Diseño e implementación de un prototipo de cocina de inducción electromagnética basado en un inversor monofásico de alta frecuencia

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Resumen

All parameters of current, voltage, working frequency, etc. were calculated. Which helped design the necessary circuits (resonant-monophasic inverter) for the induction cooker prototype. With this data simulations were generated in order to confirm (as far as the simulation allowed) and adjust the results of the design obtained. After obtaining the designs of the circuits, an intermediate step was carried out between the construction of the circuits on PCB, which consisted of the assembly of these in protoboard and the design and implementation of the interface for manipulation and data collection, it is worth highlighting that both PIC18F4550 and an ATMEGA 328P-PU were used for both the inverter circuit and the interface circuit, which, thanks to their cost, help to make the final price of the appliance affordable for households in our country in an industrial implementation, subject of vital importance to achieve the social, environmental and economic impacts that were raised at the beginning of this project. Finally, thanks to the interface made in the previous step, the manipulation of the prototype of the functions is achieved: on, off, temperature control (data collection by means of a type K thermocouple and an NTC thermistor) and cooking time. By means of this the measurement and data collection of the prototype was carried out to calculate the efficiency of the system, comparison of the heating time of two pots with different density, a Swiss Home brand with a capacity of 2.2 liters of stainless steel, with 1.25 cm thick thermo diffuser at the base; the second, of stainless steel without thermo-diffuser checking the working frequency at the different programmed levels, comparison with type K thermocouple pattern (-40 ° C to 1000 ° C) attached to a multimeter with precision in the ranges of -40 ° C - 0 ºC [+ - 3% + 9] 0ºC - 400 ºC [+ - 1% + 5] and 400ºC - 1000 ºC [+ - 2% + 10], consumption currents at their different levels of work, voltage in the induction coil and hysteresis of the on-off control. These data are shown in tables and processed in order to obtain the correct averages and measurements of each of the variables.

Descripción

Se calcularon todos los parámetros de corriente, voltaje, frecuencia de trabajo, etc. Los cuales ayudaron a diseñar los circuitos necesarios (inversor resonante -monofásico) para el prototipo de la cocina de inducción. Con estos datos se generaron simulaciones con el fin de confirmar (hasta donde la simulación lo permitió) y ajustar los resultados del diseño obtenido. Luego de obtener los diseños de los circuitos se realizó un paso intermedio entre la construcción de los circuitos en PCB, el cual consistió en el montaje de estos en protoboard y el diseño e implementación de la interfaz para la manipulación y toma de datos, cabe resaltar que tanto para el circuito del inversor como para el de interfaz se usó el PIC18F4550 y un ATMEGA 328P-PU los cual gracias a su costo ayudan a que en una implementación industrial el precio final del electrodoméstico sea asequible para los hogares de nuestro país, tema de vital importancia para conseguir los impactos sociales, ambientales y económicos que se plantearon al comienzo de este proyecto. Finalmente, gracias a la interfaz realizada en el paso anterior, se logra la manipulación del prototipo de las funciones: encendido, apagado, control de temperatura (toma de datos por medio de una termocupla tipo K y un termistor NTC) y tiempo de cocción. Por medio de esta se realizó la medición y recolección de datos del prototipo para realizar el cálculo de la eficiencia del sistema, comparación de tiempo de calentamiento de dos ollas con densidad diferente, una de marca Swiss Home de capacidad 2.2 litros de acero inoxidable, con termo-difusor de 1,25 cm de grosor en la base; la segunda, de acero inoxidable sin termo-difusor comprobación de frecuencia de trabajo en los diferentes niveles programados, comparación con patrón de termocupla tipo K (-40°C hasta 1000°C) unida a un multímetro con precisión en los rangos de -40ºC – 0 ºC [+- 3% + 9] 0ºC – 400 ºC [+- 1% + 5] y 400ºC – 1000 ºC [+- 2% + 10], corrientes de consumo en sus diferentes niveles de trabajo, voltaje en la bobina de inducción e histéresis del control on - off. Estos datos se muestran en tablas y se procesaron con el fin de obtener los promedios y medidas correctas de cada una de las variables.

Palabras clave

Inducción, Inversor, Monofasico, Frecuencia

Materias

Ingeniería en Control - Tesis y disertaciones académicas , Estufas , electromagnetismo , Inversores eléctricos

Citación