Strömsnål AM-mottagare

E Kafeman
Inlägg: 3233
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av E Kafeman »

>solitt järn funkar lika bra
Är nog att ta i. En spole har en mängd olika parametrar som påverkar förluster och det är bara spolens DC-resistans som kan beräknas utan att ha ett f i formeln. Detta f ställer till en hel del.
En högtalares kärna är förhållandevis stor relativt elektriska effekten som ska överföras till mekanisk effekt i en högtalare, vilket är en av anledningarna till varför man kan använda solid kärna utan att det blir större värmeförluster i den.
Jämför med en ledare som överför elektrisk laddning, även om dess material-egenskaper är högt resistiva så kostar det mindre förluster om ledningens tvärsnittsarea är stor.
Du vill göra en spole genom att använda tunn ledare och minimal kärna, men ändå få ett högt Q vilket jag anser talar för ett kärnmaterial som har hög permeabilitet vid aktuella frekvensen.

En möjlig källa till exklusivt kärnmaterial skulle kunna vara tonhuvudet till en gammal kassettbandspelare, om du har en sådan skrotad. Har inte helt koll men har för mej att även billiga sådana ofta hade exklusiva kärnmaterial av ferrit-kompositioner eller superpermalloy.
Om man gräver sönder tonhuvudets hölje så är aktiva kärnan, eller kärnorna för stereo, inte särskilt stor men du vill ju ha det smått? Den är normalt U-formad med ett luftgap mitt för band-ytan.
Rader-huvudet däremot är oftast ointressant även om där kan förekomma lite permalloy för att skärma magnetfältet.
Riktigt små spolar med ferrit-kärnor kan t.ex hittas i änden på läsarmarna på en hårddisk.

Det finns spolar och intressanta kärnmaterial lite varstans och det är inte så att du ska plocka sönder något av värde, men om du har en sopbinge med "bra att ha" elektronik-skrot så finns säkert intressanta material-uppslag där.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Tack för ditt intressanta inlägg!

Jag hade en gång i tiden en sop-binge med junk men efter en tvungen flytt så har jag inte speciellt mycket kvar.

Men när du säger det har jag faktiskt räddat några tonhuvuden, två är vanliga tonhuvuden och ett är ett raderhuvud, muppig som jag är kommer jag bifoga bild på detta :)

Jag räddade f.ö ett räkneverk också även om det är off topic :)

Det är sant att storleken är viktig, dock är min vision att längden/höjden på spolen skall vara så liten att den får plats mellan smartphone-fodralet och telefonen, jag har siktat på 2mm men inser att det är för grovt och tror att 1mm vore optimalt dock kommer jag börja med 2mm för det är mer hanterbart.

Jag har tänkt på det där du sa (och bevisat) med valsriktningen, så som jag nu klippt ibalks-plåten så tror jag att det är kört att ha koll på valsriktningen MEN jag har en plåtbit kvar där man skulle kunna göra ett streck utmed ena långsidan mha t.ex en spritpenna för att när man sedan klipper sönder plåtbiten få alla plåtarna åt samma håll, vore kul att kolla skillnaden.

Sen har jag tidigare i tråden tänkt på det där med Q-värde som funktion av N, om vi antar (vilket inte är korrekt men ändå kanske i princip) så går ju XL som N^2 (jfr solenoidformeln eller varför inte AL-värde) medans förlusterna går som N och iom att Q är XL/R så går Q som N.

På detta sätt skulle jag vilja se det som att det inte alls är nåt problem med en för stor spole i mitt fall för jag kan bara lägga en konding i serie med piezo och flytta resonansfrekvensen uppåt dit jag vill ha den ändå (däremot kan man inte ha en för liten spole för då bypassas piezon med ström), ett tag tänkte jag således att en på tok för stor spole skulle bättra på Q ännu mer MEN om man sansar sig lite så handlar det ju om nytt varvtal i relation till N (1400 varv, säger vi) och för typ 2N (2800 varv, således) så har man ändå bara fått dubbla Q-värdet vilket gör att man kan släppa det här "tricket" :)

Jag vet att du tacksamt gett mig exakta uttryck för spolberäkningar men jag vet inte riktigt vart dom är just nu samtidigt som jag bara spånar lite.

