23/05/2010

Электрогрелка из отходов ремонта (часть.1)

Электрогрелка из отходов ремонта

Автономный электрогреющий тело модуль

Желание сделать своими руками электрическую грелку возникло у меня тогда, когда у родителей с шумом и вспышками сломалась простенькая промышленная электроглелка. Заглянув в раскуроченные внутренности, я ничего нового в такой электрической грелке для себя не увидел, обычная спираль в какой-то мягкой термостойкой подложке, без каких либо предохранителей непосредственно подключенная к сетевому шнуру 220В. Наверное, это была кустарщина, да еще и на скорую руку сделана, без соблюдения правил электрозащиты. Из этого происшествия были сделаны выводы, которые сформировались в технические требования для домашнего изготовления подобных электрогрелок.  Вашему вниманию предлагается самодельная электрическая грелка, сделанная исходя из этих требований и проверенная в эксплуатации.

Идея и размышления

Прелесть электрогрелки в том, что она находится  в непосредственной близости возле тела (например, так), таким образом, можно, использовав небольшую мощность эффективно согреться или прогреть нужный участок тела (сам грел шею, спину, колено и  все остальное (http://www.afterwork.com.ua/?p=1689), что болело и что допускалось греть). Для такого же эффекта нужен электрообогреватель на порядок (а то и два порядка) большей мощности. В итоге – экономия энергии.

Я уже делал подобные штучки с подогревом, например, коврик для мышки с подогревом от USB, мышку и клавиатуру с подогревом от того же источника и т.п. В процессе создания таких подогревателей важно правильно рассчитать сопротивление нагревательного элемента исходя из площади обогрева. Особенно, если при создании такой электрогрелки не применять термостойкие изоляторы (стеклоткань, фторопласт, керамика), коих в обычном домашнем хозяйстве нет. По моему опыту оптимальным значением удельной мощности работы нагревателя в условиях нетермостойких материалов есть 2-3Вт на 1кв.дм. Другими словами, что бы сделать эффективную грелку достаточно мощности в 15-20 Вт при площади поверхности 4-6 кв.дм.

Еще одним условием творения электрогрелки есть то, что сама рабочая поверхность (плоскость) грелки должна быть полужесткой. Слишком мягкая поверхность способствует быстрому разрушению нагревательного элемента в результате изгибов(проволоки), слишком жесткая – не огибает формы тела (малоэффективна или неудобна). В этих условиях жесткость обычного (неутепленного, неспециального) линолеума как раз то, что нужно. Обычно для изоляции нихромовой проволоки с двух сторон необходимо 2 пластинки линолеума.

Важно также не только правильно подобрать мощность нагревателя и площадь электрогрелки, а также надежно закрепить проволоку, что бы во время изгибов не возникало коротких замыканий. Проще всего вшить проволоку высокого сопротивления в жесткую ткань или сетку. После ремонта квартиры у меня осталось несколько квадратных метров стекловолоконной сетки, использующейся в системах пенопластового утепления. Вот такая сетка как раз подходит для закрепления. Чем меньше размер ячеек сетки, тем лучше. Нихромовую проволоку (нужно взять более тонкую,  чем для выжигателя) довольно просто продевать между ячейками сетки, кроме того, такая сетка выдерживает высокие температуры. К слову сказать, желательно использовать сетку сложного переплетения, другими словами такую, что бы из нее нельзя было выдернуть отдельную нитку.

Об источнике питания речь пойдет особо, но и так ясно, что использовать непосредственное питание от сети 220В недопустимо в целях безопасности. Необходим источник питания с понижением напряжения меньше 36В и гальванической развязкой от промышленной сети 220В. Наиболее удобно применять источник 12В (переменного или постоянного тока). Подобные автономные и встроенные источники широко распространены, например, сетевые блоки ноутбуков, блоки питания галогенных ламп люстры, блоки питания ЖК мониторов и сканеров и даже внутренний источник стационарного компьютера. Другими словами, если вы читаете это, то поблизости есть источник питания с напряжением 12В как раз нужной мощности, хотя потратив несколько вечеров после работы источник питания для электрогрелки можно сделать самому.

Материалы и инструменты

1.Два куска линолеума размерами 350х140 мм (размеры можно увеличить или уменьшить, пересчитав мощность).

2.Отрез стекловолоконной сетки размеровм 350х140 мм (размеры сетки аналогичны размерам полосок линолеума)

3.Проволока высокого сопротивления (у меня R=40Ом, L=2м).

4.Две контактные группы от старых многоконтактных штыревых разборных разъемов.

5.Суровые нитки, 4 одежные кнопки с отверстиями (для шнуровки) и 2 метра бельевого шнура (опционально).

6.Ножницы, сапожный нож (опционально), кусачки (опционально), иголка для шитья (циганская), шило (опционально).

