Определение индуктивности катушки с отводами

[vadim_d]

но дальше input ничего не работает

После заполнения всех полей Input появляются результаты в следующих секциях. Дал

INPUT
mean diameter of the coil D = 31 mm
number of turns N = 22
length of the coil ℓ = 15 mm
wire or tubing diameter d = 0.6 mm
design frequency f = 3.5 MHz
The (plating) material is annealed copper.

Получил

RESULTS
Effective equivalent circuit
effective series inductance @ design frequency L_eff_s = 15.231 μH
effective series reactance @ design frequency X_eff_s = 334.9 Ω
effective series AC resistance @ design frequency R_eff_s = 2.149 Ω
effective unloaded quality factor @ design frequency Q_eff = 155

правда следующая секция немного насторожила

Lumped circuit equivalent
f-independent series inductance; geometrical formula L_s = 15.300 μH
series AC resistance @ design frequency R_s = 2.168 Ω
parallel stray capacitance @ design frequency C_p = -0.6 pF
An error occurred when solving for the self-resonant frequency!

[LY1SD]

Немного не в тему, но все таки спрошу. Что меряет Q метр, добротность контура? Или добротность катушки?

Q-метр измеряет холостую добротность (Qxx) контура на его резонансной частоте, образованного катушкой и ёмкостью внутреннего переменного конденсатора Q-метра, который имеет пределы перестройки от 20пФ до 460пФ. Если ёмкости переменника не хватает, то на внешние гнёзда Cx навешиваются дополнительные конденсаторы.
Добротность собственно катушки на ЛЮБОЙ частоте (но не выше частоты собственного резонанса) вычисляется согласно формуле:

Q=X_L/R.
----------------------

Только причина не в том, сколько витков замкнуто, один или десять, а в изменении расстояния от замкнутой катушки до незамкнутой.

Я это уже стопицот раз писал и подчёркивал. Зачем повторяете написанное мной? Естественно, при намотке виток к витку будет максимальная связь. Это и без каких-либо пояснений понятно, поэтому не требует доказательств.

Суть одна и совершенно прозрачна - чем меньше витков замкнуто у катушки с плотной намоткой (виток к витку), тем сильнее они влияют на остальную катушку - на индуктивность и добротность. Особенно на её добротность.

добротность ёмкости входящей в этот контур на порядок больше добротности катушки.

Далеко не всегда. Вам, видимо, никогда не попадались даже ВЧ-конденсаторы, у которых упала добротность из-за появившихся утечек. А мне попадались такие даже среди "хвалёных" КСО, которые в несколько раз сажали добротность измеряемого контура (один такой на 240пФ был во 2-м трансформаторе ПЧ "Балтики-52"). Хотя ни прозвонка на мегаомных пределах, ни измерение ёмкости ничего не выявляли.

Гарантия качества конденсатора при измерениях на Q-метре может быть только для собственного переменника Q-метра (20-460пФ).

Как только на гнёзда Cx Q-метра подцеплен какой-либо внешний конденсатор с неизвестной добротностью, на этом вся гарантия качества заканчивается.

Поэтому в качестве дополнительных внешних конденсаторов я использую либо СГМ-1, 2, 3, 4, КСГ, ССГ на ёмкости от 51пФ до 0,1мкФ, либо КМ-ки из ВЧ-керамики П33, М47, М75, М150, М300 и т.п.
Специально для внешних довесков на гнёзда Cx отдельно от всех остальных лежат СГМ с точностью +-0,3%.

Мне попадались КСО с собственной добротностью на частоте 100кГц в районе 200-250. Сразу улетали в мусорное ведро. Хороший КСО на частоте 100кГц должен иметь добротность гораздо больше 2000 (tg<=0,0005).

прочёл когда-то на нашем форуме о том, что если покрыть стенки тесного отсека с катушкой П - контура изнутри медью ( фольгой , или фольгированным стеклотекстолитом), причём полированной, или лучше чем-то посеребрённым, опять же желательно с зеркальной полировкой... эта мера позволит существенно уменьшить потери на вихревые токи в стенках корпуса из магнитного материала...

Всё абсолютно верно. Именно так.
******************** ******************** **************

предложение померять на более низкой частоте с добавочным конденсатором остается, может оно что-нибудь прояснит

Нарисуйте схему измерения - что, как, у чего и с какой ёмкостью мерить.

Но если вы хотите мерить всего лишь ОДИН виток, то при существенном увеличении ёмкости добротность упадёт настолько, что измерить её не удастся даже на пределе Q от 0 до 30.

При постоянном, монотонном увеличении ёмкости контура, Qxx контура на основе катушек без сердечников постоянно снижается. Это аксиома.

Если же у катушки имеется ферритовый или магнитодиэлектрическ ий (карбонильный) сердечник, то зависимость Qxx от контурной ёмкости совершенно другая и в корне отличается от зависимости при отсутствии сердечника.