MVH/Roger
PS
Pga ovanstående resonemang tror jag dock att en något för stor spole som jag bara behöver "cappa ner" inte är nån större nackdel, definitivt bättre än en för liten spole i alla fall.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har nu stackat 4 plåtar på varandra.

Jag nyttjar limstift (för papper, typ) för att jag inte vill ha lim som trådar.

Teoretiskt skulle man kunna nyttja smältlim genom att bara spruta ut lite på ett kuvert och nyttja tändsticka men smältlim stelnar för fort känner jag samtidigt som även det trådar.

Mitt tråkiga alternativ är det jag nu kör och att få dit mer än en plåtbit per dygn är svårt så det här ser ut att ta en månad :D

MVH/Roger
PS
Det vita är en fästkudde som jag nyttjar mellan den nedersta plåtbiten och "fundamentet" som skall ge bygget tipp-stadga och detta för att kunna bända loss fundamentet när klart.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Idag har jag byggt på med en plåtbit till, tyvärr känner jag att det är max jag kan bygga per dag för stiftlimmet tar ett dygn(?) på sig att torka.

Sen har jag dock underlättat för framtiden genom att nyttja städet och rätat ut alla plåtbitar i den enklare platta och därmed ena dimensionen, den andra dimensionen är kinkigare och kräver speciellt tång och precisionshamring, jag avser räta ut 5st sådana per dag (och har väl typ 25st kvar).

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

YD1150 anropas :)

Min trimbara spole från Ecotec har varvförhållandet 1:1,6 med maximal induktans på runt 20mH, är det nåt att ha som sändarspole?

Tänker att jag driver lågimpedivt in på 1:an och avstämmer över 1+1,6 (~20mH).

Är det ens nån ide' med så lågt varvförhållande på "spartrafon"?

Borde inte varvförhållandet vara typ 1:10 för att det skall vara nån vits?

Jag tror dock inte jag gör nåt åt sändarbiten förrän jag är klar med mottagarbiten, detta för att sändarbiten är min referens hitintills.

MVH/Roger
PS
En plåtbit till pålimmad idag, typ 20 kvar :D
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Halva kärnan byggd.

Gott Nytt År

MVH//Roger
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag är nu väldigt nära att få klart min kvadratiska kärna, gissar max en vecka till.

Bifogar en bild.

MVH/Roger
PS
Min plan är att när jag fått byggt färdigt kärnan så ska jag linda lite vulktejp runt kärnan för att runda av hörnen, sen skall jag klippa vulktejpen så nära vardera sida om kärnan jag kan, sen skall jag epoxy-limma bobin-väggar av Dressmann-plast (som jag förresten bör ta fram innan jag är klar med att bygga kärnan), därefter kommer jag linda tio varv 0,28mm Cu och mäta induktansen samt därefter nyttja solenoidformeln för att vaska fram my.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag är klar med bygget av min kärna (typisk 18X18X2).

Idag limmade jag sista lamellen, i morgon ska jag tejpa lite vulk-band runt grejerna och sen skall jag klippa ner kanterna av vulktejpen och fylla ut med epoxy gentemot bobinväggar som jag kommer klippa ut ur Dressmann kalsong-plast i morgon.

Min epoxy är dock nästan slut så jag behöver köpa mer men detta hindrar inte klippning av bobinväggar.

Man kan jämföra de båda areorna enligt

\(\frac{18X18}{\frac{\pi}{4}10^2}\approx 4\)

Så enligt solenoidformeln (som nog inte är riktigt applicerbar men som approximation, kanske) behöver jag nu bara en fjärdedel så många varv MEN detta är om my_r är lika vilket skall bli spännande att mäta upp.

1200varv/4=300 varv...

Vilket också gör att jag kan gå upp i diameter vilket innebär högre Q-värde.

MVH/Roger
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Ikväll har jag vulktejpat hörnen.

