Enhver hobbymand, der ønsker at dabble i radio, skal - på et eller andet tidspunkt - vikle en spole eller to, det være sig en AM-radios antennespole, en spole på en toroidekerne til et båndpasfilter i en kommunikationstransceiver eller en centralt tappet spole til brug i en Hartley-oscillator. Opvikling af spoler er ikke hård men tidskrævende. Der er forskellige metoder til fremstilling af spoler afhængigt af det anvendelsesområde og den nødvendige induktans. Luftkerner er det mest bredbånd, men at få høje induktanser betyder at bruge meget ledning, de er heller ikke det mest effektive ved magnetfeltet, der undgår spolen - denne undslippende magnet kan forårsage interferens ved indføring i nærliggende ledninger og andre spoler.
Spoling af en spole over en ferromagnetisk spole fokuserer magnetfeltet og øger induktansen. Forholdet mellem induktans efter og før en kerne med diameteren af spolen er blevet indsat inden det kaldes relativ permeabilitet (betegnet μ r). Forskellige almindeligt anvendte materialer har forskellige relative permeabiliteter, der spænder fra 4000 til elektrisk stål, der anvendes i strømtransformatorer, gennem ca. 300 til ferritter, der anvendes i SMPS-transformere, og ca. 20 til jernpulverkerner, der anvendes ved VHF. Hvert kernemateriale skal kun bruges inden for det specificerede frekvensområde, uden for hvilket kernen begynder at udvise store tab. Toroidale kerner med flere åbninger, potter og andre lukkede kerner omslutter magnetfeltet inde i kernen, hvilket øger effektiviteten og reducerer praktisk taget interferens til nul. For at lære mere om induktorer og dens arbejde, følg linket.
Luftbårne induktorer
Luftkernspiraler er gode til spoler med lav induktans, hvor interferens ikke er af største betydning. Spoler med en lille mængde omdrejninger og relativt tyk tråd vikles over en cylindrisk genstand, såsom en borekrone eller dåse, som derefter fjernes, og spolen understøtter sig selv, undertiden er spolen belagt i harpiks for højere mekanisk stabilitet. Større spoler med mange omdrejninger vikles almindeligvis over en ikke-ferromagnetisk form, såsom et hul plastrør eller en keramisk form (til RF-spoler med høj effekt) og fastgøres derefter til førstnævnte med lim. For at vinde dem skal du først beregne den nødvendige ledningsdiameter, fordi den har stor indflydelse på den samlede spolelængde.
Den formel for tråddiameter er
(√I) * 0,6 = d, hvor I er RMS- eller DC-strøm og d er ledningsdiameter.
Hvis spolerne anvendes ved lave effektniveauer, er ledningsdiameteren ikke så vigtig, 0,3 mm er god til de fleste applikationer, og 0,12 mm er god til dåse, hvis spoler anvendes i transistorradiomodtagere. Hvis spolen bruges i oscillatortjeneste, skal ledningen være stiv for at forhindre vridningseffekter, da de i nogen grad kan ændre induktansen og forårsage frekvens ustabilitet (kørsel).
Dernæst skal du vide, hvilken diameter spolen skal have. Det anbefales, at spolediameteren er 50% til 80% spolelængde for optimal Q, og disse er afhængige af, hvor meget plads spolen kan tage. Hvis spolen vil være selvbærende, kan du bruge en bolt eller en skrue, vikle drejningerne inde i rillerne og fjerne bolten ved at skrue den af, mens du holder i spolen, det gør en meget jævn og reproducerbar spole.
Nedenfor er induktansformlen for en cylindrisk spole
L = μ r (n 2. ᴫ 2. R 2 / l) 0,00000126
L er induktans i henries, μ r er kernens relative permeabilitet (1 for luft, plast, keramik osv. Spoler), n er antallet af omdrejninger, π er pi, r er radius af spolen i meter (fra midten af ledningslaget til midten af viklingen) eller halvdelen af diameteren (fra midten af ledningslaget gennem midten til midten af ledningslaget på den anden side), er l længden af viklingen i meter, og det lange tal på bagsiden er permeabiliteten af ledig plads.
En anden formel for induktans.
L = (n 2. D 2) / 18d + 40l
Denne formel bruges ved opvikling af en ensartet spole med et lag, hvor alle drejninger er tæt viklet uden mellemrum mellem dem. Enhederne er de samme som med ovenstående formel, undtagen d som er spolediameter i meter.
En meget god regnemaskine til spole er lavet af Serge Y. Stroobandt, kaldesignal ON4AA her.
Sådan oprettes en Air-Core-induktor
For at vinde en almindelig luftkornspiral har du brug for en tidligere, en ledningskilde, noget fint sandpapir eller en modelleringskniv (ikke vist) og lidt superlim eller dobbeltsidet tape til at holde ledningen på plads.
Efter design af spolen er det tid til at vinde den op. Hvis du fremstiller en luft-kerne spole, er det en god ide at bruge en plastikformer til at vinde den op, da plastikformeren er ikke-ferromagnetiskog ikke leder elektricitet, vil det ikke påvirke spoleydelsen ved lave effektniveauer. Skær derefter en strimmel dobbeltsidet tape med spolens længde og klæb den fast til den førstnævnte, bor derefter huller i den førstnævnte, hvor spolen slutter og ved vandhaner, tag afdækningslaget på båndet af og start med at vikle, først ved at føre det gennem hullet, du borede, så vikle det, som normalt, vil tråden blive holdt i det dobbeltsidede bånd, alternativt kan du klæve tiggeriet til spolen til den førstnævnte efter at have viklet et par omdrejninger med cyanoakrylatlim, vind resten af spolen og lim hver 1 cm (også kaldet superlim, brug handsker, det er meget svært at fjerne fra huden og forårsager irritation). For vandhaner skal du dreje en ledningslængde sammen, føre den gennem hullet i den tidligere og fortsætte som normalt. Prøv at vinde drejningerne tæt,efter vikling fjerner du emaljen med fint sandpapir eller en modelleringskniv, og tin enderne med et loddejern. Du kan bruge et LCR-meter til at måle induktansen eller en GDM, til at bruge en GDM som en induktansmåleenhed, se den linkede artikel.