хороший векторный анализатор обычно дает более наглядные результаты

Цены несравнимые. За Q-метр TESLA BM560 я отдал С1-65А (махнулись). У меня их (65А) было штуки три. А за хороший векторный анализатор придётся отдать несравнимо больше. И нужен ли он, если для практических целей (т.е. изготовить добротный контур) вполне хватает Q-метра.
-----------------

После заполнения всех полей Input появляются результаты в следующих секциях. Дал

Я уже ранее писал, что дальше ступени input у меня ничего не идёт и остальные окна следующих ступеней тупо остаются пустыми.
Да и хрен с ними. Зачем это мне, если Q-метр есть.
*****************
Кому интересно, почитайте принцип работы Q-метра BM560 (кто успел скачать). Он такой же как и у всех остальных Q-метров.
Это чтобы понять, что Q-метр нисколько не грузит измеряемую катушку (контур). От слова вообще.

Если скачать не успели, но интересует основа и принцип измерений, а также принцип работы собственно Q-метров, то в инете навалом инфы на эту тему.Да, у Q-метра BM560 реальные пределы перестройки частоты внутреннего генератора не от 50кГц до 30МГц как написано, а от 32кГц до 36,95МГц, т.е. практически до 37МГц. Точность шкалы частот мне пофик (хотя она более-менее совпадает), сзади есть гнездо на внешний частотомер.

У меня есть тщательно откалиброванный по принципу Юзвинского с помощью Приёмника Точных Частот (ПТЧ, 66,6(6)кГц с магнитной кольцевой антенной) замечательный частотомер Ч3-63, поэтому нет проблем с весьма точным измерением частоты резонанса (или просто частоты внутреннего генератора без катушки на клеммах Q-метра) в указанных частотных пределах.

[LY1SD]

Из описания Q-метра TESLA BM560 воспользовался способом измерения реальной собственной ёмкости катушки, задействованной в предыдущем измерении. Способ из описания скопировал сюда.

Легко и непринуждённо, с пол-пинка, измеренная двухчастотным методом собственная ёмкость катушки оказалась 2,27пФ. Её частота собственного резонанса при L=16мкГн --> f₀=26,4МГц.

Согласно расчётам на Coil32, она должна была быть 1,64пФ (f₀=31МГц при L=16мкГн). Но Coil32 не учитывает реальную диэлектрическую проницаемость каркаса, которая всегда больше единицы.
Так что Coil32 ~правильно посчитает собственную ёмкость только бескаркасной однослойной катушки. Для многослойных катушек эпсилон каркаса уже не имеет значения.

[LY1SD]

После заполнения всех полей Input появляются результаты в следующих секциях

Заработал. Надо было точки ставить в дробях вместо запятых. -
Частото-независимая последовательная индуктивность 15,985мкГн почти точно соответствует измеренной 16мкГн. Погрешность менее 0,1%.

Все размеры пришлось уточнять, чтобы забить всё правильно.
Только вот Qxx на этой частоте (7,664кГц) Q-метр кажет 175, а не 212.
Видимо, прога не учитывает потери на излучение, которые всегда будут у любой катушки. Ну и ещё небольшие потери в пластике каркаса.

Хотя этот пластик (Панангин) весьма достойный в отношении потерь на ВЧ. По-крайней мере, на частоте 37МГц он вносит потерь менее 2%.

Вывод - реального Q-метра не заменит ни одна "считалка-развлекалка". Тут даже спорить не о чем...
-----------

[LY1SD]

An error occurred when solving for the self-resonant frequency!

Перевод: Произошла ошибка при решении для собственной резонансной частоты!
Да, и у меня то же самое.

parallel stray capacitance @ design frequency C_p = -0.6 pF

Откуда взялась отрицательная ёмкость... непонятно. Из-за неё калькулятор и неможет посчитать частоту собственного резонанса!
-----------------
Забил длину намотки 28.888, при этом шаг получился равным 1.31мм. Т.е, расстояние между витками получилось равно диаметру провода с эмалью (0,655*2=1,31). Ессно, с появлением шага индуктивность (частото-независимая) резко уменьшилась и стала 10,952мкГн.

После этого отрицательная ёмкость исчезла (обнулилась). И появились данные в окошке собственной частоты резонанса - 44,865МГц.

Это всё я проделал чисто интуитивно.