Jag fick också köpt lite mer långsamhärdande epoxy.

I morgon skall jag klippa tejpen så nära kärnan jag vågar sen skall jag klippa upp ett par bobinväggar av Dressmann-plast.

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag är nu klar med min kärna+bobinväggar.

Således har jag mätt lite, fast jag tycker värdena blev lite konstiga:

\(\begin{tabular}{ c c c c }
Frekvens & U(L) & U(100Ohm) & X_L \\
100Hz & 20mVpp & 7,6Vpp & 0,26Ohm\\
1kHz & 20mVpp & 7,6Vpp & 0,26Ohm\\
10kHz & 30mVpp & 7,6Vpp & 0,39Ohm \\
100kHz & 250mVpp & 7,6Vpp & 3,3Ohm \\
\end{tabular}\)


Det är mycket skumt hur dom två första raderna visar likadant men det kan kanske bero på att flödestätheten sjunker vid högre frekvens varvid my_r sjunker och då sjunker också reaktansen samtidigt som flödestätheten är mycket liten.

Min testspole ser annars ut såhär:
N: 10 varv
A=18X18mm=3,2E-4m^2
lm=2mm

H=NI/lm=5000I

B=Urms/(4,44NAf)=U/14*kHz T

L~my_r*my_0*N^2A/lm=my_r*20uH

Nedan kikar jag på elementära parametrar vad gäller uträknandet av my_r

\(\begin{tabular}{cccc}
Frekvens & B[U/14*kHz T] & H[5000*I] & \mu_r*\mu_0\\
100kHz & 0,18mT & 380A/m & 4,7E-7\\
1kHz & 1,4mT & 380A/m & 3,7E-6\\
\end {tabular}\)


där jag i första fallet får my_r=0,38 medans jag i andra fallet får my_r=3.

Undrar hur fasen man mäter sånt här på korrekt sätt för en sak är säker, spänningen över mottagarspolen är löjligt låg (för den är ju överförd via luften) och hur relevant är då flertalet mT?

MVH/Roger
PS
Min area-kvot jämfört med den andra spolen är c.a 4, på detta kommer sedan en my_r-kvot som kan vara av storleken två, antal relativa varv jag kan minska ner min spole med är då sqrt(4*2) dvs 2,8, från 1400 kommer jag då ner i 500 varv, taget med 0,28mm tråd istället för nödvändiga (pga varven) 0,1mm så får jag först ungefär 3 gånger mindre resistans sett ur perspektivet 500 varv vs 1400 varv, sen får jag ytterligare sqr(0,28/0,1) dvs 8 gånger mindre resistans pga skillnaden i diameter (om jag får plats), total ny resistans hamnar alltså på runt 24ggr mindre DVS Q-värdet blir 24 gånger större!
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har nu mätt lite till.

Testade 5kHz och 20mVpp över spolen (kan knappt mäta mindre).

Resultatet blev my_r=0,66.

Samtidigt blev resultatet 9uH på 10 varv.

Då slarvar jag gärna med solenoidformeln och säger L~N^2.

Mina önskade 25mH kräver alltså sqrt(25m/9u)*10=527 varv.

Tänkte satsa på 600 varv (vilket är mindre än hälften av förut).

Dock är jag väldigt tveksam till hur man mäter sånt här på ett relevant sätt för B~U/N och om jag har väldigt få N så måste jag hålla nere U väldigt mycket samtidigt som jag tycker att U över den "färdiga" spolen (600 varv) måste vara ännu mindre.

U över tio varv kan jag inte hålla nere med mer än typ 10mVpp för där tar proberna stopp.

Men om man nu eventuellt har förhållandet 60 mellan färdig spole och mina tio varvs-tester samtidigt som jag gissar att nominell antennsignal knappast överstiger 100uV, så skulle jag behöva "magnetisera" med 100uV över 600 varv men iom att jag bara har tio varv på testspolen så skulle dess testspänning behöva vara en 60-del dvs knappt 2uV men jag kan inte mäta mycket mindre än 10mVpp som gånger 60 är 600mVpp vilket inte alls är vad spolen kommer att jobba med.

