50 (126)

Szkoła Konstruktorów

indukcyjność lOOuH. Teoretycznie wszystko jest w porządku, ale w praktyce...

I tu muszę stwierdzić, że tylko nieliczni uczestnicy zwrócili uwagę na oporność dynamiczną oraz na dobroć cewki i dobroć całego obwodu rezonansowego.

Tymczasem warto było policzyć, jakąreak-tancję ma indukcyjność L przy częstotliwości rezonansowej. I tak na przykład indukcyjność lmH (lOOOuH) przy częstotliwości 5kHz będzie mieć reaktancję Xl wynoszącą tylko 31,40. Tymczasem mały dławik osiowy o tej indukcyjności może mieć porównywalną rezystancję drutu, a to oznacza, że dobroć i selektywność będą dalece niewystarczające. Na przykład rysunek E pokazuje fragment karty katalogowej małych dławików osiowych

Jak widać, dławik o indukcyjności lOOOnH będzie miał rezystancję drutu sięgającą 26Q, czyli niewiele mniejszą od obliczonej właśnie reaktancji (31,4Q)! Rysunek F pokazuje jeszcze gorszy przykład - podobne dławiki o indukcyjności lmH innej firmy mogą mieć rezystancję drutu sięgającą aż 33Q! Dobroć i selektywność obwodu LC z takim dławikiem będzie fatalna, wręcz żadna. Warto zwrócić uwagę, że dławik lOOuH (kolor niebieski na rysunku F) przy częstotliwości 5kHz będzie miał reaktancję Xl=3,14Q, czyli ponaddwu-krotnie mniejszą niż rezystancja drutu tego dławika, wynosząca 7fi!

A jak to się ma do podanej w katalogu dobroci Q, która dla takich małych dławików ma wynosić minimum 50 (kolor zielony)? Kilku Kolegów do analizy błędnie przyjęło właśnie wartość dobroci podanej w katalogu, a nie zdecydowanie bliższą prawdy wartość Q = Xl/R. Otóż katalogowa wartość dobroci (minimum 50) jest prawdziwa, ale przy podanej w katalogu częstotliwości pomiarowej. Częstotliwość ta dla dławików z rysunków E i F wynosi 0,79(5)MHz, a przy takiej częstotliwości reaktancja indukcyjna jest 150 razy większa niż przy częstotliwości 5kHz, przy której miałyby pracować te dławiki w analizowanym przez nas układzie. Stąd duża „katalogowa” wartość dobroci. Ale przy częstotliwości 5kHz i mniejszej dobroć będzie zdecydowanie za mała.

Jak z tego widać, miniaturowe dławiki osiowe o długości 7mm absolutnie nie nadają się do naszych celów. Trochę lepsze szanse dają dławiki o nieco większych rozmiarach, na przykład zrealizowane na rdzeniach szpulkowych. Jak pokazuje rysunek G, tego typu dławik o induk-cyjności lOOOuH ma rezystancję drutu maksymalnie 2,5fi, więc przy częstotliwości 5kHz dobroć obwodu może teoretycznie wynieść 12,5 (31,40/2,50). Oczywiście w praktyce takiej dobroci nie sposób uzyskać z uwagi na wpływ współpracujących rezystancji, jednak dopiero cewki tej wielkości, i to tylko przy prawidłowym zastosowaniu, dają cień szansy na realizację przedstawionych planów. Podobną dobroć będzie miał dławik z oferty TME (średnica 10,5mm, wysokość 12,5mm) o indukcyjności

	08.5 max. * r.....*1 o		Rys. G ^a^..nąj<.						P
	n	o						i
d +i o iri	00.5-0.7 p +j					CO LJ\0O.65 ł 5.0±0.5 A
Part No.		Ind. (uh)eiKHz	Q Min	Test Freq. (MHz)	SRF Min. (MHz)		OCR Max. (ohmsj	Rated Curręnt Mox.(A)	Type
184021ROM		1.0	20	7.9	68		0.005	7.5	1
184021R5M		1.5	20	7.9	56		0.008	6.6	1
184022R2M		2.2	20	7.9	45		0.010	5.4	1
t«n?wtu		i ^		7 a	IR		nnn	4. R	1
18402820K		82	20	2.5	6.0		0.20	0.83	2
18402101K		100	15	0.79	5.5		0.25	0.75	2
18402121K		120	15	0.79	5.0		0.33	0.68	2
184021S1K		150	15	0.79	4.5		0.40	0.61	2
18402181K		180	15	0.79	4.0		0.50	0.55	2
18402221K		220	15	0.79	3.5		0.60	0.50	2
18402271K		270	15	0.79	3.2		0.70	0.45	2
18402331K		330	15	0.79	2.8		0.80	0.41	2
18402391K		390	15	0.79	2.5		0.90	0.37	2
18402471K		470	15	0.79	2.3		1.0	0.34	2
18402561K		560	15	0.79	2,1		1.3	0.31	2
18402681K		680	15	0.79	1.9		1.5	0.28	2
18402821K		820	15	0.79	1,7		2.0	0.25	2
18402102K		1000	30	0.25	1.5		2.5	0.23	2
18402122K		1200	30	0.25	1.3		3.0	0.20	2
18402152K		1500	30	0.25	1.2		3.5	0.18	2

lOmH (rysunek H), który ma rezystancję 350.

