Wzór na elektromagnes, czyli wiedza mocno zapomniana

Kilka lat temu na forum elektrody rozgorzała dyskusja dotycząca obliczania parametrów elektromagnesów. Z tego, co zapamiętałem, osoba pytająca o konkretny wzór czy "patent" nie otrzymała jednoznacznej odpowiedzi i wszystko spełzło na niczym, bo to najwyraźniej jakaś tajemna praktyczna i mocno zapomniana gałąź technologii (niedostępna obecnie chyba nigdzie więcej poza Chinami oraz "aliekspresem") . Były kiedyś jednak lepsze czasy, kiedy konstruktorzy bez żadnej wiedzy akademickiej znakomicie wiedzieli, jak to robić, a nawet obliczać:

zapasek mirrorowy

Elektromagnesy nawijamy na rdzeniu ze stali miękkiej (np. z bardzo grubego gwoździa lub "czegoś", co samodzielnie rozhartujemy). W zastosowaniach bardziej "modelarskich" i domowych używamy drutu nawojowego w emalii o średnicy 0.3 ... 0.6 mm. Ilość zwojów wynosi zazwyczaj kilkaset (od 150 do 400). Możemy toto zasilać zarówno prądem przemiennym (np. dawne modelarskie semafory czy nadal produkowane elektrozaczepy w drzwiach czy furtkach), jak i stałym. Typowe napięcia wahają się pomiędzy 4.5 a 20 V i należy zagwarantować natężenie dochodzące do przynajmniej kilkuset miliamperów oraz zwrócić uwagę na to, aby temperatura uzwojenia nie przekraczała około 40 stopni Celsjusza. Na bazie takiej wiedzy można tworzyć brzęczyki, dzwonki, klaksony, przekaźniki, styczniki, blokady/odblokowania mechaniczne, telegraf samopiszący, model dźwigu z elektromagnesem (np. takiego przenoszącego złom na placu), szkatułkę/sejf z zamkiem elektromagnetycznym itd. itp. W pierwszej kolejności odsyłam do książki Jana Kazimierza Janowskiego "Młody konstruktor" (np. do ciut nowszego wydania z roku 1972) czy do słynnego dzieła Adama Słodowego "Lubię majsterkować" (było kilka wydań na przełomie lat 70 i 80 XX wieku). 

UWAGA!!! Z prądem elektrycznym żartów nie ma, bo nawet bateria 4.5V może wywołać pożar, choć na pewno nas nie "popieści". Jeżeli sięgniesz po prąd przemienny, to zazwyczaj będziesz korzystać z transformatora sieciowego (obniżającego napięcie), a tenże posiada swoją stronę wtórną, czyli względnie bezpieczną, oraz pierwotną (podłączaną do sieci energetycznej 230V), która naprawdę może okaleczyć, a nawet zabić. Wszystko robisz na własną odpowiedzialność!!! Bezpieczniki kosztują niewiele, a chronią mienie i życie kosztujące bardzo wiele!!! Skonsultuj się z elektrykiem!!!

poszerzenie wiedzy

(Marcin Perliński)

Badanie przydatności rdzeni ferytowych/proszkowych pod kątem ich wykorzystania we (wyjściowym) wzmacniaczu wielkiej częstotliwości

Budując mniejszy lub większy "dopał", czyli PA, czyli wyjściowy wzmacniacz mocy wielkiej częstotliwości np. na pasma krótkofalowe (= KF/HF) często próbujemy wykorzystać nieznane nam rdzenie (np. pierścieniowe/toroidalne lub dwuotworowe) wymontowane z jakiegoś elektrozłomu. Musimy tu spełnić przynajmniej dwa kryteria, czyli ich przenikalność magnetyczną (zazwyczaj opisaną tzw. liczbą AL, rzadziej poprzez współczynnik µ) oraz "masywność", czyli zdolność do odprowadzania mniejszych lub większych ilości ciepła.