Iom att materialet är olinjärt så måste man mäta vid samma "punkt" om det skall bli rätt, eller?

MVH/Roger
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag provlindade precis 100 varv 0,28mm-tråd.

Inser att jag max får plats med 400 varv (observera att jag kalkylerat 600 varv).

Jag tycker ändå det här skall bli intressant.

Vad jag tror mig förstå är att jag måste mäta den färdiga spolen med så lite spänning över den som jag kan åstadkomma för den kommer ju agera antennspole och som sådan har den knappast mer än 100uV över sig som jag dessutom inte kan mäta (10mVpp är typ min),

Här kan man dock ta till ett trick för B~U/f så om jag vill ha samma B vid mätning som IRL så kan jag köra med högre U om jag samtidigt kör med högre f.

Om vi sen leker med att järnet har hyfsat konstant my_r över ett måttligt frekvensområde så kan jag, om jag bara kan mäta vid 10mVpp, mäta prestandan vid 100uVpp om jag samtidigt går upp 10mVpp/100uVpp i frekvens dvs 100ggr i frekvens eller till 500kHz (istället för normala 5kHz).

Jag kommer således satsa på att mäta induktansen vid 100kHz och samtidigt inte kräma på med mer än lite drygt en femtedels ruta (2mVpp är absolut min vad jag kan mäta).

Då borde jag få ett hyfsat relevant värde på induktansen (men jag är rädd för att 400 varv inte räcker).

MVH/Roger
PS
Undrar hur relevant mitt snack är :humm:
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Lindandet är klart, resultat:

1) 400 varv
2) Rdc=12 Ohm
3) Xl(10mVpp, 5kHz)=167 Ohm
4) L=5,3mH
5) lm=8mm (vulktejpen byggde mer än beräknat)
6) Dl=40mm (spolens diameter som kuriosa bara)

Skissar man sedan på det här så kan man få 25mH med hjälp av detta antalet N:

N=sqrt(25/5,3)*400=870.

Utöver det kan vi beräkna nuvarande Q enligt

Qo=Xl/R=14

Rätt okej Q men inte jättebra, om vi ökar N med två så har vi ungefär dubbla Q dvs 28 dvs bättre.

Fast detta är hypotetiskt för dels får jag inte plats med dubbla N dels är spollängden för lång.

Vet inte riktigt vad jag skall göra med det här, om 0,28mm visserligen ger ett Q på 28 samtidigt som diametern är ohanterbar TROTS att spolens längd vida överstiger de typ 1mm jag egentligen är ute efter så måste jag backa i diameter hos tråden MEN när jag gör det så förstör jag Q.

Det ENDA som kan rädda mig är ett järn med högre my_r.

De 800 som jag lite slentrianmässigt räknat ut att jag behöver, de är inte jättelångt ifrån de 1200 varv jag hade innan så det är ingen revolution i my_r trafoplåt/ferrit emellan.

På E Kafeman's trevliga tips har jag ikväll mätt på mina tonhuvuden:

\(\begin {tabular} {c c c c c}
Unit & frekv & U(100) & U(L) & X_L\\
116 Raderhuvud & 5kHz & 20mVpp & 10mVpp & 50 Ohm\\
N/A & 5kHz & 1mVpp & 10mVpp & 1k Ohm\\
\end\)


Jag hade ett till tonhuvud men det mäter OL så antingen har jag bränt det när jag matade det med 5kHz och 10Vp via 100 Ohm (teoretiskt 100mA genom 0,05mm Cu?) eller också var det det som var fel på bandspelaren jag snodde den ifrån, perfekt att Dremla sönder mao :)

N/A mäter förresten hela 4,2k vid 1Vpp över sig.

Övriga beräkningar (1Vpp):
1) N/A: L=134mH, DC=357 Ohm
2) 116 Raderhuvud: L=16mH, DC=6 Ohm
3) Q(116 Raderhuvud)= 83
4) Q(N/A)=12

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Idag har jag gjort nya mätningar av mina tonhuvuden.

