Tots els aficionats que vulguin dedicar-se a la ràdio han de, en algun moment, enrotllar una o dues bobines, ja sigui la bobina d'antena d'una ràdio AM, una bobina en un nucli toroidal per a un filtre de pas de banda en un transceptor de comunicacions o una bobina tapada centralment per ús en un oscil·lador Hartley. Bobinar bobines no és difícil, però requereix molt de temps. Hi ha diferents mètodes de fabricació de bobines, en funció de la zona d’ús i de la inductància necessària. Els nuclis d’aire són els de banda ampla més grans, però obtenir altes inductàncies significa utilitzar molts cables, tampoc no són els més eficients per al camp magnètic que s’escapa de la bobina; aquest magnètic que s’escapa pot causar interferències mitjançant la inducció de cables i altres bobines properes.
Enrolant una bobina, sobre una bobina ferromagnètica, enfoca el camp magnètic, augmentant la inductància. La proporció d’inductància després i abans d’haver inserit un nucli amb el diàmetre de la bobina s’anomena permeabilitat relativa (denotada μ r). Diferents materials d’ús habitual tenen diferents permeabilitats relatives, que van des de 4000 per a l’acer elèctric utilitzat en transformadors de xarxa, fins a uns 300 per a ferrites utilitzades en transformadors SMPS i uns 20 per a nuclis de pols de ferro utilitzats a VHF. Cada material del nucli només s’ha d’utilitzar dins del rang de freqüències especificat, fora del qual el nucli comença a presentar pèrdues elevades. Els nuclis toroïdals, de múltiples obertures, olla i altres nuclis tancats engloben el camp magnètic dins del nucli, augmentant l’eficiència i reduint pràcticament la interferència a zero. Per obtenir més informació sobre els inductors i el seu funcionament, seguiu l'enllaç.
Inductors sense aire
Les bobines amb aire no són bones per a bobines de baixa inductància, on la interferència no té la màxima importància. Les bobines amb una petita quantitat de voltes i filferro relativament gruixut s’enrotllen sobre un objecte cilíndric, com ara una broca o una llauna, que després s’elimina i es manté la bobina, de vegades la bobina està recoberta de resina per obtenir una major estabilitat mecànica. Les bobines més grans amb moltes voltes solen enrotllar-se sobre un formador no ferromagnètic, com ara un tub de plàstic buit o un formador de ceràmica (per a bobines RF d’alta potència) i després s’asseguren al primer amb cola. Per enrotllar-los primer cal calcular el diàmetre del fil necessari, ja que té molta influència sobre la longitud total de la bobina.
La fórmula del diàmetre del filferro és
(√I) * 0,6 = d, on I és RMS o corrent continu i d és el diàmetre del fil.
Si les bobines s’utilitzen a baixos nivells de potència, el diàmetre del fil no és tan important, 0,3 mm és bo per a la majoria d’aplicacions i 0,12 mm és bo per a conserves si les bobines que s’utilitzen es troben en receptors de ràdio de transistor. Si la bobina s'utilitza en el servei de l'oscil·lador, el cable hauria de ser rígid per evitar efectes de deformació, ja que poden canviar la inductància fins a cert punt i provocar inestabilitat de freqüència (conducció).
A continuació, heu de saber quin diàmetre ha de tenir la bobina. Es recomana que el diàmetre de la bobina sigui del 50% al 80% de longitud de la bobina per obtenir una Q òptima i depenen de l'espai que pot ocupar la bobina. Si la bobina serà autoportant, podeu utilitzar un cargol o un cargol, enrotllar els girs a l'interior de les ranures i treure el cargol descargolant-lo mentre subjecteu el fil de la bobina, cosa que fa una bobina molt uniforme i reproduïble.