[vadim_d]

А за хороший векторный анализатор придётся отдать несравнимо больше

Вариант N2PK обходится достаточно дешево, параметры для КВ частот вполне приемлемые, выше легко конвертируется в нужный диапазон и обратно, софт обкатанный, осталось приделать разъемы

если для практических целей (т.е. изготовить добротный контур) вполне хватает Q-метра

Это вряд ли можно назвать конечной целью: контур или катушка чаще всего входит в какой-нибудь фильтр, и там интересно поведение всей системы, тут от Q-метра пользы немного. Ну и такие более частые в наше время задачи как измерение импеданса блокировочных конденсаторов - с традиционным Q-метром почти невозможно

что, как, у чего и с какой ёмкостью мерить

Для случая одного витка интересны те же параметры, что и раньше: индуктивности и добротности частей х.х., индуктивность и добротность в сумме, индуктивность и добротность при замыкании одной из частей. Желательно иметь одну общую частоту для всех замеров, одиночный виток на нее придется вытягивать дополнительной емкостью

что измерить её не удастся даже на пределе Q от 0 до 30

Тогда пара-тройка частот, где удастся, все предыдущие замеры добротности очень хорошо вписывались в пропорциональность квадратному корню из частоты, легко пересчитать

Способ из описания скопировал сюда

Напомнило студенческие годы, народ спрашивал, как мерять Q-метром волновое сопротивление линии. Проблема была в том, что частоты получались такие, где измеренные L и C уже нельзя было считать погонными, пришлось выбирать две частоты, отличающиеся в 2 раза, чтобы получились несложные формулы

Откуда взялась отрицательная ёмкость... непонятно

Что-то у автора с шагом и изоляцией провода видать не совсем корректно IMHO, какая-то разность в минус уходит

[LY1SD]

При лёгком увеличении шага, отрицательная ёмкость Cп или обнуляется, или становится положительной в десятые доли пикофарада, тогда частота собственного резонанса в окошке появляется.
Но добротность нереальная. Реальная заметно меньше. Не учитывает считалка потери на излучение и потери в каркасе.

Я ввёл такие данные (подогнал витки для L=16мкГн, но с шагом):

D=31.655 (калькулятор требует не по диаметру каркаса, а по центру витков с учётом толщины эмали).
N=29 (кол. витков)
l=37,1 (длина намотки)
d=0,61мм
f=8,571МГц (та самая катушка виток к витку, только отвод от одного витка отпаян, L=~16мкГн с ёмкостью Q-метра ~20пФ, точную частоту высветил Ч3-63 при резонансе на Q-метре). Поэтому и ввёл эту же частоту.

Результат (в сокращении, только основное):
p=1.28мм (шаг)
L1=16,104мкГн (частото-зависимая)
L2=15,999мкГн (частото-независимая)
Qэфф=461
Cп=0,1пФ (всё равно нереальная ерунда)
fр=36,902МГц

С таким проводом (0,61) и такой геометрией катушки, в реалии никогда такой добротности (461 при ёмкости 20пФ на частоте 8,57МГц) не получится. Даже близко не получится.
----------------
Всё то же самое забью в Coil32. Интересно сравнить. По-крайней мере, собственную ёмкость катушки Coil32 считает гораздо более реально.

Уже на Coil32 посчитал анодный дроссель ~дюймового диаметра (D=25мм) с проводом 0,4 и такой L, чтобы собственный резонанс оказался в безопасном районе - 12,5МГц.

Кол. витков более сотни, намотка плотная виток к витку, а собственная ёмкость 1,24пФ. И это совершенно реально, т.к. ёмкость зависит не от расстояния между витками, а от диаметра катушки. Уменьшил диаметр - уменьшилась и ёмкость.

И нисколько не сомневаюсь, что прямое измерение собственной ёмкости дросселя двухчастотным методом выдаст величину только немного более расчётной из-за эпсилона каркаса.

Все учебники, в которых утверждается что собственная ёмкость однослойной катушки зависит от расстояния между витками - втопку.

[exEW1DC]

ёмкость зависит не от расстояния между витками, а от диаметра катушки.

По вашему достаточно взять большой каркас и намотать на нем несколько витков с приличным шагом и собственная емкость будет большой. Мне кажется, что собственная емкость зависит от длины провода, которым намотана катушка и от способа намотки. Иначе, что бы уменьшить собственную емкость, не мотали бы контуры принудительным шагом.

[Леонид3]

..Уменьшил диаметр (катушки) уменьшилась и ёмкость..

Уменьшить диаметр катушки: сохранив индуктивность, длину намотки, длину провода, шаг намотки -- много вариантов и каждый будет иметь свою "собственную" ёмкость.
Скорее эта ёмкость зависит и от шага, и от диаметра провода и его длины, и от диаметра катушки. Эти зависимости разные, например от отношения диаметра провода к шагу намотки зависимость логарифмическая, поэтому и может создаться впечатление отсутствия этой зависимости, а она, как суслик, таки есть
Поэтому учебники в топку кидать преждевременно, надо поточнее измерить

[Александр Макеев]

Такая вроде бы простая катушка с проводом - ещё та "клюква"!
Почитайте Немцов М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности, 1989 - мало не покажется...
http://electronic.com.ua/modules.php...details&lid=13