку зависимости нагрузки от типа используемой проволоки для иглы.
и фото ручки.

ps я тут решился сделать чертеж и отправить в одну компанию для изготовления ручки. если до всего этого руки дойдут, я обязательно напишу здесь отчет. Планирую в качестве материалов для изготовления использовать фторопласт для крепежа держателей иглы и текстолита (или тоже фторопласта) для самой ручки. Тепловая изоляция только "пробка". Так как у нее очень низкая теплопроводность, она приятная на ощупь.
Прикрепления: 2515139.png(14Kb) · 5462358.jpg(47Kb)


Сообщение отредактировал yurynt - Пятница, 16.12.2011, 14:07
 
hypocrisy
24.12.2011, 16:54
Сообщение # 3
Группа: Проверенные
Сообщений: 16
Статус: Offline
спасибо! Кое, чем воспользуюсь)
 
wladimir
06.02.2012, 13:03
Сообщение # 4
Группа: Проверенные
Сообщений: 1
Статус: Offline
Сейчас появились выжигатели в виде паяльника со сменными насадками. Может кто пробовал . Хочется услышать отзывы.

Добавлено (06.02.2012, 13:03)
---------------------------------------------
Сейчас появились выжигатели в виде паяльника со сменными насадками. Может кто пробовал . Хочется услышать отзывы.

 
yurynt
06.02.2012, 15:27
Сообщение # 5
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
Я не пробовал, но читал неоднократные отзывы.
О надежности отзываются не очень.
Паяльник он и есть паяльник, попробуйте паяльником выжигать. Очень неудобно, ну разве если только ставить красивые штампики ))
Да и нагревается долго, плюс нет регулировки, хотя это решаемо - покупаете регулятор для ламп накаливания и включаете через него этот "паяльник выжигатель", сильнее греть не будет, но регулировать накал сможете.
 
Мерседес
24.02.2012, 13:26
Сообщение # 6
Группа: Проверенные
Сообщений: 11
Статус: Offline
Какие то странные у вас тут цены, по 10 тыс рублей, по 9999 рублей. А я вот делаю простые и надёжные изделия, примерно в 4 раза дешевле.
к примеру, - вот фото ручки, и регулятора. регулятор работает от первичного преобразователя, в качестве которого используется компьютерный блок питания, стоимостью 500 рублей. ручка простая и надёжная, используется игла из нихрома толщиной 0,6 - 1,0 мм. Есть "навороченные" варианты, с памятью, кнопочным управлением (фото в соседней ветке форума). Есть изделие на две ручки, с раздельной регулировкой нагрева. Естественно, есть плавная регулировка тока, и индикатор. Всё просто.
Прикрепления: 3094209.jpg(34Kb) · 4562468.jpg(33Kb)


Сообщение отредактировал Мерседес - Пятница, 24.02.2012, 13:29
 
yurynt
24.02.2012, 14:26
Сообщение # 7
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
у Вас совсем не простые решения, да и с надежностью можно поспорить, ибо регулировать большие токи неудобно во всех отношениях.
Простое и надежное будет у меня )) руки все не доходят собрать воедино ))

ps можно было не дублировать в две темы )
 
Мерседес
24.02.2012, 14:48
Сообщение # 8
Группа: Проверенные
Сообщений: 11
Статус: Offline
Зачем же так категорично. При современной элементной базе, всё значительно проще, и да и токи в диапазоне 10 ампер нельзя считать такими уж большими. зато это удобно, да и с надёжностью спорить не нужно, испытано в течении шести месяцев продолжительной эксплуатации. Про две ветки извиняюсь, просто зашел, увидел цены, и написал там где в данный момент находился. Вообще я продажей этих приборов не зарабатываю. Я их делаю попутно, из "любви к искусству", и чтобы люди видели, что при желании можно сделать изделия как минимум не хуже импорта.
 
Freiburg
26.02.2012, 23:39
Сообщение # 9
Группа: Проверенные
Сообщений: 20
Статус: Offline
У меня тоже есть компьютерный блок питания, пытался его подключить напрямую к игле, но она через буквально 5 секунд после включения становится ярко-красной!!! Что можете посоветовать для регулировки температуры иглы? Что можно приобрести и где?
 
Мерседес
27.02.2012, 13:56
Сообщение # 10
Группа: Проверенные
Сообщений: 11
Статус: Offline
Напрямую не получится. Готовый регулятор можно приобрести у меня, но наверное к вам электронные изделия отправлять нельзя.