Nedenstående billeder forklarer processen med at vikle en Air-Core-induktor:
Trin 1: Nedenfor viser to billeder Formeren med en smule tape, hvor ledningen bliver viklet og huller til at holde ledningen på plads.
Trin 2: På nedenstående billede er beskyttelsesfilmen taget af, vikling startet og ledningen til et vandhanen er bøjet og snoet sammen .
Trin 3: Sæt derefter gennem et hul i førstnævnte og ud på den anden side.
Trin 4: Den færdige spole har sine ledninger fortinnet ved at nedsænke dem i lodde på et stykke PCB-laminat.
Trin 5: Endelig måles spoleinduktansen ved hjælp af et LCR-meter. Du kan også bruge en Arduino til at måle en spoles induktans eller kan bruge en Grid Dip Meter (GDM).
Opvikling af spoler på ferritstænger
Opviklingsspoler på ferritstænger (for eksempel ferritstangantenner i radiomodtagere) svarer til vikling af luftkerne spoler, men da du ikke kan bore gennem en ferritstang, skal du stole på det dobbeltsidede tape eller lim for at holde ledning tæt. Da båndet ikke altid klæber til ferrit, er det en god ide først at dække stangen med et til tre lag papirmaskeringstape lige under det sted, hvor spolen skal gå og holde båndet over det. Du kan bruge superlim til at holde ledningen på plads i stedet for dobbeltsidet.
At beregne tændspole brug induktansen formlen for en cylindrisk spole fastslået ovenfor, for μ r input den relative permeabilitet fundet i dataarket eller en online spole regnemaskine. Hvis du designede spolen , kan du vinde den som de luftforsynede spoler, men der er en anden metode, hurtigere metode !
Sæt ferritstangen i en elektrisk boremaskine, ligesom en borekrone, og drej den langsomt, stangen vil rotere alene, på denne måde kan du lave højkvalitets- og højinduktansspoler med mange omdrejninger meget hurtigt! Hvis du har plastformere til stangen, skal du først vikle på dem og derefter sætte dem på spolen og lim dem på plads.
Til venstre er en fabriksfremstillet antennespole i en udsendelsesmodtager, hvor spolen vikles på en tidligere, der er fastgjort til stangen ved hjælp af plastelementer. Ledningen holdes på plads med epoxyharpiks. Til højre er der en lille spole på en ferritstang lavet med de ovenfor beskrevne metoder.
Toroidal kernevikling
Toroide spoler er ret nemme at beregne, men lidt vanskelige for vinden. Toroidale kerner har en bred vifte af applikationer, såsom filterinduktorer i SMPS, RFI-choker, SMPS-effekttransformatorer, RF-indgangsfiltre, baluns, strømtransformatorer og andre.
Toroideformet spole induktans i nanohenries (Når AL induktans indeks er givet i nH / N 2) kan beregnes ved med denne formel:
L (nH) = A L (nH / N 2) * Vender 2
Efter konvertering får vi en formel for antallet af drejninger, der er nødvendige for den krævede induktans:
Nødvendige sving = 1/2
For at vinde en toroidspole har du brug for en toroidekerne, en ledningskilde (afbøjningsspoler fra gamle CRT-tv er en god kilde til det), noget fint sandpapir og lidt superlim.
For at vinde en toroid skal du først skære en passende trådlængde, fordi du ikke kan føre en trådrulle gennem hullet. For at beregne den nødvendige ledning skal du gange omkredsen af ringens tværsnit med antallet af nødvendige drejninger. Dette angives undertiden i databladet som mlt (gennemsnitlig længde pr. Omdrejning). På dette websted er der en online regnemaskine, der hjælper med design af toroide spoler, bare vælg din kerne, plugin den nødvendige induktans, og det giver den nødvendige ledning og drejninger.
Trin 1: Før først den ene ende af ledningen gennem hullet, og sørg for, at omkring 4 cm stikker ud - denne bit kaldes en pigtail.
Trin 2: Vind pigtailen rundt om kernen, lad 1 cm til 2 cm være væk, og fastgør resten med superlim.
Trin 3: Brug den resterende ledningslængde til at vikle resten af spolen, fastgør den længere ende til et søm eller et søm for lettere opvikling.
Da spolen forventes at have en lav induktans (ca. 3,6 μH) i fravær af et professionelt LCR-meter, er det bedre at bruge en GDM, da almindelige mikrocontroller-baserede målere har meget lav nøjagtighed ved måling af små induktanser. En 680pF kondensator var forbundet til spolen parallelt sammen med en lille koblingssløjfe. Dette kredsløb dyppet ved 3,5 MHz (til højre), hvilket sætter disse værdier i en resonansberegner giver os omkring 3 μH. Til venstre er måleren indstillet til en anden frekvens uden for kredsløbsresonansen.
Beregnede spoler kan give meget forskellige resultater, når de fremstilles i det virkelige liv på grund af parasitære kapacitanser og parallel selvresonans forårsaget af dem.