Катушка индуктивности своими руками (дроссель)
Каждый любитель мастерить электронные приборы и поделки, не раз сталкивался с необходимостью намотать катушку индуктивности или дроссель. В схемах конечно указывают число намотки катушки и каким проводом, но что делать если указанного диаметра провода нет в наличии, а есть намного толще или тоньше??
Я расскажу вам как это сделать на моем примере.
Хотел я сделать вот эту схему Радио управление 10 команд . Намоточные данные катушек в схеме указаны ( 6 витков провода 0.4 на каркасе 2мм ) эти намоточные данные соответствуют 47nH-нано Генри, все бы нормально но провод у меня был 0.6мм. Помощь я нашел в программе Coil32.
Открываем программу
В низу мы видим что в программе можно вычислить практически любую катушку. Стоит только выбрать из списка нужную, выбираем ( однослойную катушку виток к витку)
Заходим в настройки и нажимаем Опции
В появившемся окне выбираем нГн
Возвращаемся к нашей схеме, например я вам не говорил какая индуктивность катушек и у вас есть только намоточные данные, как же нам теперь узнать какая же их индуктивность??
И так вычисления показали что длина намотки 3.1мм при 6-и витках провода 0.4,на оправке 2мм. а индуктивность 47нГн.
Теперь ставим диаметр нашего провода 0.6мм.
Но теперь индуктивность маленькая, значит начинаем увеличивать например длину намотки, получилось 5.5мм
Вот и все, катушка готова.
Но если вы например уже вытравили платы, а размер контактов для катушки остался прежним, то есть для катушки с длиной намотки 3мм, а у вас же получилась на 5.5мм ( намного больше и впаять рядом 3 таких катушки будет проблематично)
Значит нужно нашу катушку уменьшить, ставим в окошко диаметр каркаса не 2мм, а 4мм. И наша катушка с проводом 0.6мм, уменьшается в длине с 5.5мм до 3мм и число витков 3.5, +/- 1-2 нГн роли большой не сыграет, зато мы сможем легко впаять наши индуктивности.
Вот и все, надеюсь моя статья поможет вам. В этой программе можно рассчитывать разные катушки, выбирайте из списка какая вам нужна и все у вас получится.
ПРОГРАММА Coil32
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Как намотать катушку индуктивности 🚩 инструкция катушка намотка 🚩 Квартира и дача 🚩 Другое 🚩 KakProsto.ru: как просто сделать всё
Автор КакПросто!
Катушка индуктивности представляет собой устройство, способное запасать электрическую энергию в магнитном поле. Применяются такие катушки в различных селективных цепях и сглаживающих фильтрах. При изготовлении катушек индуктивности следует иметь в виду, что их электрические характеристики определяются числом витков обмотки, свойствами материала магнитопровода и его конфигурацией.
Статьи по теме:
Вам понадобится
- Медный провод, каркас, намоточный станок, челнок
Инструкция
Определите тип катушки, которую вы намерены изготовить. В зависимости от условий использования и конструкции катушки индуктивности делятся на низкочастотные и высокочастотные. Для низкочастотной катушки вам потребуется изготовить магнитопровод (сердечник) из стальных пластин. В высокочастотных катушках сердечник либо вовсе не используется, либо он сделан из немагнитного материала. Такой сердечник позволяет без изменения витков катушки менять ее индуктивность. Подберите провод для намотки катушки. Как правило, в катушках обоих типов используется медный провод различного сечения (медь обладает малым сопротивлением). Подберите провод в соответствующей изоляции, в зависимости от назначения катушки (чаще всего предпочтение следует отдать эмалевой изоляции). Катушки, используемые в высокочастотной части коротковолнового диапазона, для снижения потерь наматывают неизолированным проводом.Для намотки катушек повышенной добротности, применяемых, к примеру, в узкополосных фильтрах, используйте многожильный провод, состоящий из нескольких свитых вместе проводов с эмалевой изоляцией. Определите диаметр провода для того чтобы оценить возможность его применения в катушке. При отсутствии микрометра намотайте несколько десятков витков провода на карандаш или другой подходящий стержень (плотно, виток к витку), а затем измерьте линейкой общую длину намотки и разделите на количество витков. Чем больше витков и плотнее намотка, тем точнее результат измерения. Изготовьте каркас катушки. В домашних условиях при конструировании самодельной аппаратуры каркас можно сделать из бумаги, органического стекла, картона. Небольшие по размерам каркасы изготовьте из фотопленки, с которой предварительно следует удалить эмульсию. Для жесткости используйте несколько слоев пленки. Из этой же пленки изготовьте щечки каркаса, приклеив их целлулоидным клеем.Если вы мастерите контурную катушку приемника, поместите ее в экран для защиты от внешних электромагнитных полей. Для изготовления экрана используйте листовую медь или алюминий. Диаметр экрана сделайте больше диаметра катушки примерно в три раза.
