W tym wątku będę opisywał moje eksperymenty z cewkami indukcyjnymi - radiowymi.
Na początek wykonałem 3 cewki - w sumie z przeznaczeniem do eksperymentów ze strojeniem Q-metru (bo muszę na jakiś cewkach te eksperymenty przeprowadzać), ale jednocześnie dają one już pewien pogląd na ich cechy, zależne od ich wykonania.
Zacząłem od wykonania cewek na zakres długofalowy - bo na tym zakresie były największe różnice pomiędzy Q zmierzonym i Q obliczonym.
Jednocześnie eksperyment ten miał potwierdzić słuszność (lub nie) wzorów służących do obliczania cewek wielowarstwowych - metodą "najpierw obliczamy, potem wykonujemy, mierzymy i porównujemy" .
Wykonałem 3 cewki.
Każda z cewek miała się charakteryzować tą samą indukcyjnością - 2200uH.
Każda z cewek jest cewką powietrzną - tak aby uniknąć wpływów rdzeni ferromagnetycznych na indukcyjność cewek (nieliniowość w funkcji częstotliwości).
Oto wykonane cewki:
Cewka Nr 1: Nawinięta licą w.cz. 8 x 0,03mm.
Wymiary cewki:
Średnica karkasu - 12.2 mm
Szerokość uzwojenia: 7mm
Średnica zewnętrzna cewki: 16,5mm
Liczba zwojów (obliczonych i tak wykonanych): 380
Rezystancja dla prądu stałego (zmierzona omomierzem): 61,1 R
Indukcyjność zmierzona: 2140uH
Dobroć cewki na częstotliwości 150kHz: 7
Dobroć cewki na częstotliwości 285kHz: 30
Cewka Nr2: Nawinięta drutem w izolacji bawełnianej Fi 0,2mm.
Wymiary cewki:
Średnica karkasu - 12.2 mm
Szerokość uzwojenia: 11,4mm
Średnica zewnętrzna cewki: 32mm
Liczba zwojów (obliczonych i tak wykonanych): 385
Rezystancja dla prądu stałego (zmierzona omomierzem): 16,7 R
Indukcyjność zmierzona: 2280uH
Dobroć cewki na częstotliwości 150kHz: 57
Dobroć cewki na częstotliwości 285kHz: 50
Cewka Nr 3: Nawinięta licą w.cz. 12 x 0,1mm.
Wymiary cewki:
Średnica karkasu - 31 mm
Szerokość uzwojenia: 11,1mm
Średnica zewnętrzna cewki: 54,3mm
Liczba zwojów (obliczonych i tak wykonanych): 230
Rezystancja dla prądu stałego (zmierzona omomierzem): 5,7 R
Indukcyjność zmierzona: 2140uH
Dobroć cewki na częstotliwości 150kHz: 220
Dobroć cewki na częstotliwości 285kHz: 180
A to zdjęcie cewek razem - dla porównania ich wymiarów i rozmiarów. Pierwsza cewka, wykonana licą 8x0,03 wykazała się fatalną dobrocią i dużą rezystancją (pomijam tu błędy jakie może wnosić sam Q-metr - jednak rezystancja "mówi sama za siebie"), w związku z tym następnym logicznym krokiem było użycie znacznie grubszego drutu. Nie mógł być to jednak bardzo gruby drut, ze względu na spodziewany przyrost wymiarów cewki, więc wybór padł na drut o średnicy 0,2mm.
Ilość zwojów prawie nie zmieniła się, jednak średnica i szerokość cewki znacznie przyrosły.
Pomiary jednak potwierdziły założenia - rezystancja cewki (mimo większej długości drutu jaki wyszedł na tą cewkę) spadła z 61 do 16,7R, co dało wyraz w przyroście dobroci obwodu rezonansowego w granicach 50-60.
Następnie chciałem przekonać się jakie cechy posiadają cewki wykonane na dużych karkasach.
Tym razem użyłem licy 12 x 0,1mm.
Jak widać - im większa średnica cewki, tym mniej zwojów potrzeba dla osiągnięcia wymaganej indukcyjności - tutaj spadliśmy z 380 do 230 zwojów. Rezystancja spadła jeszcze - aż do 5,7R, co dało dobroć cewki 180-220 w granicach pasma długofalowego.
Eksperyment z cewkami zweryfikował też słuszność wzorów zastosowanych do obliczeń zwojów i indukcyjności cewek - dla określonych wymiarów cewki.
Korzystałem z informacji zawartych w książkach "Poradnik Radioamatora" Mariana Szczurka (polecam tą książkę w ogóle) oraz "Cewki do odbiorników" Borowskiego i częściowo - "Naprawa i strojenie odbiorników radiowych" Lewińskich wydanie III.
Niestety wzory zamieszczone w "Naprawie i strojeniu..." zawierają błędy - być może chochlik drukarski - typu zamiast 3 jest 13, brakuje podniesienia liczby zwojów do kwadratu, itp...
Ten wzór zdecydowanie się nie sprawdził (nie korzystać!).
Natomiast wzory zamieszczne u Szczurka i Borowskiego są prawidłowe.
Różnica w indukcyjności obliczonej i wykonanej jest mała - 60-80uH na 2200uH - to zaledwie kilka zwojów różnicy. Błąd ten powstaje m.in. z powodu niemożności dokładnego oszacowania końcowej średnicy cewki (zazwyczaj niedoszacowania) - bo nie wiadomo jak się zwoje ułożą, ile zajmą ze względu na średnicę drutu, itd...
W tej sytuacji należy dokonać pomiarów średnicy cewki - po nawinięciu (ale nie obcinamy jeszcze przewodu, czekamy na obliczenia) i ponownego przeliczenia ilości zwojów jakie przy tych rozmiarach cewki wychodzą. Jeśli okaże się, że zwojów wyjdzie więcej niż początkowo zakładaliśmy - dowijamy brakującą ilość zwojów.
Dla pewności zresztą można zawsze nawinąć te 10 zwojów więcej - potem po pomiarach indukcyjności możemy ich trochę odwinąć - aż do osiągnięcia żądanej L.
Obliczenia przeprowadzałem w programie Mathcad. Oto zrzut ekranu prezentujący przykładowe obliczenie parametrów dla cewki nr 3 - co mam nadzieję wyjaśni "co i jak podczas obliczania cewek".
Pliki są w dużej rozdzielczości - żeby było te cienkie, mathcadowskie cyferki dobrze widać
Mam nadzieję, że informacje te będą użyteczne również dla wszystkich planujących samodzielną budowę "reakcyjniaka" - gdzie dobre cewki są podstawą dobrego jego działania.
To dopiero początek eksperymentów. Ciekawe zwłaszcza będzie sprawdzenie cewek o jeszcze większych rozmiarach - prawdziwych koszykowych, samonośnych cewek, jakie były stosowane w odbiornikach z lat 20-tych.
Ale nawinięcie ich to już większa, ręczna zabawa
- tutaj korzystałem z nawijarki (która sprawdza się zresztą na razie znakomicie).