Работа

Как и при обычном шитье, работа начинается с раскроя. Из остатков линолеума и стекловолоконной сетки (ячейки 2х2мм) вырезаются заготовки размером 350х140мм. Размеры выбраны не случайно, во-первых, такие размеры удобны для закрепления грелки на теле (в том числе и на конечностях) взрослого человека. Во-вторых, размеры удобны для равномерной закладки имеющейся у меня проволоки высокого сопротивления нужной длины (рис.1а).

Электрогрелка из отходов ремонта

Далее, сквозь ячейки стекловолоконной сетки продевается нихромовая проволока. Расстояние между смежными витками плоской спирали (или змейки) получается не меньше 5 ячеек (около 1 см), продольный шаг продевания примерно такой же (5 ячеек, 1см). Следует сказать, что поддевание проволоки в ячейки сетки довольно кропотливое занятие и занимает в процессе изготовления термогрелки наибольшее время (рис.1б). Разумеется, проволоку следует прокладывать так (форма тромбона), что бы как можно более равномерно заполнялась плоскость будущей термогрелки (обеспечение равномерного нагрева). Для подключения нагревательного элемента в виде такой проложенной спирали с короткой стороны отреза стекловолоконной сетки, линии спирали-змейки (серпантин) прокладывается вдоль длиной стороны (рис.3а). Количество длинных участков должно быть четным (у меня -8).

Электрогрелка из отходов ремонта

Закрепленную в сетке спираль нужно подключить к источнику питания. В первых вариантах термогрелок (сделал уже их несколько) концы спирали я закреплял непосредственно к концам провода, таким образом, рабочая часть вместе с проводом составляла единое целое. Так как нихромовая проволока плохо паяется, соединение производилось простой накруткой и фиксировалось так, как это делают рыболовы, закрепляя крючок на леске (даже не знаю, как этот тип узла называется). В термогрелках спираль не разогревается до высоких температур и не изменяет свои размеры и сопротивление, в противоположность мощным калориферам и утюгам.

В данной конструкции решено было термогрелку сделать с разъемом на борту. В качестве разъемов были применена контактная группа (2мм штырь и гнездо на рис.2а) от старых больших круглых проходных разъемов (не хочу заморачиваться с типономиналом). Концы спирали на гнездовой части закрепляются тем же самым «рыболовным» узлом (рис.2б), который обеспечивает очень надежное гальваническое соединение нихромовой проволоки и посеребренной гнездовой части контактной группы. Располагаются гнездовые контакты по краям короткой стороны отреза сетки (рис.2в) вровень с краем (меньше вероятность случайного замыкания во время коммутации).

Электрогрелка из отходов ремонта

Сборка термогрелки начинается с прихватывания сетки к одной из полосок линолеума в нескольких местах. Во-первых, обшиваются нитками гнездовые контакты (рис.3а) при этом контакты дополнительно фиксируются на линолеуме, дабы не соскользнули во время коммутации. Во-вторых, в одной или двух точках прихватывается сетка со стороны противоположной гнездовым контактам, что бы сетка со спиралью не ерзала при последующем шитье между двумя отрезами линолеума. На конечном этапе прихваченная сетка со спиралью и гнездовыми контактами накрывается вторым куском линолеума и прошивается по контуру (рис.3б) и в нескольких местах поперек линий змеевидной спирали. Поперечный прошив (вдоль короткой стороны) обеспечивает дополнительную защиту (рис.4а) от коротких замыканий, устанавливая стежками невозможность замыкания между смежными линиями змейки провода.

Электрогрелка из отходов ремонта

Фактически, электрогрелка уже готова, можно подключать питание и тестировать ее. Осталось только подумать, как закреплять ее на теле? Тут вариантов много,  например так: обмотать матерчатым жгутом грелку с частью тела, прилепить лейкопластырем, всунуть в обтягивающую одежду, пришить по углам тесемки. Я же, следуя принципу универсализма, оставил по углам непрошитые места (рис.4а) и в этих зонах установил металлические заклепки с отверстиями (рис.4б). Теперь в отверстия продеваются шнурки (бельевые веревки) нужной длины и удобного диаметра для закрепления на теле (чаще всего, на пояснице).

Вот и все, осталось изготовить низковольтный шнур питания, используя штыревые части от контактной группы, и найти свободный блок питания с нужным напряжением 12-24В. Для этой грелки разработан  самодельный блок питания, корпус которого изготовлен из пластиковых бутылок и CD/DVD дисков.

Примечания

На такую грелку можно подавать максимальное напряжение не выше 24 В, иначе вы рискуете расплавить элементы грелки!

Теплого Вам времяпрепровождения!

Похожие записи

9 комментариев »

  1. А знаете ли Вы, кто как греется холодными зимними вечерами?
    Некоторые народные традиции:
    англичанин – ложит грелку в кровать;
    японец – хорошо распарится перед сном в ванной;
    ну а МЫ, славяне, дров имеем много, поэтому весь дом нагреем.

