Tout amateur souhaitant se lancer dans la radio doit - à un moment donné - enrouler une bobine ou deux, que ce soit la bobine d'antenne d'une radio AM, une bobine sur un noyau toroïdal pour un filtre passe-bande dans un émetteur-récepteur de communication ou une bobine à prise centrale pour utiliser dans un oscillateur hartley. L'enroulement des bobines n'est pas difficile mais prend beaucoup de temps. Il existe différentes méthodes de fabrication de bobines, en fonction de la zone d'utilisation et de l'inductance nécessaire. Les noyaux d'air sont les plus large bande, mais obtenir des inductances élevées signifie utiliser beaucoup de fil, ils ne sont pas non plus le plus efficace pour le champ magnétique s'échappant de la bobine - ce magnétique qui s'échappe peut provoquer des interférences en induisant dans les fils et autres bobines à proximité.
L'enroulement d'une bobine, sur une bobine ferromagnétique, concentre le champ magnétique, augmentant l'inductance. Le rapport d'inductance après et avant qu'un noyau avec le diamètre de la bobine ait été inséré à l'intérieur est appelé perméabilité relative (notée μ r). Différents matériaux couramment utilisés ont des perméabilités relatives différentes, allant de 4000 pour l'acier électrique utilisé dans les transformateurs de réseau, à environ 300 pour les ferrites utilisés dans les transformateurs SMPS et environ 20 pour les noyaux de poudre de fer utilisés en VHF. Chaque matériau de noyau ne doit être utilisé qu'à l'intérieur de la plage de fréquences spécifiée, à l'extérieur de laquelle le noyau commence à présenter des pertes élevées. Les noyaux toroïdaux à ouvertures multiples, le pot et les autres noyaux fermés renferment le champ magnétique à l'intérieur du noyau, augmentant l'efficacité et réduisant pratiquement les interférences à zéro. Pour en savoir plus sur les inducteurs et leur fonctionnement, suivez le lien.
Inducteurs à noyau d'air
Les bobines à air sont bonnes pour les bobines à faible inductance, où les interférences ne sont pas de la plus haute importance. Des bobines avec une petite quantité de spires et un fil relativement épais sont enroulées sur un objet cylindrique tel qu'un foret ou une boîte, qui est ensuite retiré et la bobine se supporte, parfois la bobine est enduite de résine pour une stabilité mécanique plus élevée. Des bobines plus grosses avec beaucoup de spires sont généralement enroulées sur un formeur non ferromagnétique, tel qu'un tube en plastique creux ou un formeur en céramique (pour les bobines RF haute puissance), puis fixées au premier avec de la colle. Pour les enrouler, vous devez d'abord calculer le diamètre de fil requis, car il a beaucoup d'influence sur la longueur totale de la bobine.
La formule du diamètre du fil est
(√I) * 0,6 = d, où I est le courant RMS ou CC et d est le diamètre du fil.
Si les bobines sont utilisées à de faibles niveaux de puissance, le diamètre du fil n'est pas si important, 0,3 mm est bon pour la plupart des applications et 0,12 mm est bon pour les bobines utilisées dans des récepteurs radio à transistors. Si la bobine est utilisée dans le service de l'oscillateur, le fil doit être rigide, pour éviter les effets de déformation car ils peuvent modifier l'inductance dans une certaine mesure et provoquer une instabilité de fréquence (entraînement).
Ensuite, vous devez savoir quel diamètre doit avoir la bobine. Il est recommandé que le diamètre de la bobine soit de 50% à 80% de la longueur de la bobine pour un Q optimal et ceux-ci dépendent de l'espace que la bobine peut occuper. Si la bobine sera autoportante, vous pouvez utiliser un boulon ou une vis, enrouler les spires à l'intérieur des rainures et retirer le boulon en le dévissant tout en tenant le fil de la bobine, cela fait une bobine très uniforme et reproductible.
