Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

#hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

Krasul 23 Sep 2021 15:57 4509 12
Computer Controls
  • Szanowni Państwo.

    Jak powszechnie wiadomo, mamy już realnie dwucyfrową inflację, a co za tym idzie na rynku podzespołów radiotechnicznych zaczynają się cenowe anomalia. Amatorzy budowy zestawów głośnikowych za pojedyncze cewki do zwrotnic muszą płacić po kilkadziesiąt złotych podczas gdy za podobną kwotę można przecież kupić całą szpulę drutu nawojowego. Nie pozostaje zatem nic innego jak wykonać cewki we własnym zakresie. Są tutaj jednak trzy problemy:

    1) Pomiar indukcyjności wymaga mostka RLC a to wydatek rzędu kilkuset złotych.

    2) Zależność pomiędzy liczbą zwojów a indukcyjnością cewki jest nieliniowa.

    3) Duży wpływ na indukcyjność ma nie tylko liczba zwojów ale także staranność nawijania. Jeśli zwoje poprzeskakują to przy tej samej liczbie zwojów na pomiarach wyjdą nam rozbieżne wyniki indukcyjności.

    W tym artykule postaram się jednak przedstawić proste i tanie rozwiązanie tego problemu. Na dobry początek powinniśmy zaopatrzyć się w ręczną nawijarkę cewek FY-130 produkcji chińskiej (można ją kupić np. na AliExpressie):



    Posiada ona metalową przekładnię a także bezstykowy licznik obrotów działający z dokładnością do 1/10 obrotu z możliwością zliczania zwojów do przodu i do tyłu.

    W następnej kolejności można wykonać sobie z płyt paździerzowych mechanizm odwijający drut nawojowy ze szpuli. Płyty można dociąć na pile w Bricomarche i połączyć je kątownikami. Wał ze szpulą osadzamy na dwóch łożyskach i dodatkowo na prętach budowlanych montujemy układ trzech łożyskowanych kółek służących do prostowania drutu podczas nawijania.

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Oprócz szpul z drutem nawojowym będziemy potrzebowali także karkasów. Są one bez problemu dostępne w Tonsilu:

    https://www.skleptonsil.pl/korpusy-cewek,c230.html

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Ich wymiary gabarytowe są następujące:

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Na tej nawijarce da radę nawinąć tylko cewki na karkasach L12, L13, L14 i L15 i musimy je rozwiercić wiertłem fi 10 mm. Cewki na karkasach L11 sobie darujemy ponieważ to są malutkie cewki do filtrów GDWK i one akurat nie są drogie. Nas interesują głównie te grube cewki do GDN-a na karkasach L14 i L15 ponieważ one są najdroższe.

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    To i tak w niczym nie przeszkadza bo nikt przecież nie będzie przykręcał tych karkasów do płyty zwrotnicy mosiężnymi śrubami i nakrętkami (nie mogą być stalowe ponieważ będą zachowywać się jak miniaturowy rdzeń i zwiększać indukcyjność cewek) i w dzisiejszych czasach karkasy klei się do płyty zwrotnicy klejem na ciepło albo mocuje opaskami zaciskowymi z tworzywa sztucznego.

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Oryginalna nawijarka do tych cewek jest duża, ciężka i droga. Proponowane małe amatorskie stanowisko mieści się w zasadzie na biurku i można je łatwo przenosić. Warto też przytwierdzić nawijarkę do biurka ściskami stolarskimi ze względu na duże wartości naprężeń występujące podczas nawijania. Jedyną różnicą jest sposób mocowania cewki podczas nawijania. Oryginalnie karkasów cewek nie trzeba rozwiercać ponieważ z jednej strony opierają się o zabierak a z drugiej przytrzymuje je konik z kłem. W przypadku nawijarki FY-130 zabierak musimy dorobić samodzielnie (nie ma go w zestawie) i dodatkowo karkasy cewek będą obracały się przewleczone przez pręt z gwintem M10 i będą dociśnięte do zabieraka nakrętką.

    Zabierak kompatybilny z karkasami L12, L13, L14 i L15 trzeba dorobić sobie w narzędziowni:

    tarcza naw..rki.pdf Download (38.09 kB)

    W zależności od rodzaju wykorzystywanego karkasu wkręcamy w niego dwie śruby M3x8, które przenoszą moment obrotowy z wrzeciona na karkas za pośrednictwem dwóch otworów w karkasie.

    Karkas L15 dokręcamy do zabieraka nakrętką. W przypadku mniejszych karkasów możemy to zrobić za pośrednictwem wydrążonego stożka, który stanowi element fabrycznego wyposażenia nawijarki FY-130.

