Każdy hobbysta, który chce parować się radiem, musi w pewnym momencie nawinąć cewkę lub dwie, czy to cewkę anteny radia AM, cewkę na rdzeniu toroidalnym dla filtra pasmowoprzepustowego w transceiverze komunikacyjnym, czy też cewkę z zaczepem centralnym dla używać w oscylatorze Hartleya. Nawijanie cewek nie jest trudne, ale dość czasochłonne. Istnieją różne metody wykonywania cewek, w zależności od obszaru zastosowania i wymaganej indukcyjności. Rdzenie powietrzne są najbardziej szerokopasmowe, ale uzyskanie wysokiej indukcyjności oznacza użycie dużej ilości drutu, nie są one również najbardziej wydajne w przypadku pola magnetycznego uciekającego z cewki - to uciekające pole magnetyczne może powodować zakłócenia poprzez indukowanie w pobliskich przewodach i innych cewkach.
Nawijanie cewki na cewkę ferromagnetyczną skupia pole magnetyczne, zwiększając indukcyjność. Stosunek indukcyjności po i przed wprowadzeniem rdzenia do średnicy cewki do jego wnętrza nazywany jest przenikalnością względną (oznaczony μ r). Różne powszechnie używane materiały mają różne przepuszczalności względne, od 4000 dla stali elektrotechnicznej używanej w transformatorach sieciowych, do około 300 dla ferrytów stosowanych w transformatorach SMPS i około 20 dla rdzeni proszkowych stosowanych w VHF. Każdy materiał rdzenia powinien być używany tylko w określonym zakresie częstotliwości, poza którym rdzeń zaczyna wykazywać duże straty. Rdzenie toroidalne, wielootworowe, rdzenie garnkowe i inne zamknięte rdzenie otaczają pole magnetyczne wewnątrz rdzenia, zwiększając wydajność i praktycznie redukując zakłócenia do zera. Aby dowiedzieć się więcej o cewkach indukcyjnych i ich działaniu, kliknij link.
Cewki powietrzne
Cewki z rdzeniem powietrznym są dobre dla cewek o niskiej indukcyjności, gdzie interferencja nie jest najważniejsza. Cewki z niewielką liczbą zwojów i stosunkowo grubym drutem są nawijane na cylindryczny przedmiot, taki jak wiertło lub puszka, który jest następnie usuwany i cewka podtrzymuje się, czasami cewka jest powlekana żywicą dla większej stabilności mechanicznej. Większe cewki z dużą liczbą zwojów są zwykle nawijane na nieferromagnetyczny kształtownik, taki jak pusta plastikowa rurka lub ceramiczny kształtownik (dla cewek RF o dużej mocy), a następnie mocowany do tego pierwszego za pomocą kleju. Aby je nawinąć, należy najpierw obliczyć wymaganą średnicę drutu, ponieważ ma ona duży wpływ na całkowitą długość cewki.
Preparat do średnicy drutu jest
(√I) * 0,6 = d, gdzie I to wartość skuteczna lub prąd stały, a d to średnica drutu.
Jeśli cewki są używane przy niskich poziomach mocy, średnica drutu nie ma tak dużego znaczenia, 0,3 mm jest dobre dla większości zastosowań, a 0,12 mm jest dobre dla konserw, jeśli cewki są używane w tranzystorowych odbiornikach radiowych. Jeśli cewka jest używana do obsługi oscylatora, drut powinien być sztywny, aby zapobiec efektom wypaczania, ponieważ mogą one zmienić w pewnym stopniu indukcyjność i spowodować niestabilność częstotliwości (napędzanie).
Następnie musisz wiedzieć, jaką średnicę musi mieć cewka. Zaleca się, aby średnica cewki wynosiła od 50% do 80% długości cewki dla optymalnego Q, a te zależą od tego, ile miejsca może zająć cewka. Jeśli cewka będzie samonośna, można użyć śruby lub śruby, nawinąć zwoje w rowkach i wyjąć śrubę, odkręcając ją, trzymając drut cewki, co daje bardzo równą i powtarzalną cewkę.
Poniżej znajduje się wzór na indukcyjność dla cewki cylindrycznej
L = μ r (n = 2. ᴫ 2, r 2 / l) 0,00000126
L to indukcyjność u henriów, μ r to względna przepuszczalność rdzenia (1 dla cewek powietrznych, plastikowych, ceramicznych itp.), N to liczba zwojów, π to pi, r to promień cewki w metrach (od od środka warstwy okablowania do środka uzwojenia) lub połowy średnicy (od środka warstwy okablowania przez środek do środka warstwy okablowania z drugiej strony), l to długość uzwojenia w metrów, a długa liczba na odwrocie to przepuszczalność wolnej przestrzeni.
Inny wzór na indukcyjność.
L = (n 2. D 2) / 18d + 40l
Ta formuła jest używana podczas nawijania jednowarstwowej, jednolitej cewki, przy czym wszystkie zwoje są ściśle nawinięte, bez odstępów między nimi. Jednostki są takie same, jak w powyższym wzorze, z wyjątkiem d, który jest średnicą cewki w metrach.
Bardzo dobry kalkulator cewki wykonał Serge Y. Stroobandt, tutaj znak wywoławczy ON4AA.
Jak zrobić cewkę powietrzną
Aby nawinąć zwykłą cewkę z rdzeniem powietrznym, potrzebujesz wzornika, źródła drutu, drobnego papieru ściernego lub noża do modelowania (nie pokazano) i trochę superkleju lub dwustronnej taśmy, aby utrzymać drut w miejscu.
Po zaprojektowaniu cewki czas ją nawinąć. Jeśli robisz cewkę z rdzeniem powietrznym, dobrym pomysłem jest użycie plastikowej formy do jej nawijania, ponieważ plastikowa forma jest nieferromagnetycznai nie przewodzi prądu, nie wpływa na wydajność cewki przy niskich poziomach mocy. Następnie wyciąć pas taśmy dwustronnej na długość zwoju i przykleić go do pierwszego, następnie wywiercić otwory w tym pierwszym miejscu, gdzie kończy się cewka i przy gwintownikach, zdjąć warstwę wierzchnią z taśmy i rozpocząć nawijanie, najpierw przepuszczając go przez wywiercony otwór a następnie nawijając jak zwykle drut będzie przytrzymywany taśmą dwustronną, alternatywnie żebrowanie cewki można przykleić do tego pierwszego po nawinięciu kilku zwojów klejem cyjanoakrylowym, nawinąć resztę cewki i klej co 1cm (zwany również super klejem, używaj rękawiczek, bardzo trudno go usunąć ze skóry i powoduje podrażnienia). W przypadku gwintowników skręć razem przewód, przeprowadź go przez otwór w pierwszym i kontynuuj jak zwykle. Spróbuj zamknąć zakręty blisko,po nawinięciu zdjąć emalię drobnym papierem ściernym lub nożem modelarskim, a końce cynować lutownicą. Możesz użyć miernika LCR do pomiaru indukcyjności lub GDM, aby użyć GDM jako urządzenia do pomiaru indukcyjności, zobacz powiązany artykuł.
Poniższe zdjęcia wyjaśniają proces nawijania cewki powietrznej:
Krok 1: Poniżej dwa zdjęcia przedstawiają Były z kawałkiem taśmy, w którym zostanie nawinięty drut oraz Otwory do utrzymywania drutu na miejscu.
Krok 2: Na poniższym zdjęciu zdjęła się folia ochronna, rozpoczęło się nawijanie, a drut do kranu jest zgięty i skręcony razem .
Krok 3: Następnie przełóż otwór w pierwszym i wyjmij z drugiej strony.
Krok 4: Gotowa cewka ma cynowane przewody poprzez zanurzenie ich w lutowiu na kawałku laminatu PCB.
Krok 5: Na koniec mierzy się indukcyjność cewki za pomocą miernika LCR. Możesz również użyć Arduino do pomiaru indukcyjności cewki lub możesz użyć miernika spadku napięcia sieci (GDM).
Cewki nawojowe na prętach ferrytowych
Nawijanie cewek na prętach ferrytowych (na przykład anteny ferrytowe w odbiornikach radiowych) jest podobne do nawijania cewek rdzeniowych, ale ponieważ nie można przewiercić pręta ferrytowego, należy polegać na taśmie dwustronnej lub kleju, aby utrzymać drut mocno. Ponieważ taśma nie zawsze przykleja się do ferrytu, dobrze jest najpierw przykryć pręt jedną do trzech warstw papierowej taśmy maskującej tuż pod miejscem, w którym ma przejść cewka i przykleić ją taśmą. Możesz użyć super kleju, aby utrzymać drut na miejscu zamiast dwustronnego.