Намотку провода на катушку производите вручную или на специальном намоточном станке (в зависимости от типа каркаса и сердечника). Катушка, выполненная на кольцевом ферритовом сердечнике, наматывается при помощи специального приспособления (челнока).
Если возникает необходимость пайки эмалированного провода, вначале удалите эмаль. Это легко сделать, подержав провод в пламени горящей спички, зачистив острым ножом или протерев провод ватой, смоченной в ацетоне.
Источники:
- Катушки и трансформаторы
- изготовление катушек индуктивности
— Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис, связанных с перемагничивание материала
в течение периода. Точный расчёт всех перечисленных параметров — дело весьма затруднительное, поэтому, с целью упрощения задачи, обычно учитываются только
потери в проводах, как вносящие основной вклад в общую сумму потерь.
Глядя на формулу, описывающую величину добротности Q=2πfL/Rпот, а так же приведённую на рисунке, можно сделать преждевременный вывод — добротность катушки линейно растёт с ростом частоты и достигает максимума на частоте собственного резонанса, когда С минимальна и равна собственной паразитной ёмкости катушки и паразитных емкостей источника, нагрузки и монтажа. Однако, не всё так просто! При понижении частоты добротность уменьшается, но не линейно, а несколько медленнее, за счёт снижения влияния действия скин эффекта, гуляющего внутри провода, а при повышении — тоже плавно уменьшается из-за проявляющейся зависимости совокупных паразитных ёмкостей от частоты (варикапный эффект). К тому же эти паразитные ёмкости начинают доминировать в общей ёмкости колебательного контура, а образованный ими конденсатор, как известно, обладает далеко не самым выдающимся параметром добротности. И в заключение нашего теоретического экскурса, всё же не воздержусь и приведу основные факторы, определяющие сопротивление потерь в проводах катушек на высоких частотах: 1. Омическое (активное) сопротивление проводника постоянному току — классика жанра, рассчитать можно по длине и диаметру провода
на странице ссылка на страницу. 3. Эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к части провода, прилегающей к каркасу. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления проводника. Думаю, на этом хватит! 1. Очевидно, что из металла! 2. Катушка должна быть большой! Опять же, как и в первом пункте — излишний фанатизм не приветствуется. 3. Желание минимизировать эффект близости и уменьшить собственную ёмкость катушки сподвигло специалистов к следующему постулату: оптимальное отношение шага намотки (расстояние между центрами соседних витков) к диаметру провода равно ≈2. 4. И вот теперь главный вопрос радиолюбительства: Сколько мотать витков в оптимизированной катушке для достижения максимальной
добротности?
Данная таблица дошла до наших взоров благодаря стараниям латвийского радиолюбителя Юрия Балтина (YL2DX), опубликовавшим её в далёком 2003 году на своём сайте http://dx.ardi.lv, за что ему большое человеческое спасибо! Таблица эта — не догма и не абсолютная истина в последней инстанции, однако она позволяет достаточно наглядно пронаблюдать
зависимость параметра добротности катушки индуктивности от диаметра каркаса и толщины провода, а заодно и оценить оптимальное
значение индуктивности для того или иного частотного диапазона. А на следующей странице будем мотать высокодобротные катушки на ферритовых кольцах, а также на кольцах из распылённого железа.
|
|||||
Необузданные гонки за всё более высокими параметрами добротности колебательных контуров не так просты, как могли бы показаться
на первый взгляд.
А теперь, что касается выбора параметра индуктивности катушки для достижения максимальной добротности.
Расчет катушек индуктивности для фильтров и схем
Индуктивность катушки зависит от ее размеров, количества витков и способа намотки. Чем больше эти параметры, тем выше индуктивность. Если катушка наматывается плотно виток к витку, то индуктивность ее будет больше по сравнению с катушкой, намотанной неплотно, с промежутками между витками. Когда требуется изготовить катушку по заданным размерам и нет провода нужного диаметра, то при использовании более толстого провода надо сделать больше витков, а тонкого — уменьшить их количество, чтобы получить необходимую индуктивность. Все приведенные выше рекомендации справедливы при намотке катушек без ферритовых сердечников.
Расчет однослойных цилиндрических катушек производится по формуле
где L — индуктивность катушки, мкГн;
D — диаметр катушки, см;
l — длина намотки катушки, см;
и n — число витков катушки.