    W przypadku gdy mamy do nawinięcia dużo cewek, kręcenie korbą może okazać się uciążliwe. Dlatego proces nawijania można usprawnić dorabiając w narzędziowni adapter:

    adapter na...ijarki.pdf Download (30.75 kB)

    Z jednej strony adapter dokręcamy do ściętego wału wrzeciona (ale z pominięciem multiplikatora 6:1, potrzebujemy przełożenia 1:1) a z drugiej strony montujemy redukcję z kwadratu 3/8 cala na sześciokąt:

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Sześciokąt wkręcamy we wrzeciono wkrętarki i nawijamy na pierwszym biegu żeby mieć odpowiednie obroty i maksymalny moment obrotowy jaki zapewnia nam wkrętarka:

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Z uwagi na to, że najtrudniejszą częścią zabawy z cewkami jest szacowanie liczby zwojów potrzebnej do nawinięcia cewki powietrznej o wymaganej indukcyjności w oparciu o mój zeszyt konstruktorski stworzyłem tabelę z danymi najczęściej nawijanych cewek:

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Na jej podstawie można sobie w Excelu wyrysować funkcje wielomianowe, które pozwolą na aproksymację wymaganej liczby zwojów. Zawsze najlepiej nawinąć trochę więcej zwojów i później odwijać mierząc indukcyjność aż do uzyskania oczekiwanej wartości.

    I tutaj właśnie zaczyna się #hotCOILchallenge!

    Zabawa będzie interaktywna ponieważ zapraszam Państwa do rozwijania tej tabeli o kolejne dane nawojowe. W tabeli niektóre karkasy są często wykorzystywane do nawijania dużej ilości rozmaitych cewek a na innych (np. L15) robi się przeważnie tylko kilka odmian grubych cewek do filtracji GDN-ów. Chodzi o to aby uzyskać jak największą liczbę rozmaitych kombinacji średnic drutu nawojowego, liczby zwojów i indukcyjności bo wtedy łatwiej będzie dla każdego karkasu powykreślać funkcje wielomianowe, które ułatwią szacowanie liczby zwojów w przypadku cewek o nietypowych danych nawojowych.

    Do pomiaru indukcyjności użyłem mostka RLC Hantek 1833C:

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)

    Literatura na temat cewek:

    [1] Borowski H.:
    „Cewki do odbiorników”
    Wydawnictwa Komunikacyjne, Warszawa 1960

    [2] Dobrski J.:
    "Nawijanie cewek przyrządów elektrycznych"
    Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1960

    [3] Maruszewska M.:
    „Radiomechanika”
    Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Warszawa 1958

    [4] Podjapolski A.:
    „Jak nawinąć transformator”
    Wydawnictwa Komunikacyjne, Warszawa 1956

    [5] Raabe Z.:
    „Amatorska nawijarka cewek”
    Elektronika Praktyczna, Warszawa 2000

    Korzystając z okazji zapraszam do zapoznania się z moją najnowszą książką pt. "Wprowadzenie do projektowania układów zwrotnic zestawów głośnikowych. Poradnik praktyczny.":







    Wywiady z autorem:



    https://wrzesnia.info.pl/pl/11_wiadomosci/106...o-elektronika-zainspirowana-przez-tonsil.html

    Pozdrawiam T.Ł.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Krasul
    Level 15  
    Offline 
    Has specialization in: elektronika
    Krasul wrote 291 posts with rating 46, helped 0 times. Live in city Września. Been with us since 2003 year.
  • Computer Controls
  • #2
    viayner
    Level 41  
    Witam,
    brawa za rozwiniecie tematu, sam uzywam podobnego zestawu wykonanego samodzielnie do nietypowych ukladow.
    Widze tu kilka rzeczy ktore nalezalo by rozwazyc:
    - czy budowa stanowiska dla kogos kto potrzebuje kulku cewek nie mija sie z celem, pomijam aspekt edukacyjny.
    - zakup gotowych, fabrycznych cewek jest naprawde tani w porownaniu do powtarzalnosci parmetrow, wykonania i ilosci.
    - proponuje dodac do tabeli takze rezystancje tak uzyskanej cewki, ma ona znaczacy wplyw na cala zwrotnice i nalezy ja uwzgledniac.
    Pozdrawiam
  • #3
    Krasul
    Level 15  
    Witam.

    To jest nawijarka do prototypowni dla ludzi, którzy robią dużo zestawów głośnikowych DIY na handel. Jak ktoś robi tylko jeden zestaw dla siebie to faktycznie lepiej będzie kupić gotowe cewki, nawet po zawyżonych cenach. Musiałbym pomierzyć rezystancję szeregową. Mam to spisane tylko dla kilku konkretnych cewek. Osoby, które chcą dopisywać kolejne dane nawojowe do tabeli mogą dorobić dodatkową kolumnę dla rezystancji szeregowej. W ogóle można załatwić temat w taki sposób żeby nawinąć grubą cewkę, na przykład na karkasie L15 i odwijać z tego 4,5 mH po zwoju 360 razy, ucinając nadmiar przewodu, zdzierając emalię i mierząc za każdym razem indukcyjność mostkiem RLC. Wówczas nie trzeba by było bawić się w wykreślanie funkcji wielomianowych i szacowanie liczby obrotów na podstawie danych nawojowych kilku cewek tylko byłby gotowiec. Ale wątpię żeby komuś się chciało w to bawić. Z reguły przy pierwszej cewce nawija się z nadmiarem, mierzy rezultat, odwija się kilka zwojów i jak na pomiarze wyjdzie oczekiwana wartość indukcyjności to po prostu wpisuje się tę wartość do zeszytu i kolejne cewki jedzie się już zadaną liczbą obrotów.