Istnieje bardzo prosta metoda szybkiego sprawdzenia przydatności takiego rdzenia pod względem odpowiedniej (czyli niezbyt dużej) przenikalności magnetycznej, bo wystarczy na rdzeniu nawinąć dwa zwoje, np. drutem nawojowym w emalii (np. DNE Ø 0.2 ... 0.5 mm) i zmierzyć indukcyjność takiej zbudowanej "na kolanie" cewki. Jeśli "wyjdzie" nam mniej niż 2 µH (= mikrohenry), to rdzeń będzie się nadawał do układu dopasowania/przeniesienia energii RF w każdym wyjściowym wzmacniaczu mocy wielkiej częstotliwości dla zakresu KF. W praktyce będzie to oznaczało, że rdzeń nie może mieć współczynnika AL większego niż 500, a jeszcze lepiej byłoby, gdyby ten współczynnik był znacznie niższy (np. coś z zakresu AL = 3 ... 150). 

Jeśli badane uzwojenie na rdzeniu przy dwóch zwojach wykaże indukcyjność powyżej 2 mikroherów, to rdzeń będziemy mogli wykorzystać jako filtr zasilania lub spróbować posłużyć się nim jako transformatorem w niektórych mieszaczach (w tym drugim przypadku zdarzają się takie konstrukcje, choć z rozwiązań takich nie korzysta się zbyt często ---> tego rodzaju wyjątkiem może być prosty TRX "LACRAIA", zapasowy mirrorek tutu).

Trochę trudniej może być z dobraniem nie za małej "masywności rdzenia". Ma się po prostu mało grzać, a jeśli będzie się nagrzewało zbyt bardzo, to będziemy musieli zestawić kilka rdzeni "zusammen do kupy" i/lub posłużyć się linką izolowaną teflonem wzgl. zastosować wymuszony układ chłodzenia w postaci np. mniejszego lub większego "wiatraczka".

Uwaga końcowa: Zamiast dwóch zwojów można również nawinąć 10 zwojów i sprawdzić, czy indukcyjność nie będzie przekraczała 50 µH.

(Marcin Perliński)

Badanie nieznanych rdzeni ferrytowych (pierścieniowych/toroidalnych lub dwuotworowych/dwutorowych wzgl. kubkowych)

Opracował harcmistrz Andrzej Pelczar (SP9ADU) w roku 1980.

Kto nie ma mostka RLC, zawsze może posłużyć się np. przystawką do pomiaru indukcyjności lub sięgnąć po jakiś ciut lepszy multimetr wyposażony w funkcję pomiaru indukcyjności.

Zachęcam również do korzystania z tegoż softu.

zapasowy mirrorek

A tutu przykłady praktycznego kombinowania sobie w układzie rezonansowym:

zapasowy mirrorek

 

zapasek mirrorowy

 

No to życzę wszystkim szybkiego "zakumania"!

(Marcin Perliński)

 

 

Tak się robi cewki na fale długie

Cewki rezonansowe na fale długie – zakres radiofoniczny, np. do odbioru
Programu I Polskiego Radia (225 kHz, 1200 kW ze Solca Kujawskiego)

 

mirrorek zapasownik

 

• drut nawojowy w emalii (DNE) o grubości 0.1 do 0.2 mm (średnio zero koma kilkanaście setnych milimetra)
 

• pręt ferrytowy (okrągły) o średnicy 8 lub 10 mm, długość 10-20 cm (średnio kilkanaście centymetrów)
 

• cewkę rezonansową nawijamy na karkasie tekturkowym, tzn. z grubszego papieru, cieńszej tekturki lub najlepiej z kliszy fotograficznej robimy rulonik/rureczkę, dość ciasno nasuniętą na pręt ferrytowy; zaleca się, aby rulonik dawał się w miarę łatwo przesuwać po pręcie ferrytowym; uzwojenie nawijamy starannie, zwój przy zwoju, a końce, czyli wyprowadzenia cewki, mocujemy np. taśmą izolacyjną, nicią, klejem wzgl. roztopioną parafiną ze świeczki
 

• cewkę sprzęgającą (o ile występuje w naszym układzie odbiornika) najlepiej nawinąć na cewce rezonansowej (centrycznie i dokładnie na jej środku); zaleca się zrobić to na przekładce, np. z jednej warstwy taśmy izolacyjnej lub zwykłej klejącej; cewka sprzęgająca może (a nawet powinna) być
nawinięta drutem dwu- lub trzykrotnie grubszym niż cewka rezonansowa; ma ona zazwyczaj od 8 do 15 zwojów
 

