Microsmart

Технологии => Типы намотки катушек => Тема начата: DIMON от 27 Сентябрь, 2015, 15:58:51

Название: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 27 Сентябрь, 2015, 15:58:51
Здравствуйте. У меня такой вопрос. А возможно ли каким либо косвенным методом определить волновой резонанс катушки(или провода намотанного и бифилярно в т.ч). Может у кого есть подобный опыт. Поделитесь.
Лично сам пробывал но не факт что правильно  определять(кустарным конечно способом, но все же) так: если провод является ¼ длины волны то на этой частоте его сопротивление этой частоте максимально, применив его как антену, одним концом к резистору,вторым вникуда, резистор вторым концом заземлен и на его концах осцилографом пытаюсь найти максимум амплитуды синуса , который наводится с расположенного рядом провода(или же намотанного поверх этой импровизированной антенны), подключенного к генератору изменяемой частоты в пределах предполагаемой расчетной(по длиннее волны). В принципе что то похожее и выходит, но смущает тот факт что амплитуда того волнового резонанса почему то изменяется при приближении предметов к антенне, т.е. вроде как при изменении  именно LC параметров этой антенны. Хотя и LC резонанс тоже показывает максимум амплитуды. Помогите разобраться или как то по иному определить.
PS: эксперемент проводил при имеющемся проводе-40м, генератор выход до 30МГц с амплитудой 5в, осцилограф до 50МГц
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Livemaker от 28 Сентябрь, 2015, 08:47:15
Есть такое понятие "волновой резонанс"?
Если говорить о четвертьволновом резонаторе, то да, получится стоячая волна. Для того, что бы пытаться настроиться, нужно, для начала, узнать резонансную частоту LC катушки, что бы не путать происходящее.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Phil от 28 Сентябрь, 2015, 10:11:36
С бифиляром (если имеется ввиду "безиндуктивный"  ), не так то просто найти рез. частоту.  ;D
Его остаточная (если можно так сказать) индуктивность довольно низкая.
+ до кучи и геометрия намотки (направление токов в половинках ) , влияют сильно.
Простые LCR метры, - безполезны в таких катушках.
Но всё возможно, но понадобится "прерыватель", к примеру можно использовать БП описываемый в соседней ветке :)
А чё такоё "волновой резонанс" я не знаю.


Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 28 Сентябрь, 2015, 13:16:49
Имелось в виду :если катушку представить как длинную линию длинна которой равна четверти длинны волны, которая при определённых условиях может породить стоячую той же частоты в пределах этой линии(катушки).  LC-резонанс у неё тоже имеется определён некой индуктивностью и межвитковой емкостью, и в принципе был измерен таким же кустарным способом, (ну нет в наличии спец приборов :'( ), и что самое интересное: добавление куска провода,как продолжение вывода этой обмотки(просто припаянного,удлинён) на LC резонанс почти не влияет(разница в еденицы десятки Гц) а вот на ¼ волновый влияет и несколько неточно с расчётным теоретически, возможно из-за геометрически неидеального удлинения припоем провод в нахлест, также разнйца из-за  сечения удлиняемого провода.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Владимир от 28 Сентябрь, 2015, 19:15:09
Здравствуйте. У меня такой вопрос. А возможно ли каким либо косвенным методом определить волновой резонанс катушки(или провода намотанного и бифилярно в т.ч). Может у кого есть подобный опыт. Поделитесь.
Есть стандартная лабораторная работа по курсу РАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

 Берете резистор 51 ом, последовательно с ним включаете испытуемую катушку, и эту цепь подсоединяете на вход генератора с синусоидальным выходом.

 Параллельно катушке цепляете конденсатор, реальная  емкость которого известна с точностью не менее 5%, параллельно резистору - осциллограф.

Увеличивая  частоту генератора, наблюдаете на экране осциллографа сперва уменьшение амплитуды сигнала с генератора, а после некоторой частоы - увеличение амплитуды сигнала.
 
Выявленную частоту минимума сигналя подставляете в формулу
                                                                                                             L = 1/4C·( пиf)2 ≈0,025 Сf2
где L - индуктивность в генри;
      С - емкость в фарадах;
      f  - частота в герцах   
 
  Есть много размеров катушки, при которых её индуктивность будет одинаковой, в том числе можно подобрать и такие. где длина провода катушки будет составлять 1/4 длины волны в контуре или линии.