Oczywiście jeszcze mniejszą rezystancję drutu będą mieć większe cewki, na przykład pokazane na rysunku J cewki na rdzeniach szpulkowych o średnicy 20mm i wysokości 18mm z oferty firmy Feryster. Cewka o indukcyjności lOmH ma rezy stancj ę drutu 1,550, co teoretycznie przy częstotliwości 5kHz daje

COILO.l	100	±10	800 m	590	COIL1.8	1800	±10	5	350
COILO.22	220	±10	900 m	550	COR.Z2	2200	±5	7	180
COILO.33	330	±10	1	soo	COIL3.3	3300	±5	9	150
COIL0.47	470	±10	1,3	420 S	COIL3.9	3900	±10	8,5	200
COILO.56	560	±10	1,5	400	COIL4.7	4700	±5	11,5	130
CO-IŁO.fiP	680	±10	1.9	350	roili 0	10000	±5	35	90
COIL1	1000	±5	2,6	280	COIL18	18000	±10	38	140
C-0JŁJL2	1200	±10	2.5	600		22000	±5	58	60
COIU.5	1500	±10	3	600	COIL33	33000	±5	75	50

Dławiki szpulkowe 20x18 na rdzeniu ferrytowym Ni Zn 18,0

	'*£==
20.0				20,0
Symbol		L[pH]	I [A] RDC£Q3
DSz-20/10000/1		10000	1,0	1,55
DSz-20/6800/1,4		6800	1,4	0,92
DSz-20/4700/1,6		4700	1,6	0,67
DSz-20/3300/1,9		3300	1,9	0,45
DSz-20/2200/2,2		2200	2,2	0,33
DSz-20/1500/3,0		1500	3,0	0,19
DSz-20/1000/3,5		1000	3,5	0,14
DSz-20/680/3,5		680	3,5	0,12
DSz-20/470/5,0		470	5,0	0,068
DSZ-20/33G/6,3		330	6,3	0,046
DSz-20/220/7,0		220	7,0	0,036
DSz-20/150/7,8		150	7,8	0,025
DSz-20/100/10		100	10,0 0,015

cyjności. Wtedy korzystniejsze byłoby zastosowanie dławika lOmH, który z uwagi na wymaganą dobroć musi mieć większe rozmiary. Na marginesie można nadmienić, że odczep w cewce lub dzielnik pojemnościowy według rysunku K stosuje się wtedy, jeśli oporność dynamiczna obwodu LC jest duża, a oporność współpracującego obwodu - mała. W tym przypadku mamy do czynienia z małą a nawet bardzo mała opornością dynamiczną obwodu LC z cewką o niewielkiej war-

dobroć ponad    R_ys. j

200. Cewka lmH ma rezystancję drutu tylko 0,14Q. Jednak takie cewki są dość duże i na pewno nie można ich nazwać miniaturowymi, i to może być problemem.

Warto też wziąć pod uwagę pokrewny aspekt. Otóż obwód składający się z L=lmH C=luF rzeczywiście ma częstotliwość rezonan-

tości, więc nie ma potrzeby stosowania rozwiązań z rysunku K.

Postawiony problem ma też szereg innych aspektów, jak choćby wpływ obciążenia, minimalną dobroć wypadkową stabilność parametrów, ale w ramach zadania Policz 172 nie będziemy się zagłębiać we wszystkie szczegóły. Jeszcze raz podkreślam, że za

sową bliską 5kHz, ale rezystancja dynamiczna tego obwodu rezonansowego wynosi tylko 3 lfl A to oznacza, że w obwodzie takim przy małych napięciach będą płynąc stosunkowo duże prądy. Przykładowo, jeśli napięcie w stanie rezonansu ma wynosić IV, to w cewce i kondensatorze będzie płynął prąd ponad 30mA. W tego rodzaju układach zwykle stosuje się obwody rezonansowe o większej oporności dynamicznej, a to wymaga zastosowania cewki o większej induk-

prawidłowe uznałem odpowiedzi, zawierające standardowe, znormalizowane wartości elementów L, C, dające częstotliwości rezonansowe w zakresie I ...5kHz.

Upominki za zadanie Policz 172otrzymują: Stefan Woźniak - Katowice,

Łukasz Lisek - Sucha Góra,

Radosław Majewski - Kłodzko.

Wszystkich uczestników dopisuję do lisy kandydatów na bezpłatne prenumeraty.

5ł Listopad2010 Elektronika dla Wszystkich