Voici la formule d'inductance pour une bobine cylindrique
L = μ r (n 2. ᴫ 2. R 2 / l) 0,00000126
L est l'inductance en henries, μ r est la perméabilité relative du noyau (1 pour les bobines d'air, de plastique, de céramique, etc.), n est le nombre de tours, π est pi, r est le rayon de la bobine en mètres (à partir de du milieu de la couche de câblage au milieu de l'enroulement) ou la moitié du diamètre (du milieu de la couche de câblage en passant par le milieu au milieu de la couche de câblage de l'autre côté), l est la longueur de l'enroulement dans mètres, et le long numéro à l'arrière est la perméabilité de l'espace libre.
Une autre formule d'inductance.
L = (n 2, d 2) / 18 j + 40 l
Cette formule est utilisée lors de l'enroulement d'une bobine uniforme à une couche avec tous les tours étroitement enroulés sans espace entre eux. Les unités sont les mêmes que celles de la formule ci-dessus, sauf d qui est le diamètre de la bobine en mètres.
Un très bon calculateur pour bobine a été réalisé par Serge Y. Stroobandt, indicatif ON4AA ici.
Comment fabriquer un inducteur à noyau d'air
Pour enrouler une bobine à air ordinaire, vous avez besoin d'un formeur, d'une source de fil, d'un papier de verre fin ou d'un couteau à modeler (non illustré) et d'un peu de superglue ou de ruban adhésif double face pour maintenir le fil en place.
Après avoir conçu la bobine, il est temps de l'enrouler. Si vous fabriquez une bobine à air, c'est une bonne idée d'utiliser un formeur en plastique pour l'enrouler, car le formeur en plastique n'est pas ferromagnétiqueet ne conduit pas l'électricité, il n'affectera pas les performances de la bobine à de faibles niveaux de puissance. Ensuite, coupez une bande de ruban adhésif double face avec la longueur de la bobine et collez-la sur la première, puis percez des trous dans la première à l'endroit où la bobine se termine et au niveau des robinets, retirez la couche de couverture sur la bande et commencez à enrouler, d'abord en le passant dans le trou que vous avez percé puis en l'enroulant, comme d'habitude, le fil sera retenu par le ruban double face, sinon, vous pouvez coller la mendicité de la bobine à la première après avoir enroulé quelques tours avec de la colle cyanoacrylate, du vent le reste de la bobine et de la colle tous les 1cm (également appelée super colle, utilisez des gants, elle est très difficile à retirer de la peau et provoque une irritation). Pour les robinets, tordez une longueur de fil ensemble, passez-le à travers le trou du premier et continuez comme d'habitude. Essayez de serrer les virages,après l'enroulement, décaper l'émail à l'aide d'un papier de verre fin ou d'un couteau à modeler et étamer les extrémités avec un fer à souder. Vous pouvez utiliser un compteur LCR pour mesurer l'inductance ou un GDM, pour utiliser un GDM comme appareil de mesure d'inductance, voir l'article lié.
Les images ci-dessous expliquent le processus d' enroulement d'un inducteur à noyau d'air:
Étape 1: Ci - dessous, deux images montrent l'ancien avec un peu de ruban adhésif où le fil sera enroulé et des trous pour maintenir le fil en place.
Étape 2: Dans l'image ci-dessous, le film de protection a décollé, l'enroulement a commencé et le fil pour un robinet est plié et tordu ensemble .
Étape 3: Passez ensuite à travers un trou dans le premier et de l'autre côté.
Étape 4: La bobine finie a ses fils étamés en les immergeant dans de la soudure sur un morceau de stratifié PCB.
Étape 5: Enfin, l'inductance de la bobine est mesurée à l'aide d'un compteur LCR. Vous pouvez également utiliser un Arduino pour mesurer l'inductance d'une bobine ou utiliser un Grid Dip Meter (GDM).
Bobines d'enroulement sur tiges de ferrite
L'enroulement des bobines sur des tiges de ferrite (par exemple les antennes à tige de ferrite dans les récepteurs radio) est similaire à l'enroulement de bobines à air, mais comme vous ne pouvez pas percer une tige de ferrite, vous devez vous fier au ruban adhésif double face ou à la colle pour maintenir le fil étroitement. Comme le ruban ne colle pas toujours à la ferrite, il est judicieux de couvrir d'abord la tige avec une à trois couches de ruban de masquage en papier juste sous l'endroit où la bobine doit aller et de coller le ruban dessus. Vous pouvez utiliser de la super colle pour maintenir le fil en place au lieu d'un double face.