 Есть компьютерные программы, где, задав индуктивность катушки и длину её провода, получаете варианты геометрии катушки, отвечающие заданным параметрам - длине провода и индуктивности катушки.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 28 Сентябрь, 2015, 20:25:53
Владимир, я так понимаю,  что это расчёт именно LC резонанса.(или я чего то недопонимаю). Вопрос в том что ¼волновой резонанс возникает отражаясь от концов провода(длинной линии), всё было бы идеально если бы не заземление,к примеру, ведь его провод будет являться как бы продолжением катушки, а если еще учесть что разное сечение вносит свои коррективы в значение этой частоты. И выходит вариант что практичнее узнать эту частоту методом замера(конечно при условии  известной примерной длины этой длинной линии и соответственно зная примерную частоту, около которой нужно искать истинную) а не только имперически.
Согласен что LC резонанс или его гармоники возможно будут как основополагающие
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Владимир от 29 Сентябрь, 2015, 00:17:21
Владимир, я так понимаю,  что это расчёт именно LC резонанса.(или я чего то недопонимаю). Вопрос в том что ¼волновой резонанс возникает отражаясь от концов провода(длинной линии), всё было бы идеально если бы не заземление,к примеру, ведь его провод будет являться как бы продолжением катушки, а если еще учесть что разное сечение вносит свои коррективы в значение этой частоты. И выходит вариант что практичнее узнать эту частоту методом замера(конечно при условии  известной примерной длины этой длинной линии и соответственно зная примерную частоту, около которой нужно искать истинную) а не только имперически.
Согласен что LC резонанс или его гармоники возможно будут как основополагающие
  По опыту и своему,  и коллег, специализиующихся на подобной тематике, могу сказать, что зачастую всё находится "методом подбора", потому как точнее расчеты очень громоздки, да и расчетчик не всегда учитывает все реальные факторы.

   Я в предыдущем сообщении показал "канву",  алгоритм действий, а то, что написАл сейчас - завершаюшая операция в этой цепочке действий.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 30 Сентябрь, 2015, 06:51:29


Цитировать
  По опыту и своему,  и коллег, специализиующихся на подобной тематике, могу сказать, что зачастую всё находится "методом подбора"
В том то всё и дело, а вот именно способ проверки (измерения, определения)"подобранной" частоты каков? Ведь если таких ¼- волновых фильтров несколько и каждый влияет на работу последующих, подбирать можно очень долго... Пробывал косвенно определять через функцию fft осцилографа, тоже указывает на приближенно расчетную по ¼-волны.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Livemaker от 30 Сентябрь, 2015, 09:03:37
Думаю, при работе четвертьволнового резонатора на "правильной" частоте, он должен излучать максимум ВЧ энергии. Это несложно измерить. Опять-таки, нужно не спутать с максимальной раскачкой колебательного контура.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 30 Сентябрь, 2015, 19:53:47
Именно по этому принципу я и измерял катушку используя её как антенну. Есть ещё ксв-метр, но нужна мощность подводимая к такой "антенне",и согласование с 50 омным разьемом,которые вносят свои коррективы...
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 11 Октябрь, 2015, 15:15:40
В общем дарю "грабли перевёрнутые остриями вниз", кому пригодится конечно.
Предистория: провёл дома заземление, проводом 10кв.мм в ПВХ изоляции ПуГВ 1*10.брал бухту 40 м, дома перемерил- чуть нагрели , см на 40, выходит чуть короче. Задался вопросом волнового резонанса этого провода, заземленного с одной стороны и ,пока, свободного с другой.
В наличии генератор вч, 65 г.выпуска
и осцилограф двух лучевой с возможностью  замера fft, до 50МГц,
Калькулятор, 6часов времени.
Исключаю значение LC резонанса и чисто теоретически допускаю его длину как ¼ волны частота которой должна в ней создать стоячую волну,
Выходит F=1,892MГц- это конечно не учитывая коэф замедления скорости распространения волны, конечно отличающуюся от распространения в вакууме.
Подцепляю щуп осцилографа(режим fft) к свободному концу и первое что удивило - не всплеск, но выразительная волна в районе 6-10 МГц, не обратил на неё внимание может помехи или наводки; к включенному генератору синуса подключился импровизированную катушку- 4..5 витков толстой шинки(выход с генератора 0,1...1,0 в на 100 омной нагрузке), расположил её вблизи измеряемого провода - как оказалось вид "излучателя" и взаимное расположение мало влияет на частоту в приёмнике, изменения лишь в амплитуде .
Искал в райное 1,6...2,5 МГц- осцилограф не видит явное увеличение амплитуды, хотя синус присутствует на всех диапазонах частот излучателя(0,1...30МГц). Но этой частоты и не должно было появиться, ведь в этом случае приёмная антенна(мой заземляющий кабель) подключена одним концом в землю, а не как в случае ¼ антенны:один конец ввоздухе, другой в нагрузке, второй конец которой на землю. И возможно распределение волны по такому отрезку"длинной линии" происходит иначе.
Веду поиск на более высоких частотах, именно в диапазоне ранее замеченного увеличения АЧХ на проводе. И оказалось пик АЧХ вышел на частоте
F=6.0407МГц, в пересчете на длину ¼ волны-12.407 м, а длинна волны- 49.628 м.
 И эта цифра меня больше нравится более приближенная к реальной длиннее провода, конечно есть ещё и погрешность измерений, погрешность расчёта коэф укорочения длины волны из-за "несовершенной" геометрии длинной линии и состава диэлектрика окружающего его, те не менее.
Далее решил исключить, теперь уже эксперементально, составляющую именно LС резонанса.
Часть провода(около ¾ к свободному концу) скручиваю в виде соленоида. Размеры примерно: диаметр намотки 11см(длинна витка 39см),длина намотки 43 см, кол-во витков 59. Получилось нечто вроде индуктивности, значение которой явно больше чем было  у провода до этого(был разбросан по комнате ввиде огромного неполного  и неправильной формы витка). По теории частота резонанса (LС конечно) теперь должна уменьшиться: т.к индуктивность больше и ёмкость, межвитковая (провода же ближе друг к другу) больше.
Очередной замер АЧХ:
F=8.30186 МГц (волна-36.111 м)
- опаньки, частота увеличилась(?). Остаётся предположить что коэф укорочения волны или коэф замедления линии передачи изменяется из за вида длинной линнии- намотанной виток к витку. К сожалению не нашёл литературы по этому поводу - везде идёт речь либо о двухпроводной ,либо о экранированной линни передач.
Теперь добавляю 2 м провода толстой шинки алюминий, и судя по всему длина провода увеличивает длинну волны, замер:
F=7.26377 МГц (41.272 м)
Теперь отматываю витки с новоиспеченной индуктивной длинной линии и укладываются провод поодаль от остального(для уменьшения ёмкости) и делаю очередной замер, уже без алюминиевого куска:
Минус 3 витка- 8,12045 МГц (39.912 м)
ещё минус 7 витков - 7.63070 МГц (39.288 м)
ещё минус 3 витка- 7.38366 МГц (40.602 м)
ещё минус 7 витков 6.71520 МГц (44.644 м)