    Комментарий by Дядя Егор — 23/05/2010 @ 15:33

  2. Такая статья большая, аж страшно читать. Кто решитcя сие сделать, моя рекомендация. Очень хорошо работает, когда еще обернуться чем-то теплым. Т.е. если вы греете спину, то прикрыть эту грелку шарфом или пледом, кому что нравится. Результат будет потрясающим, и вы забудете про холод и сквозняк в теле. Просто тепло от грелки не будет греть еще воздух, а только вас!

    Комментарий by Alexeya_ale — 23/05/2010 @ 19:11

  3. Эт точно, предыдущие замечания тонко подмечают энергетическую эффективность локального обогрева.

    Комментарий by opyvovar — 23/05/2010 @ 21:19

  4. Все заводские грелки всегда без предохранителя, а изоляция – силиконовая. В советских есть еще терморегулятор, а без него можно получить ожоги если заснуть. (((
    Локальный обогрев не столько эффективен, сколько приятен потому что температура на поверхности кожи не превышает физиологических норм.

    Проще и быстрее пристрочить нихром к куску х/б ткани (стеклоткани) на швейной машинке зигзагом.
    Кстати, эту статью нашел гуглом потому что сам удумал такую сделать, ибо заводская опять перетерлась.
    Надо бы формулы все же привести:

    P = U * I, (Вт)
    I = U / R, (А)
    где U – напряжение БП, В.
    Отсюда P = (U ^ 2) / R, R и U БП надо померить мультиметром.

    Лучше использовать просто трансформатор на подходящее напряжение и питать синусоидой. Наихудший вариант – использование импульсного БП, там высокочастотные гармоники и получится комбинация грелки и аппарата УВЧ, хе-хе.

    А вот про линолеум – спасибо, отличная мысль. Как раз думал что бы применить такое умеренно жесткое…

    Комментарий by Я — 29/09/2010 @ 20:33

  5. Гм, я думал, что все эти формулы изучаю в школе. А относительно регуляции, думаю применить широтно-импульсный регулятор прям по синусоиде с частотой около 2000 Гц.

    Комментарий by opyvovar — 29/09/2010 @ 22:39

  6. Никакого ШИМа нафиг – УВЧ. Сделайте несколько нитей и ступенчатую регулировку и будет Вам счастье. Если три нити разных сопротивлений – 14 ступеней мощности, включающих последовательные и параллельные соединения, закачаетесь.

    Да, имелось в виду “зигзаг” прямо поверх проволоки прошить.
    В расчете пренебрегаем повышением сопротивления спирали при нагреве. А вот снижением напряжения на вторичной обмотке трансформатора под нагрузкой пренебрегать не стоит, и надо измерять напряжение при подключенной проволоке.

    Для холостых эта грелка кладется под простыню и – вуаля! А я так люблю на подушку класть и спать на ней. Хорошо при синусите помогает и прочих ЛОР-болезнях.

    Комментарий by Я — 30/09/2010 @ 1:33

  7. Аппараты УВЧ терапии работают на частоте 27,12 или. 40,68 МГц и развивают мощность 200…500 Вт. (http://readitall.ru/medicine/0030.html), мы же будем ключевать в сто тысяч раз меньшей частотой, поэтому никакого УВЧ эффекта там не будет (может чего другое будет, но не это).

    Ступенчатое регулирование путем переключения проволок разного сопротивления имеет право на жизнь, но трудно в исполнении. Нихром плохо паяется, а много точек скрутки и подключения и куча проводов от грелки – уже слишком. Для меня проще импульсный регулятор сделать (правда я его до сих пор так и не сделал…)

    Я думал о том, что бы прошить зигзагом на тряпку, а потом вшить все это в линолеум, почему то показалось в сетку впихнуть проще. Да и в самом первом варианте эта сетка зажималсь еще между слоями стеклоткани. Но где же люди найдут стеклоткань?

    Комментарий by opyvovar — 30/09/2010 @ 8:38

  8. Вместо ниток можно было степлером скобами прикрепить…

    Комментарий by Лео — 23/02/2013 @ 23:28

  9. Гм, а степлер как раз и вылетел из головы! Скорее всего степлером было б весьма удобно. Сейчас, вместо монтажной сетки, использую прошитые через 5 мм два куска хлопчатобумажной ткани по размеру греющего модуля, хотя и с сеткой греющие модули до сих пор прекрасно работают.

    Комментарий by opyvovar — 24/02/2013 @ 19:03

RSS лента комментариев к этой записи.

Оставить комментарий



Творим После Работы работает на WordPress, русская версия WordPress от MyWordPress.Ru
Информация на сайте является собственностью авторов.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ копировать и размещать любую информацию без согласия авторов.