A continuació es mostra la fórmula d’inductància per a una bobina cilíndrica
L = μ r (n 2. ᴫ 2. R 2 / l) 0,00000126
L és inductància en henries, μ r és la permeabilitat relativa del nucli (1 per a bobines d’aire, plàstic, ceràmica, etc.), n és el nombre de voltes, π és pi, r és el radi de la bobina en metres (de la meitat de la capa de cablejat fins a la meitat del bobinatge) o la meitat del diàmetre (des de la meitat de la capa de cablejat fins a la meitat de la capa de cablejat a l’altre costat), l és la longitud del bobinatge metres, i el nombre llarg a la part posterior és la permeabilitat de l'espai lliure.
Una altra fórmula per a la inductància.
L = (n 2. D 2) / 18d + 40l
Aquesta fórmula s’utilitza quan s’enrotlla una bobina uniforme d’una capa amb tots els girs enrotllats estretament sense espai entre ells. Les unitats són les mateixes que amb la fórmula anterior, excepte d que té un diàmetre de la bobina en metres.
Serge Y. Stroobandt, amb el nom d’indicatiu ON4AA, ha fet una calculadora molt bona per a bobines.
Com fabricar un inductor de nucli d’aire
Per enrotllar una bobina normal amb nucli d’aire, necessiteu una antiga, una font de filferro, una mica de paper de vidre fi o un ganivet per modelar (no es mostra) i una mica de cinta adhesiva o de doble cara per mantenir el filferro al seu lloc.
Després de dissenyar la bobina , és hora de bobinar-la. Si feu una bobina amb nucli d’aire, és una bona idea utilitzar un formigó de plàstic per enrotllar-lo, ja que el formigó de plàstic no és ferromagnètici no condueix electricitat, no afectarà el rendiment de la bobina a baixos nivells de potència. A continuació, talleu una tira de cinta de doble cara amb la longitud de la bobina i enganxeu-la a la primera i, a continuació, realitzeu forats a la primera on acaba la bobina i a les aixetes, traieu la capa de coberta de la cinta i comenceu a enrotllar-la, primer en passar-lo pel forat que heu perforat i després enrotllar-lo, com de costum, el filferro quedarà subjectat per la cinta de doble cara; o bé, podeu enganxar la petició de la bobina a la primera després de fer algunes voltes amb cola de cianoacrilat, vent la resta de la bobina i la cola cada 1cm (també anomenada súper cola, utilitzeu guants, és molt difícil d’eliminar de la pell i provoca irritació). Per a les aixetes, torceu una longitud del cable junt, passeu-lo pel forat del primer i continueu com de costum. Intenta tancar els girs,després de bobinar, retireu l'esmalt amb paper de vidre fi o un ganivet per modelar i esteneu els extrems amb un soldador. Podeu utilitzar un comptador LCR per mesurar la inductància o un GDM, per utilitzar un GDM com a dispositiu de mesura d’inductància. Consulteu l’article enllaçat.
Les imatges següents expliquen el procés de bobinatge d’un inductor de nucli d’aire:
Pas 1: a continuació, hi ha dues imatges que mostren el Former amb una mica de cinta on es filarà el filferro i els forats per mantenir el filferro al seu lloc.
Pas 2: a la imatge següent, la pel·lícula protectora s'ha desenganxat, s'ha iniciat el bobinatge i es doblega i es torça el cable d'una aixeta .
Pas 3: A continuació, introduïu un forat al primer i a l’altre costat.
Pas 4: la bobina acabada té els fils estanyats submergint-los en soldadura en un tros de laminat de PCB.
Pas 5: Finalment, es mesura la inductància de la bobina mitjançant un comptador LCR. També podeu utilitzar un Arduino per mesurar la inductància d’una bobina o utilitzar un Grid Dip Meter (GDM).
Bobines de bobina en barres de ferrita
Les bobines d’enrotllament de barres de ferrita (per exemple, les antenes de barres de ferrita en receptors de ràdio) són similars a les bobines de cargol d’aire, però com que no podeu perforar una barra de ferrita, heu de confiar en la cinta o la cola de doble cara per subjectar la filferro fortament. Com que la cinta no sempre s’enganxa a la ferrita, és una bona idea primer tapar la vareta amb una o tres capes de cinta adhesiva de paper just a sota del lloc on ha d’anar la bobina i enganxar-hi la cinta. Podeu fer servir cola súper per mantenir el filferro al lloc en lloc de fer-ho a doble cara.