• ilość zwojów cewki rezonansowej + kondensator rezonansowy (wg prowincjonalno-kresowej szkoły konstruktorskiej, tzn. z optymalizacją „pod Solec Kujawski” oraz przy odbiorze także w pobliżu najodleglejszych krańców naszego kraju): 100 zwojów (ok. 60 μH przed włożeniem pręta ferrytowego,
tzn. około 240-360 μH po włożeniu pręta) + kondensator do rezonansu około 1200-1800 pF (1.2 do 1.8 nF, czyli nanofarada, a więc średnio około 1.5 nF; używamy oczywiście kondensatora stałego);
dokładne dostrojenie uzyskujemy poprzez przesuwanie pręta ferrytowego; w przypadku nietypowych prętów ferrytowych o przekroju prostokątnym wartość kondensatora rezonansowego może dochodzić nawet aż do 2800 pF (2.8 nF)
 

Nie jest to oczywiście jedyna możliwa konfiguracja LC, bo generalnie można nawijać od 100 do 300 zwojów i dołączać do tego kondensatory rezonansowe o pojemności od 150 do 2000 pF.

W naszych dawnych PRL-owskich odbiornikach fabrycznych było zazwyczaj około 150-240 zwojów
z pojemnościami od 180 do 470 pF. Można oczywiście użyć kondensatora strojeniowego o zakresie
przestrajania np. 50-470 pF lub odpowiedniej diody pojemnościowej przestrajanej potencjometrem
(choć w przypadku fal długich i odbioru samego tylko Programu I Polskiego Radia nie wydaje się
to szczególnie celowe, ponieważ można użyć zwykłego kondensatora stałego, a dostrojenia
do częstotliwości 225 kHz czy ewentualnie też do czeskiego „Radiożurnalu” na 270 kHz dokonać przesuwając pręt ferrytowy w karkasie).

 

AKTUALIZACJA!!! Od 1 stycznia 2022 nie ma już „Radiożurnalu” na częstotliwości 270 kHz ani mocnych czeskich stacji średniofalowych na 639 i 954 kHz (pozostała jedynie znacznie słabsza stacja "Radio Dechovka" na częstotliwości 1233 kHz). Niniejszy materiał celowo/uproszczeniowo pomija również zjawisko bardzo znacznych pojemności międzyzwojowych, szczególnie istotnych w przypadku cewek o ilości zwojów przekraczających 200 (takie pojemności międzyzwojowe dodają się do podstawowej pojemności rezonansowej układu LC i dlatego kondensator rezonansowy może być nawet kilkukrotnie mniejszy od tego, co nakazywałyby nam elementarne "wytyczne matematyczne"). Opracowanie zakłada, że mamy do czynienia ze standardowym prętem ferrytowym o współczynniku przenikalności magnetycznej (µ) zawierającym się między 4  a 5 (np. pręty z naszych dawnych polskich zakładów "Polfer"), jednakże istnieją również antenowe pręty ferrytowe innych producentów o "mi" (nie)znacznie niższym (np. Neosid) lub (nie)znacznie wyższym (np. niektóre radzieckie). Liczba zwojów odnosi się do typowego drutu nawojowego w emalii, a nie do drutów nawojowych w jedwabiu czy specjalistycznej licy wielkiej częstotliwości. 

 

wersja PDF

 opracowanie: Marcin Perliński

O tym, jak pewien adiunkt z „wysrolu” radionuklidowo bardzo mocno narozrabiać raczył

zapasowy mirror z okładeczką

 

Późny Gierek, Kraków, zawiła kłótnia rodzinna, dogłębna swada małżeńska z zazdrością, paranoją i potężnymi kłopotami mieszkaniowymi w tle, a także niestety choroba, morderstwo, samobójstwo, czyli aż dwa trupy, cała garść sierot, „świecący w ciemności” dziadek, kończąca się skala na dozymetrach, skuwanie tynków, zrywanie podłóg, dekontaminacja całej rodziny, mnóstwo niedomówień, wątków, wątpliwości oraz znaczne poruszenie ówczesnego społeczeństwa. 

Historia już dziś zapomniana i warta przypomnienia. Zapraszam do zapoznania się z moją ulubioną lekturą z jasnego i (jak dla mnie akurat bardzo) pogodnego PRL-owskiego dzieciństwa. 

 

autorzy tekstu: Ewa Juńczyk i Mariusz Ziomecki

digitalizacja: Marcin Perliński