По тому же принципу измерял резонанс незаземленных длинных линий в виде соленоидов, только схема подключения осцилографа иная. И пики частот видны два, видимо ещё и LC резонанса, отличаются почти в 4 раза, возможно из за погрешностей измерений либо не точности подгона LC контура.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: Владимир от 11 Октябрь, 2015, 19:53:26
Как учитывалась и/или  компенсировалась входная  емкость и входная индуктивность осциллографа и соединения провода с генератором?
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 11 Октябрь, 2015, 20:57:10
Согласен, ёмкость входная осцилографа в принципе вносила свои коррективы, но какая бы она не была - она была одинакова во всех замерах и последовательно с внутренней ёмкостью и контура LC и линии. И измерения проводил с одного конца провода, т.е земля осцилографа никак не связана с заземлением и была лишь подцеплена через "нагрузочный" резистор на щуп осцилографа и его цель шунтирование помех. А с замером линии не связанной землёй разницы не заметил с заземлением  корпуса осцлика и без него, видимо исходя из теории согласование линии и нагрузочного резистора очень плохое( или явно емкостного характера) и отраженная волна(той линии) в большем отношении к бегущей, "пробегающей" сквозь нагрузку к земле
Да и целью эксперемента было определение приближенного значения и именно ¼волнового  а не LC резонанса а по значениям и изменениям частот они были явно не LC . а более точное, действительное их значение уже на практикепрактике, но как говорится уже есть точка отсчёта и её погрешность покажет дальнейшие эксперементы.
Схема измерения:(http://s020.radikal.ru/i709/1510/85/09b6543c1500.jpg)
Соленоид из заземленного провода:
(http://s006.radikal.ru/i214/1510/26/4ff0e3aa9f99.jpg)
Замер незаземленной"линии:
(http://s019.radikal.ru/i619/1510/b2/7955cc6c1dc2.jpg)
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 11 Ноябрь, 2015, 10:46:27
А вот кстати и опыт, подтверждающий, и проверенный лично на подобной катушке( с небольшим отличием: ведь наличие лишних подключений вносит свои коррективы) http://youtu.be/3VMfU-Exe6w
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: главный колбасист от 13 Апрель, 2016, 11:19:19
А совместить волновой и LC резонанс получалось?
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 14 Апрель, 2016, 18:50:21
Совместить в принципе удалось,но гармонику,не основную. В трансформаторе Теслы(жалком подобии его) и увидеть совмещение можно по осцилографу, по наводкам на лежащим неподалёку щюпе, и выходит красивая картинка в зависимости от  LC, как гармоники основной волновой. Но вся беда что это очень "живая система", в смысле чувствительная ко всем изменениям извне,: качеству заземления, погоды, изменению расположения расположенных вблизи предметов.(http://s009.radikal.ru/i310/1604/ba/da4b78c457b0.jpg)
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: главный колбасист от 15 Апрель, 2016, 12:29:54
LC резонанс плывет,правильно,от приближения руки и от всего,короче.А волновой вроде бы не должен ни от чего,только функция длинны провода.
 Я таким образом и отличаю,если руку подносишь,частота уходит,значит LC с паразитной емкостью.
 Еще,провод свернутый в катушку,бухту,вытянутый в линию,намотанный бифиляром на круглом каркасе,Волновой резонанс меняется ли от этого? По идее не должен.?
 Правда ли,если совместить LC на основной гармонике и четвертьволновой,амплитуда на горячем конце вырастет в разы?
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 15 Апрель, 2016, 16:54:57
Волновой резонанс влияет на так называемый коэф. укорочения длины волны, который зависит от вида намотки, смотри первые тосты и также на длинную провода от холодного конца до штыря заземления.. Про совмещение основной,не пробывал не подходят управляющие транзисторы, но даже с гармониками эффект прибавки есть.
Это же волна, и если сравнить её с волной воды например и сравнить скорость распространения эм волны с распространением волны на воде с неизменной плотностью, но можно предположить(хотя и практика показывает подобное), что меняется именно длина волны из-за непрямолинейности движения,(вид намотки провода) , размеров русла,(диаметр провода). И более идеальным и естественным скорее всего будет распространение волны от, к примеру, падения в неё капли,камня...от центра ,равномерно в стороны, как в сравнении с симметричной Теслой, ну это так...мысли вслух
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: главный колбасист от 15 Апрель, 2016, 19:34:00
Наверное идеальным было бы растянуть провод во всю длинну по огороду в прямую линию,на достаточной высоте.Этакая антенна получилась бы.
 Вижу,что влияет геометрия длинной линии.А кто обьяснит физический смысл этого.Казалось ведь ничего не должно влиять.Ну распространяется волна по проводящей медной среде вдоль,потом отражается от конца.И какое ей дело что происходит за пределами этого провода.Прямой он,или закручен в соленоид.Центробежная сила его что ли  заносит,если свернут в кольцо. :)
С LC там все ясно.межвитковая емкость,и все такое.Тут вопросов нет.
з.ы. Смотрел товарища с видео "просто о сложном" но до конца не досмотрел,Он начал говорить про "свободные висящие концы,стоящие концы" и прочую пошлятину.Мне стало стыдно,и я выключил.И все равно запоминающего цифрового осциллоскопа нет.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: главный колбасист от 16 Апрель, 2016, 05:33:10
А если серьезно,хорошо говорит чувак,я его и раньше видел.
Только вот точно это четвертьволновой резонанс,когда он вносит фольгу,и
ферритовую колбасу.Он ничего не путает?
Фольга увеличивает емкость,ферит индуктивность,когда замыкает противоположные
концы катушки тоже уменьшает индуктивность в два,а может и больше (вопрос спорный)
Все это прекрасно вписывается в LC резонанс.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: ФИЛИПП от 03 Июль, 2016, 00:58:39
Может название темы - как то можно подправить?  То, что названо - это принципиально невозможное. А если возможное, то, я прошу пояснить - что имеется ввиду когда применительно к катушкам - применяю слова и четверть и волновая - катушки.