Per calcular la bobina, utilitzeu la fórmula d’inductància per a una bobina cilíndrica que es troba més amunt, per introduir μ r la permeabilitat relativa que es troba al full de dades o en una calculadora de bobines en línia. Si heu dissenyat la bobina , podeu enrotllar-la com les bobines amb nucli d’aire, però hi ha un mètode diferent, un mètode més ràpid.
Col·loqueu la vareta de ferrita en una broca elèctrica, igual que una broca i gireu-la lentament, la vareta girarà per si mateixa, d’aquesta manera podreu fer bobines d’alta qualitat i alta inductància amb moltes voltes molt ràpidament. Si teniu formadors de plàstic per a la vareta, enrotlleu-los primer i poseu-los a la bobina i enganxeu-los al seu lloc.
A l’esquerra hi ha una bobina d’antena fabricada en fàbrica en un receptor de difusió, on la bobina s’enrotlla sobre una antiga que es fixa a la vareta mitjançant elements de plàstic. El cable es manté al seu lloc amb resina epoxi. A la dreta, hi ha una petita bobina sobre una barra de ferrita feta amb els mètodes descrits anteriorment.
Bobinatge de nucli toroidal
Les bobines toroïdals són força fàcils de calcular, però una mica complicades pel vent. Els nuclis toroïdals tenen una àmplia varietat d’aplicacions, com ara inductors de filtre en SMPS, bobines RFI, transformadors de potència SMPS, filtres d’entrada RF, baluns, transformadors de corrent i altres.
La inductància de la bobina toroidal en nanohenries (quan l’índex d’inductància AL es dóna en nH / N 2) es pot calcular mitjançant aquesta fórmula:
L (nH) = A L (nH / N 2) * compleix 2
Després de la conversió, obtenim una fórmula per al nombre de voltes necessàries per a la inductància requerida:
Torns obligatoris = 1/2
Per enrotllar una bobina toroidal cal un nucli toroidal, una font de filferro (les bobines de deflexió dels televisors CRT antics en són una bona font), una mica de paper de vidre fi i una mica de superglue.
Per enrotllar un toroide primer cal tallar una longitud de filferro adequada, perquè no es pot passar un rotllo de filferro pel forat. Per calcular el fil necessari, multipliqueu la circumferència de la secció transversal de l'anell pel nombre de voltes necessàries. De vegades, això es fa constar al full de dades com a mlt (longitud mitjana per volta). En aquest lloc web, hi ha una calculadora en línia que ajuda al disseny de bobines toroïdals, només cal triar el nucli, connectar la inductància necessària i donar la quantitat de filferro i girs necessaris.
Pas 1: primer passeu un extrem del cable pel forat i assegureu-vos que en sobresurten uns 4 cm; aquesta mica es diu cua.
Pas 2: Enrotlleu la cua al voltant del nucli, deixeu entre 1 i 2 cm i assegureu la resta amb superglue.
Pas 3: utilitzeu la longitud restant de filferro per enrotllar la resta de la bobina, fixeu l'extrem més llarg a un clau o un clau per facilitar el bobinatge.
Com que s’espera que la bobina tingui una inductància baixa (al voltant de 3,6 μH) en absència d’un mesurador LCR professional, és millor utilitzar un GDM, ja que els mesuradors habituals basats en microcontroladors tenen una precisió molt baixa en mesurar inductàncies petites. Un condensador de 680pF es va connectar a la bobina en paral·lel, juntament amb un petit bucle d'acoblament. Aquest circuit va caure a 3,5 MHz (dreta), posant aquests valors en una calculadora de ressonància ens dóna al voltant de 3 μH. A l'esquerra, el mesurador està configurat a una freqüència diferent, fora de la ressonància del circuit.
Les bobines calculades poden donar resultats molt diferents quan es fabriquen a la vida real, a causa de les capacitats paràsites i l’autorresonància paral·lela causades per elles.