    EDIT: I żeby nie było. To nie jest apteka. Te cewki i tak wyjdą w tolerancji 10%. Trzeba trochę tego przerobić żeby dojść do wprawy i równo prowadzić uzwojenie. Na pierwszych sztukach zwoje będą przeskakiwać ale z czasem będzie lepiej. Pierwsze sztuki można kręcić korbą a dopiero potem przejść na wkrętarkę żeby było szybciej. Przy napędzie z wkrętarki czas nawijania największej cewki z tabeli to nieco ponad jedna minuta.

    Pozdrawiam T.Ł.
  • #4
    pikarel
    Level 34  
    Duży plus za pomysł, wykonanie oraz rzeczowy opis.

    Do pełni szczęścia brakuje nawijarce hamulca do drutu; przy rolkach prostujących dwie podkładki, filcowa i metalowa, dokręcane śrubą motylkową hamują łożysko.
    Co to daje? Daje równomierne nawijanie warstw, bez przeskoków drutu "do przodu" lub " w tył" na już nawiniętą warstwę oraz brak odwijania się drutu z karkasu przy zatrzymaniu nawijania
    Proszę spróbować, bo efekt jest stuprocentowy.
    Kiedyś miałem dostęp do profesjonalnej nawijarki i wiem, czego mi potem brakowało w prostych nawijarkach - tego właśnie hamulca drutu.
  • Computer Controls
  • #5
    Krasul
    Level 15  
    Słuszna uwaga. Wykonałem kiedyś prototyp takiej nawijarki w ramach pracy inżynierskiej:

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2016881.html

    Hamowanie szpuli z drutem nawojowym odbywało się tam za pośrednictwem silnika prądu stałego podłączonego przeciwbieżnie i współpracującego z przekładnią. Wadę stanowił jednak zbyt mały moment obrotowy na wrzecionie, niewystarczający do nawinięcia karkasów grubymi drutami (fi 1,0 i 1,2 mm). Wynikało to z konstrukcji mechanicznej zastosowanego silnika. Tutaj chodziło o coś innego. Nowa nawijarka miała być maksymalnie prosta, mało skomplikowana i możliwa do wykonania z tanich materiałów. Zresztą w tym modelu też jest hamowanie tylko, że regulowane ręcznie. Po prostu drut nawojowy podczas układania zwojów łapie się palcami przez szmatę i poprzez odpowiedni docisk reguluje jego naciąg podczas nawijania na karkas.
  • #6
    Krasul
    Level 15  
    Jeszcze jedna cewka do danych nawojowych:

    - karkas L14, drut fi 1,0 mm, 290 obrotów, 2,5 mH

    Dodano po 11 [godziny] 28 [minuty]:

    W załączniku 193 wyniki pomiarów (czyli w praktyce dane nawojowe dla 193 różnych cewek) wpisane do Excela odnośnie cewki na karkasie L13, który bardzo często pojawia się w zestawach dwudrożnych. Dane dla drutu nawojowego fi 1,0 mm:

    cewka kark..L13.xls Download (30 kB)

    #hotCOILchallenge! - nawijamy cewki zwrotnicowe :)
  • #9
    matti66
    Level 12  
    Dodam z doświadczenia, że dość dokładny pomiar indukcyjności ma ogólnie znany tester podzespołów - LCR-T4.
    Sprawdzałem nim wiele fabrycznych cewek do zwrotnic i przetwornic na rdzeniach ferrytowych ze znaną wartością indukcyjności i wskazania często pokrywały się z danymi z cewek, inne nie odbiegały więcej, niż 10%.
  • #10
    Krasul
    Level 15  
    No niestety ale te testerki mają dokładność pomiaru indukcyjności rzędu +/- 20% (wspomniano o tym nawet w ich dokumentacji technicznej) i z tej przyczyny zupełnie nie nadają się do pomiaru indukcyjności nawijanych cewek zwrotnicowych (wiem bo porównywałem wyniki pomiarów z testerka z wynikami pomiarów przeprowadzonych mostkami RLC Hantek 1833C oraz Keysight U1733C).
  • #11
    matti66
    Level 12  
    Dziękuję. Dobrze wiedzieć jaką testerek ma dokładność, może takie niedokładne cewki trafiały mi się do pomiarów że wychodziło dokładnie :). Nadmieniłem to tylko jako ciekawostkę, wiadomo że do prawdziwych pomiarów to sie nie nadaje