Поясню свою позицию: 
- Применительно к катушкам - с электромагнитными взаимодействиями - о волне можно говорить - ТОЛЬКО за ПРЕДЕЛАМИ РАССТОЯНИЯ которое больше длины волны. В этом месте наступает ОТРЫВ волны в дальнейшее от катушки (или антенны) - пространство. До этой зоны отрыва, - зона называется ЗОНОЙ ИНДУКЦИИ. И это всё по классике. Где в этом вставить и зачем - четверть волны? Я понимаю - когда размеры диполя Герца, или волнового канала - соизмеримы с четвертью, или пол волны, но что б к катушкам - прошу пояснять.

С ув.
Название: Re: Четверть волновая катушка
Отправлено: DIMON от 03 Июль, 2016, 14:01:02
Ну может и названо, скорее по-обывательски. НО реально такое возможно. Имеется и калькулятор примерной намотки.http://gorchilin.com/calculator.
И ещё. Чисто с практической стороны. Проявляется стоячая волна при измерении амплитуды на выходе индуктивности - при совпадении длины волны (каких либо ¼ длин) облучаемой частоты с длинной провода намотанного в эту индуктивность, с учётом коэф. укорочения длины волны, в зависимости от изоляции провода и т.п., при изменении частоты в сторону увеличения , повышение амплитуды происходит скачкообразно, не как в типичном резонансе, и при уменьшении частоты - "срыв" поднятой амплитуды происходит так же скачкообразно и даже с некой петлёй гестирезиса, видимо зависящей от соотношения длинны  отраженной волны с длительностью облучаемого импульса...