Расчет катушки выполняется в следующих случаях:
1 — по заданным геометрическим размерам необходимо определить индуктивность катушки;
2 — при известной индуктивности требуется определить число витков и диаметр провода катушки. То есть намотать катушку определенной индуктивности, что часто скажем надо для фильтров.
В первом случае все исходные данные, входящие в формулу, известны, и расчет не представляет затруднений.
Пример. Определим индуктивность катушки, изображенной на рис.1, где l = 2 см, D = 1,8 см, число витков n = 20. Подставив в формулу все необходимые величины, получим
Во втором случае известны диаметр катушки и длина намотки, которая, в свою очередь, зависит от числа витков и диаметра провода. Поэтому расчет рекомендуется проводить по следующей схеме. Исходя из конструкции изготавливаемого прибора, определяют размеры катушки (диаметр и длину намотки), а затем рассчитывают число витков по следующей формуле:
Определив число витков, вычисляют диаметр провода с изоляцией по формуле
где d — диаметр провода, мм;
l — длина обмотки, мм;
n — число витков.
Пример. Нужно изготовить катушку диаметром 1 см при длине намотки 2 см, имеющую индуктивность 0,8 мкГн. Намотка рядовая, виток к витку. Подставив в последнюю формулу заданные величины, получим
диаметр провода
Если катушку наматывать проводом меньшего диаметра, то нужно полученные расчетным путем 14 витков разместить по всей ее длине (20 мм) с равными промежутками между витками, то есть с большим шагом намотки. Индуктивность данной катушки будет на 1-2% меньше номинальной, что следует учитывать при ее изготовлении. Если для намотки берется провод большего диаметра, чем 1,43 мм, следует сделать новый расчет, увеличив диаметр или длину намотки катушки. Возможно, придется увеличить и то, и другое одновременно, пока не будут получены необходимые габариты катушки, соответствующие заданной индуктивности.
Следует заметить, что по приведенным выше формулам рекомендуется рассчитывать катушки, у которых длина намотки l равна половине диаметра или превышает эту величину. Если же она меньше половины диаметра, то более точные результаты можно получить по формулам
Расчет катушек индуктивности под конкретный провод
Пересчет катушек индуктивности производится при отсутствии провода нужного диаметра, указанного в описании конструкции, и замене его проводом другого диаметра, а также при изменении диаметра каркаса катушки.
Если отсутствует провод нужного диаметра, можно воспользоваться другим. Изменение диаметра в пределах до 25% в ту или другую сторону вполне допустимо и, как правило, не отражается на качестве работы. Более того, увеличение диаметра провода допустимо во всех случаях, так как при этом уменьшается омическое сопротивление катушки и повышается ее добротность. Уменьшение же диаметра ухудшает добротность и увеличивает плотность тока на единицу сечения провода, которая не может быть больше допустимой величины.
Пересчет количества витков однослойной цилиндрической катушки при замене провода одного диаметра другим производится по формуле
где n — новое количество витков катушки; n1 — число витков катушки, указанное в описании; d — диаметр имеющегося провода; d1 — диаметр провода, указанного в описании.
В качестве примера приведем пересчет числа витков катушки, изображенной на рис.1, для провода диаметром 0,8 мм
(длина намотки l = 18×0,8 — 14,4 мм).
Таким образом, количество витков и длина намотки несколько уменьшились. Для проверки правильности пересчета рекомендуется выполнить новый расчет катушки с измененным диаметром провода:
При пересчете катушки, связанном с изменением ее диаметра, следует пользоваться процентной зависимостью между диаметром и числом витков. Эта зависимость заключается в следующем: при увеличении диаметра катушки на определенное число процентов количество витков уменьшается на столько же процентов, и, наоборот, при уменьшении диаметра на равное число процентов увеличивается количество витков. Для упрощения расчетов за диаметр катушки можно принимать диаметр каркаса.
В качестве примера произведем пересчет числа витков катушки, имеющей 40 витков при длине намотки 2 см и диаметр каркаса 1,5 см, на диаметр, равный 1,8 см. Согласно условиям пересчета диаметр каркаса увеличивается на 3 мм, или на 20%. Следовательно, для сохранения неизменной величины индуктивности этой катушки при намотке на каркас большого диаметра нужно уменьшить число витков на 20%, или на 8 витков. Новая катушка будет иметь 32 витка. Длина намотки также уменьшится на 20%, или до 1,6 см.
Проверим пересчет и определим допущенную погрешность. Исходная катушка имеет индуктивность:
Индуктивность новой катушки на каркасе с увеличенным диаметром:
Ошибка при пересчете составляет 0,32 мкГн, то есть меньше 2,5%, что вполне допустимо для расчетов в радиолюбительской практике.