Чайнику: магнитная проницаемость колец

аппаратура , антенны , схемы , самоделки
Ответить
R3PLN
Сообщения: 239
Зарегистрирован: 05 дек 2021, 15:43
Контактная информация:

Чайнику: магнитная проницаемость колец

Сообщение R3PLN »

Всех приветствую.
Давеча на двойке странный довольно вопрос обсуждался - как определить проницаемость кольца и куда его потом можно применить. Странный потому, что известно это все со школьной скамьи, но, видимо, было благополучно забыто.
Хорошо, в целях повышения технической грамотности населения, напишу краткую методичку, делов-то :)
Сама статья в процессе, к выходным с картинками оформлю.

Общая методика всегда проста:
1. Взять подходящий обмоточный материал. Большим кольцам - медь потолще. Как всегда, лучше всего ПЭЛ в голом лаке.
2. Намотать заведомо известное число витков. Скажем, 20-50, но тут исходим из того, что держим в руках. Не забываем - витком на кольце считается проход через отверстие. Кольцо, "надетое" на провод , это уже 1 виток.
3. Замеряем индуктивность имеющимся прибором. Чем точнее, тем лучше. Измеряем подряд 3-5 раз и усредняем.
4. Сматываем всё и тщательно обмеряем кольцо - высоту, внешний диаметр, диаметр отверстия.
5. По известной формуле находим то самое МЮ

Для упрощения арифметики рекомендую использовать бесплатную и очень функциональную программу для всех операционных систем - Coil64 (жать на эти буквы), включая даже исходный код для любителей самостоятельно порыться в нежной программной начинке.
Помимо элементарных расчетов всевозможных катушек и трансформаторов, программа ещё может подсказать данные для контуров, умеет довольно точно прогнозировать паразитные емкости и сопутствующие резонансы, чем я очень успешно воспользовался при создании трапов из ПЭЛ без конденсаторов (именно на собственном резонансе). Изучайте - сэкономит время! Но можно и на логарифмической линейке. Ну а что, Гагарина на них вона как красиво в космос запулили, так что старое не равно плохое :mrgreen:

Для тех, кто не хочет скачивать всякое из интернета, можно доверить все вычисления по тем же формулам и алгоритмам самому сайту разработчика. Онлайн-калькулятор доступен на этой странице.

Пример работы с программой приведён ниже.
1. Выбираем в верхнем меню раздел "Ферритовые сердечники", а в нём > "Проницаемость ферритового кольца".
1.png
2. В открывшемся окне вводим измеренные габариты кольца и моточные данные. Обратите внимание, чем точнее и аккуратнее вы проведёте измерения, тем точнее вы сможете намотать требуемый дроссель/трансформатор. Здесь же нам дана подсказка, как что измерить и куда что вводить. Напоминаю, 1 виток = 1 проход провода через отверстие! Кольцо, нанизанное на кабель, это уже 1 виток!
2.png
3. Нажимаем на кнопку "Рассчитать". Любуемся полученными данными.
3.png
Здесь также очень полезная функция - прикидка фактора намагничивания. Означает он буквально следующее: "а сколько индуктивности даёт 1 виток?". Обычно этот фактор приводится к тем же кольцам Амидон в справочниках - вот заодно и проверьте =) Полезен он вот чем - зная этот параметр, мы легко находим требуемое число витков для любой индуктивности на данном кольце. Очень легко и просто, правда?

Но есть ещё один нюанс: МАТЕРИАЛ КОЛЬЦА.
Материал для сердечников имеет огромное значение для сфер применения. Точно так же, как мы не можем использовать обычное трансформаторное железо в импульсных высокочастотных цепях, феррит (условно все порошковые магнитомягкие материалы) тоже имеет довольно ограниченные сферы применения. Материал определяет не только проницаемость Мю, но и рабочие частоты.
В общем случае радиолюбители ферриты делят на НЧ (до единиц мегагерц) и ВЧ (десятки-сотни мегагерц). Например, очень часто в руки попадают вроде бы хорошие для всяких целей "желтые кольца из компьютерных блоков питания". Так вот, имея вроде бы подходящий Мю и габариты для антенных балунов, в этих самых балунах они совершенно неработоспособны, ибо это сугубо НЧ-материал, и предназначен он именно для питающих НЧ-цепей, то есть трансформаторы и дроссели в ИБП на частотах, не превышающих сотню-две килогерц. Увы и ах, здесь нам надо однозначно лезть в справочники и даташиты. Точно так же, мы не можем взять бинокль или колечко с антенного усилителя типа SWA-777 и намотать на нем, скажем, звуковой развязывающий трансформатор, ибо тут уже наоборот - это чисто ВЧ феррит, предназначенный для работы на УКВ, а для звуковой частоты он будет что твой воздух или фарфор с фторопластом, то есть совершенно не оправдает ожидания.
Хотя, конечно, можно безо всяких проблем, располагая векторным анализатором ВЧ-цепей, намотать условный трансформатор 1:4, 1:9 и так далее, нагрузить его на соответствующий резистор МЛТ (или иной безиндукционный) и посмотреть КСВ в образовавшейся цепи на требуемом участке. Если, скажем, трансформатор 1:4, нагруженный на 200 Ом, при анализе выдёт чёткие 50 Ом в диапазоне 1-30 мегагерц, то всё отлично, такой феррит нам годится.

Вот вам живой пример на популярном любительском девайсе. Антенный тюнер ATU-100 от N7DDC собирается на кольцах Amidon t68-2. Так вот, т68 это форм-фактор (Тор 68 размера), а вот это само -2 означает материал. Смотрим на него даташит и сразу видим огромную проблему - граничная частота феррита 10 мегагерц! Для любителей это можно считать чисто НЧ-феррит. Отсюда и частые поломки, вызванные перегревом и даже разрушением колец при попытке работать с данным тюнером на диапазонах 30 и выше метров! Иными словами, данные кольца пригодны для работы только на 160-40 метров и более нигде. Если мне не изменяет память, для этих бендов следует использовать его брата, материал номер 10 (так называемые "желтые кольца"), но и тут есть подвох - он работает ОТ 10 мегагерц, совсем нормально от 15, то есть ровно так же непригоден для НЧ-бендов.
Зная эту простую истину, производители всех трансиверов используют оба материала в соответствующих выходных ФНЧ, это очевидно при вскрытии любого трансивера. В фильтрах нижних брендов стоит "красный амидон", а на ВЧ - "жёлтый".


А ещё надо поговорить про "универсальный" феррит для балунов. Его вроде как и нет, но у всех работает :)
Кстати, вполне себе годное применение совсем уж неопознанным ферритам - дробление в пыль, добавление эпоксидной смолы и отливка ферритовых трубок для запорных дросселей на фидеры. Здесь нам смесь всего и вся даже на руку - самодельный феррит будет отбирать на себя всю реактивную мощность с внешней стороны оплётки (так называемая "отражёнка"), насыщаться и нагреваться, зато внесёт солидный вклад в подавление антенно-фидерного эффекта :!:
R3PLN op Алексей, клубный #011
TRX: Xiegu g90 + KL-400 (1-200W)
Ant: Delta-H (80-10), GP (40-10)
Ответить