Сообщение отредактировал Мерседес - Понедельник, 27.02.2012, 13:57
 
yurynt
13.03.2012, 23:57
Сообщение # 11
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
Ну вот я и собрал свой агрегатик )

Устройство проще некуда.

1. Корпус Gianta - 450р.
2. Автотрансформатор (230VA) - 4700р.
3. Трансформатор (100VA) с проводом для вторичной обмотки - 1400р.
4. Болты латунные для крепления бачка унитаза (2 комплекта) - 250р.
5. Гнездо под сетевой шнур - 50р.
6. Кнопка - 50р
7. Клеммы и прочая мелочевка - 100р.

Итого: 7000р.

Что мы имеем за эти деньги?
Надежный и простой аппарат, практически лишенный потерь.
Регулировку напряжения от 0 до 100%
Три диапазона напряжений: 0 - 2V, 0 - 3V, 0 - 5V

Данный аппарат способен нагреть нихромовую проволку
диаметром 1.4мм и длиной 30см до 800гр. при подключении к напряжению 5V.
Это может потребоваться для изготовления спиральных игл или игл сложной конструкции.
Или для подключения станочка для резки пенопласта, дерева

При этих условиях можно работать неограниченное кол-во времени.
Естественно при использовании игл меньшего диаметра аппарат будет работать еще в более легких условиях.
Прикрепления: 2558704.jpg(82Kb) · 1671563.jpg(80Kb) · 0393470.jpg(77Kb) · 7970020.jpg(68Kb)


Сообщение отредактировал yurynt - Среда, 14.03.2012, 00:17
 
yurynt
14.03.2012, 13:45
Сообщение # 12
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
Сделал табличку расчета напряжения , необходимого для нагрева нихромовой проволоки до определенной температуры в зависимости от ее длины и диаметра.
Прикрепления: raschet_igly.xlsx(17Kb)


Сообщение отредактировал yurynt - Среда, 14.03.2012, 13:47
 
Мерседес
14.03.2012, 14:31
Сообщение # 13
Группа: Проверенные
Сообщений: 11
Статус: Offline
Немного дороговато, для такого простого изделия. Я тоже начинал с этого, лет пять назад. вместо автотрансформатора за 4700 рублей, большинство теперь используют тиристорный регулятор, стоимостью 500 рублей. конечно, в этом месте большинство людей грамотных скажет, - Вот! вот так делать нельзя, поскольку трансформаторы плохо переносят форму тока отличную от синусоидальной, и будут правы, но лишь отчасти. я к примеру использовал тиристорный регулятор уже после трансформатора, во вторичной цепи, регулируя величину тока в нагрузке. прекрасно работает. По этому поводу есть статья в журнале "радиолюбитель" за 2009г.
 
yurynt
14.03.2012, 18:37
Сообщение # 14
Группа: Проверенные
Сообщений: 15
Статус: Offline
изделие тем и хорошо, что простое ) важно, что оно правильно работает и его возможности достаточно широкие )
Ничего лучше компактного автотрансформатора в качестве регулятора для понижающего трансформатора напряжения, применительно к выжигателю, нет ))
Все остальное это компромисс )

ps это Ваше дело конечно, но что ж Вы такой скупой на информацию, поделились бы с людьми.
Те, кто может сам сделать, у Вас все равно не закажет, те кто заказывает, даже браться не будут.


Сообщение отредактировал yurynt - Среда, 14.03.2012, 18:39
 
Мерседес
15.03.2012, 14:18
Сообщение # 15
Группа: Проверенные
Сообщений: 11
Статус: Offline
Изделие то в целом неплохое, я же его не поругал, я написал, что дороговато. Для себя любимого конечно можно позволить, опять же интересно самому сделать Вещь. Что касается поделиться, - Дело не в скупости. Те кто может это сделать, и сам разберётся, хитростей там особых то и нет. Но квалификация должна быть достаточно высока, и у людей обычной профессии при повторении будет очень вопросов, и всем нужно будет ответить, иначе невежливо будет как то. Поэтому всё и не пишу, что бы не утонуть в переписке. Но делиться то я делюсь, - вот к примеру постом выше я сослался на журнал, а вы его прочитали?
 
Форум » Выжигание » Приборы для выжигания » Выжигатель своими руками (принцип построения аппарата для выжигания)
Страница 1 из 212»
Поиск: