Svaki hobist koji se želi okušati u radiju mora - u nekom trenutku - namotati zavojnicu ili dvije, bilo da je to zavojnica antene AM radija, zavojnica na toroidalnoj jezgri za propusni filtar u komunikacijskom primopredajniku ili zavojnica s centralnim slavinama za koristiti u hartleyevom oscilatoru. Navijanje svitaka nije teško, ali oduzima puno vremena. Postoje različite metode izrade zavojnica, ovisno o području upotrebe i potrebnoj induktivnosti. Zračne jezgre su najširokopojasne mreže, ali dobivanje visokih induktiviteta znači korištenje puno žice, a također nisu najučinkovitiji učinak na magnetsko polje koje izlazi iz zavojnice - to magnetsko izlaženje može uzrokovati smetnje induciranjem u obližnjim žicama i drugim zavojnicama.
Namotavanjem zavojnice preko feromagnetske zavojnice fokusira se magnetsko polje, povećavajući induktivitet. Odnos induktivnosti nakon i prije nego što je jezgra s promjerom zavojnice umetnuta u nju naziva se relativna propusnost (označava se μ r). Različiti materijali koji se često koriste imaju različitu relativnu propusnost, u rasponu od 4000 za električni čelik koji se koristi u mrežnim transformatorima, do oko 300 za ferite koji se koriste u SMPS transformatorima i oko 20 za jezgre željeznog praha koje se koriste na VHF-u. Svaki materijal jezgre smije se koristiti samo unutar navedenog frekvencijskog područja, izvan kojeg jezgra počinje pokazivati velike gubitke. Toroidne jezgre s više otvora, lonac i druge zatvorene jezgre zatvaraju magnetsko polje unutar jezgre, povećavajući učinkovitost i praktički smanjujući smetnje na nulu. Da biste saznali više o prigušnicama i njihovom radu, slijedite vezu.
Induktori s zrakom
Zavojnice sa zračnim jezgrom dobre su za zavojnice male induktivnosti, gdje smetnje nisu od najveće važnosti. Zavojnice s malom količinom zavoja i relativno debelom žicom namotavaju se na cilindrični predmet kao što je svrdlo ili limenka, koji se zatim uklanja i zavojnica sama podupire, ponekad je zavojnica presvučena smolom radi veće mehaničke stabilnosti. Veće zavojnice s puno zavoja obično se namotaju na ne-feromagnetski uređaj, poput šuplje plastične cijevi ili keramičkog uređaja (za RF zavojnice velike snage), a zatim se na njih pričvršćuju ljepilom. Da biste ih namotali, prvo morate izračunati potreban promjer žice, jer on ima velik utjecaj na ukupnu duljinu zavojnice.
Formula promjera žice je
(√I) * 0,6 = d, gdje je I efektivna ili istosmjerna struja, a d je promjer žice.
Ako se zavojnice koriste na niskim razinama snage, promjer žice nije toliko važan, 0,3 mm je dobro za većinu primjena, a 0,12 mm dobro za konzerve ako su zavojnice u tranzistorskim radio prijemnicima. Ako se zavojnica koristi u radu oscilatora, žica bi trebala biti kruta, kako bi se spriječili efekti savijanja, jer oni mogu donekle promijeniti induktivitet i prouzročiti nestabilnost frekvencije (vožnja).
Dalje, morate znati koji promjer zavojnice mora imati. Preporučuje se da promjer zavojnice iznosi 50% do 80% duljine zavojnice za optimalno Q, a to ovisi o tome koliko prostora zavojnica može zauzeti. Ako je zavojnica samonosiva, možete upotrijebiti vijak ili vijak, namotati zavoje unutar utora i ukloniti vijak odvrtanjem dok držite žicu zavojnice, što čini vrlo ujednačenu i ponovljivu zavojnicu.
Ispod je formula induktivnosti za cilindričnu zavojnicu
L = μ r (n 2, ᴫ 2, r 2 / l) 0,00000126
L je induktivitet u henrijama, μ r je relativna propusnost jezgre (1 za zračne, plastične, keramičke itd. Zavojnice), n je broj zavoja, π je pi, r je polumjer zavojnice u metrima (od sredina ožičenog sloja do sredine namota) ili polovina promjera (od sredine ožičnog sloja do sredine do sredine ožičnog sloja s druge strane), l je duljina namota u metara, a dugačak broj na stražnjoj strani je propusnost slobodnog prostora.
Druga formula za induktivnost.
L = (n 2. D 2) / 18d + 40l
Ova se formula koristi kada se namata jednoslojna jednolična zavojnica sa svim zavojima koji su usko namotani, a među njima nema razmaka. Jedinice su iste kao kod gornje formule, osim d što je promjer zavojnice u metrima.
Vrlo dobar kalkulator za zavojnicu izradio je Serge Y. Stroobandt, ovdje pozivni znak ON4AA.
Kako napraviti induktor zračne jezgre
Da biste namotali uobičajenu zavojnicu s zračnim jezgrom, trebaju vam naprava, izvor žice, malo finog brusnog papira ili nož za modeliranje (nije prikazan) i malo superljepila ili obostrane trake da biste držali žicu na mjestu.
Nakon dizajniranja zavojnice vrijeme je da se namota. Ako izrađujete zavojnicu s zrakom, dobra je ideja upotrijebiti plastični uređaj za namotavanje, jer je plastični ne-feromagnetskii ne provodi električnu energiju, to neće utjecati na performanse zavojnice pri niskim razinama snage. Zatim izrežite traku obostrane trake dužine zavojnice i zalijepite je na prvu, a zatim izbušite rupe u prvoj gdje završava zavojnica i na slavinama, skinite pokrovni sloj na traci i počnite navijati, prvo prolaskom kroz rupu koju ste izbušili, a zatim namotavanjem, kao i obično, žicu će držati dvostrana traka, alternativno možete zalijepiti zavojnicu na prvu nakon namotavanja nekoliko zavoja cijanoakrilatnim ljepilom, vjetar ostatak zavojnice i zalijepite na svakih 1 cm (naziva se i super ljepilo, koristite rukavice, vrlo je teško ukloniti s kože i uzrokuje iritaciju). Za slavine, uvrnite dužinu žice zajedno, provucite je kroz rupu u prvom i nastavite kao i obično. Pokušajte navijati zavoje,nakon namotavanja skinuti caklinu finim brusnim papirom ili nožem za modeliranje, a krajeve pokositi lemilicom. Možete koristiti LCR mjerač za mjerenje induktiviteta ili GDM, a za upotrebu GDM-a kao uređaja za mjerenje induktiviteta pogledajte povezani članak.
Ispod slika objašnjava postupak namotavanja induktora zračne jezgre:
Korak 1: Ispod dvije slike prikazujemo bivšeg s malo trake gdje će se žica namotati i rupe kako bi žica bila na mjestu.
Korak 2: Na donjoj je slici zaštitni film skinut, namotavanje je počelo i žica za slavinu je savijena i uvijena .
Korak 3: Zatim otvorite rupu na prvoj i na drugoj strani.
Korak 4: Gotova zavojnica kalaje žice potapajući ih u lem na komadu PCB laminata.
Korak 5: Napokon se mjeri induktivitet zavojnice pomoću LCR mjerača. Također možete koristiti Arduino za mjerenje induktiviteta zavojnice ili možete koristiti Grid Dip Meter (GDM).
Navijanje svitaka na feritnim šipkama
Navijanje svitaka na feritnim šipkama (na primjer antene za feritne šipke u radio prijamnicima) slično je namotavanju zavojnica s zračnim jezgrom, ali budući da ne možete bušiti kroz feritnu šipku, morate se osloniti na obostranu traku ili ljepilo da držite žica čvrsto. Budući da se traka ne lijepi uvijek na ferit, dobra je ideja prvo prekrivati šipku jednim do tri sloja papirnate trake za maskiranje točno ispod mjesta gdje zavojnica mora ići i zalijepiti traku preko nje. Možete upotrijebiti super ljepilo da držite žicu na mjestu umjesto dvostrane.
Da biste izračunali zavojnicu, upotrijebite formulu induktivnosti za gore pronađenu cilindričnu zavojnicu, za μ r unesite relativnu propusnost koja se nalazi u tehničkom listu ili mrežnom kalkulatoru zavojnice. Ako ste dizajnirali zavojnicu , možete je namotati poput zavojnica s zračnim jezgrom, ali postoji drugačija metoda, brža metoda !
Feritnu šipku stavite u električnu bušilicu, baš poput svrdla i lagano je vrtite, šipka će se sama okretati, na ovaj način vrlo brzo možete napraviti visokokvalitetne zavojnice visoke induktivnosti s puno zavoja! Ako imate plastične kalupe za šipku, prvo ih namotajte, a zatim stavite na zavojnicu i zalijepite na mjesto.
S lijeve strane nalazi se tvornički izrađena antenska zavojnica u emitiranom prijamniku, gdje je zavojnica namotana na prethodnik koji je pričvršćen na šipku pomoću plastičnih elemenata. Žica se drži na mjestu epoksidnom smolom. S desne strane nalazi se mala zavojnica na feritnoj šipki izrađena gore opisanim metodama.
Toroidno namotavanje jezgre
Toroidne zavojnice prilično je jednostavno izračunati, ali malo je nezgodno za vjetar. Toroidne jezgre imaju širok spektar primjena, kao što su prigušnice filtra u SMPS-u, RFI prigušnice, SMPS-transformatori snage, RF ulazni filtri, baluni, strujni transformatori i drugi.
Induktivnost toroidne zavojnice u nanohenijama (Kada je indeks induktivnosti AL naveden u nH / N 2) može se izračunati pomoću ove formule:
L (nH) = A L (nH / N 2) * okreće 2
Nakon pretvorbe dobivamo formulu za broj zavoja potrebnih za potrebnu induktivnost:
Potrebni zavoji = 1/2
Za namatanje toroidalne zavojnice potrebna vam je toroidalna jezgra, izvor žice (dobri su izvor zavojnice starih CRT televizora), malo finog brusnog papira i malo superljepila.
Da biste namotali toroid, prvo morate rezati odgovarajuću duljinu žice jer ne možete provući kolut žice kroz rupu. Da biste izračunali potrebnu žicu, pomnožite opseg presjeka prstena s brojem potrebnih zavoja. To se u tehničkom listu ponekad navodi kao mlt (srednja duljina po zavoju). Na ovoj web stranici postoji mrežni kalkulator koji pomaže u dizajniranju toroidnih zavojnica, samo odaberite svoju jezgru, priključite potrebnu induktivnost i daje potrebnu količinu žice i zavoja.
Korak 1: Prvo provucite jedan kraj žice kroz rupu, pazite da viri oko 4 cm - ovaj komad naziva se pigtail.
Korak 2: Navijte pigtail oko jezgre, ostavite 1 cm do 2 cm, a ostatak učvrstite superljepilom.
Korak 3: Preostalom dužinom žice namatajte ostatak zavojnice, pričvrstite duži kraj na čavao ili čavao radi lakšeg navijanja.
Budući da se očekuje da će zavojnica imati nisku induktivnost (oko 3,6 μH) u nedostatku profesionalnog mjerača LCR, bolje je koristiti GDM, jer uobičajeni mjerači temeljeni na mikrokontroleru imaju vrlo malu točnost pri mjerenju malih induktiviteta. Kondenzator 680pF paralelno je povezan s zavojnicom, zajedno s malom spojnom petljom. Ovaj krug umočen na 3,5 MHz (desno), stavljajući ove vrijednosti u rezonantni kalkulator daje nam oko 3μH. S lijeve strane mjerač je postavljen na drugu frekvenciju, izvan rezonancije kruga.
Izračunati zavojnice mogu dati vrlo različite rezultate kada se naprave u stvarnom životu, zbog parazitskih kapaciteta i paralelne auto-rezonancije koju oni uzrokuju.