Pour calculer la bobine, utilisez la formule d'inductance pour une bobine cylindrique trouvée ci-dessus, pour μ r entrez la perméabilité relative trouvée dans la fiche technique ou un calculateur de bobine en ligne. Si vous avez conçu la bobine, vous pouvez l'enrouler comme les bobines à air, mais il existe une méthode différente, une méthode plus rapide !
Mettez la tige de ferrite dans une perceuse électrique, tout comme un foret et faites-la tourner lentement, la tige tournera d'elle-même, de cette façon, vous pouvez fabriquer des bobines de haute qualité et à haute inductance avec beaucoup de tours très rapidement! Si vous avez des formes en plastique pour la tige, enroulez-les d'abord, puis placez-les sur la bobine et collez-les en place.
Sur la gauche se trouve une bobine d'antenne fabriquée en usine dans un récepteur de diffusion, où la bobine est enroulée sur un formeur qui est fixé à la tige à l'aide d'éléments en plastique. Le fil est maintenu en place avec de la résine époxy. Sur la droite, il y a une petite bobine sur une tige de ferrite réalisée avec les méthodes décrites ci-dessus.
Enroulement de noyau toroïdal
Les bobines toroïdales sont assez faciles à calculer, mais un peu délicates au vent. Les noyaux toroïdaux ont une grande variété d'applications, telles que les inductances de filtre dans les SMPS, les selfs RFI, les transformateurs de puissance SMPS, les filtres d'entrée RF, les baluns, les transformateurs de courant, etc.
L'inductance de bobine toroïdale dans les nanohenries (lorsque l'indice d'inductance AL est donné en nH / N 2) peut être calculée avec cette formule:
L (nH) = A L (nH / N 2) * Tourne 2
Après conversion, nous obtenons une formule du nombre de tours nécessaires pour l'inductance requise:
Tours requis = 1/2
Pour enrouler une bobine toroïdale, vous avez besoin d'un noyau toroïdal, d'une source de fil (les bobines de déviation des anciens téléviseurs CRT en sont une bonne source), d'un papier de verre fin et d'un peu de superglue.
Pour enrouler un tore, vous devez d'abord couper une longueur de fil appropriée, car vous ne pouvez pas faire passer un rouleau de fil à travers le trou. Pour calculer le fil nécessaire, multipliez la circonférence de la section transversale de l'anneau par le nombre de tours nécessaires. Ceci est parfois indiqué dans la fiche technique comme mlt (longueur moyenne par tour). Sur ce site Web, il existe un calculateur en ligne qui aide à la conception de bobines toroïdales, il suffit de choisir votre noyau, de brancher l'inductance requise et cela donne la quantité de fil et de spires nécessaires.
Étape 1: Passez d'abord une extrémité du fil dans le trou, assurez-vous qu'environ 4 cm dépassent - ce bit est appelé une queue de cochon.
Étape 2: Enroulez la queue de cochon autour du noyau, laissez 1 cm à 2 cm et fixez le reste avec de la superglue.
Étape 3: Utilisez la longueur de fil restante pour enrouler le reste de la bobine, attachez l'extrémité la plus longue à un clou ou un clou pour un enroulement plus facile.
Étant donné que la bobine devrait avoir une faible inductance (environ 3,6 μH) en l'absence d'un compteur LCR professionnel, il est préférable d'utiliser un GDM, car les compteurs à micro-contrôleur courants ont une très faible précision lors de la mesure de petites inductances. Un condensateur de 680pF a été connecté à la bobine en parallèle, avec une petite boucle de couplage. Ce circuit a plongé à 3,5 MHz (à droite), mettre ces valeurs dans un calculateur de résonance nous donne environ 3 μH. Sur la gauche, le compteur est réglé sur une fréquence différente, en dehors de la résonance du circuit.
Les bobines calculées peuvent donner des résultats très différents lorsqu'elles sont fabriquées dans la vie réelle, en raison des capacités parasites et de l'auto-résonance parallèle qu'elles provoquent.