Aby obliczyć cewkę, użyj wzoru na indukcyjność dla cewki cylindrycznej znalezionego powyżej, dla μ r wprowadź względną przepuszczalność podaną w arkuszu danych lub kalkulatorze cewki online. Jeśli zaprojektowałeś cewkę , możesz ją nawinąć jak cewki z rdzeniem powietrznym, ale jest inna metoda, szybsza !
Włóż ferrytowy pręt do wiertarki elektrycznej, podobnie jak wiertło i obracaj nim powoli, pręt będzie się obracał samoczynnie, dzięki czemu możesz bardzo szybko wykonać cewki wysokiej jakości i wysokiej indukcyjności z dużą ilością zwojów! Jeśli masz plastikowe wzorniki do pręta, nawiń je najpierw, a następnie umieść na cewce i przyklej na miejscu.
Po lewej stronie znajduje się fabryczna cewka antenowa w odbiorniku radiowym, gdzie cewka nawinięta jest na pręt, który jest przymocowany do pręta za pomocą plastikowych elementów. Drut jest mocowany żywicą epoksydową. Po prawej stronie znajduje się mała cewka na pręcie ferrytowym wykonanym metodami opisanymi powyżej.
Toroidalne uzwojenie rdzenia
Cewki toroidalne są dość łatwe do obliczenia, ale trochę skomplikowane dla wiatru. Rdzenie toroidalne mają szeroką gamę zastosowań, takich jak cewki filtrujące w SMPS, dławikach RFI, transformatorach mocy SMPS, filtrach wejściowych RF, balunach, przekładnikach prądowych i innych.
Indukcyjność cewki toroidalnej w nanotechnologii (gdy wskaźnik indukcyjności AL jest podany w nH / N 2) można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
L (nH) = A L (nH / N 2) * Zakręty 2
Po przeliczeniu otrzymujemy wzór na liczbę zwojów potrzebnych do uzyskania wymaganej indukcyjności:
Wymagane obroty = 1/2
Do nawinięcia cewki toroidalnej potrzebny jest rdzeń toroidalny, źródło drutu (dobrym jego źródłem są cewki odchylające ze starych telewizorów CRT), drobny papier ścierny i odrobina superkleju.
Aby nawinąć toroid, należy najpierw uciąć odpowiednią długość drutu, ponieważ nie można przepuścić rolki drutu przez otwór. Aby obliczyć potrzebny drut, pomnóż obwód przekroju pierścienia przez liczbę potrzebnych zwojów. Czasami jest to określone w arkuszu danych jako mlt (średnia długość na turę). Na tej stronie znajduje się kalkulator online, który pomaga w projektowaniu cewek toroidalnych, wystarczy wybrać rdzeń, podłączyć wymaganą indukcyjność i podać ilość potrzebnych przewodów i zwojów.
Krok 1: Najpierw przeprowadź jeden koniec drutu przez otwór, upewnij się, że wystaje około 4 cm - ten kawałek nazywa się warkoczem.
Krok 2: Owiń warkocz wokół rdzenia, pozostaw 1 cm do 2 cm i zabezpiecz resztę klejem superglue.
Krok 3: Użyj pozostałej długości drutu, aby nawinąć resztę zwoju, dłuższy koniec przymocuj do gwoździa lub gwoździa, aby ułatwić nawijanie.
Ponieważ oczekuje się, że cewka będzie miała niską indukcyjność (około 3,6 μH) w przypadku braku profesjonalnego miernika LCR, lepiej jest użyć GDM, ponieważ zwykłe mierniki oparte na mikrokontrolerze mają bardzo niską dokładność podczas pomiaru małych indukcyjności. Kondensator 680pF został podłączony równolegle do cewki wraz z małą pętlą sprzęgającą. Obwód ten obniżył się do 3,5 MHz (po prawej), wprowadzając te wartości do kalkulatora rezonansu, uzyskując około 3 μH. Po lewej miernik jest ustawiony na inną częstotliwość poza rezonansem obwodu.
Obliczone cewki mogą dawać bardzo różne wyniki, gdy są wykonane w prawdziwym życiu, ze względu na pasożytnicze pojemności i wywołany przez nie równoległy rezonans własny.