Jag har lekt med tanken att dessa små spolar skall exciteras med så låg spänning som möjligt för antennsignaler är av storleksordningen 10uV.

Så 10mVpp är en på tok för hög spänning vid mina 5kHz MEN om vi istället testar vid 100kHz så testar vi i praktiken vid 1/20-del av spänningen dvs 500uV vilket närmar sig IRL, dock är det inte säkert materialet mår så bra vid 100kHz.

Nåväl, dessa är mina nya resultat:
\(\begin {tabular} {c c c c c}
Unit & frekv & U(10k) & U(L) & X_L\\
116 Raderhuvud & 5kHz & 2,7Vpp & 10mVpp & 37 Ohm\\
N/A & 5kHz & 20mVpp & 10mVpp & 5k Ohm\\
116 Raderhuvud & 100kHz & 65mVpp & 10mVpp & 1530 Ohm\\
N/A & 100kHz & 10mVpp & 10mVpp & 10k Ohm\\
\end\)


Raderhuvudet är runt 6 Ohm DC, N/A är runt 357 Ohm DC.

Q (L) uppifrån och ner blir då:
1) 6,2 (1,2mH)
2) 14 (160mH)
3) 255 (2,4mH)
5) 28 (16mH)

När det gäller 1) & 3) så kan man ju nästan säga 2mH som medel men när det gäller 2) & 5) så tycker jag det kukar ur.

Induktansen sjunker alltså en faktor tio bara för att frekvensen ökar en faktor tjugo, nästan linjärt beroende alltså.

Säga vad man vill men induktansen för N/A tycks vara större än 10mH och detta är imponerande med tanke på vad jag försöker åstadkomma, till exempel blev ju min 400-varviga spole inte större än 5mH.

Undrar nu om man inte kan ha just ett tonhuvud som mottagarspole, problemet jag mest ser är att det ju är ett mycket litet luftgap som sniffar av bandet och ur den synvinkeln är tonhuvudet en bra mottagare MEN att den skulle vara det utifrån nån omnidirektionell sändare på avstånd det vete tusen.

Fast en sak är lite intressant, induktansen tycks vara högre än vad jag behöver och då går det att "cappa ner" den dvs strömmen kommer gå igenom piezo och inte förbi som det hade blivit om induktansen varit för liten för samma resonansfrekvens.

Frågan nu är mest hur bra mottagare tonhuvudet är för omnidirektionell sändare.

Jag är i alla fall väldigt tänd på att prova att nyttja en seriekonding i resonansfiltret, lite trist dock att seriekondingar av storleksordningen 100nF inte finns trimbara (naturligtvis).

Som jag känner det och lite drömmer om det kan det finnas en liiiiiiiiten chans att ett tonhuvud är allt som behövs!

Ser framför mig mobilen med ett tonhuvud som antenn :D

MVH/Roger
PS
Jag mäter nu att mitt bästa arrangemang (ganska lång och stor spole på ferritstav) har DC-resistansen 7,8 Ohm och det är "allmänt" känt att induktansen "ska vara"/är runt 25mH, vid 5kHz fås då Q som 100, inte undra på att det piper så bra :)
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Idag har jag upplevt nåt lite kul.

På bussen fick jag för mig att jag skulle göra en tankkrets av tonhuvudet.

I ett första försök emulerade jag Piezo med 50nF och satte alltså detta direkt över tonhuvudet.

Sen mätte jag resonansfrekvensen/toppen via 10k och fick den till 2kHz (makalös induktans hos tonhuvuden, tydligen), därefter korrigerade jag kapacitansen med 10nF i serie med 50nF (dvs piezo, i teorin) för att istället få resonans vid runt 5Hz.

Observera att detta låter sig göras för strömmen går fortfarande igenom piezo, för liten induktans funkar dock inte.

Därefter tog jag min sändare och förde den typ 1dm ifrån tonhuvudet och tryckte på knappen.

Skåpet stod då på minområde (10mV) och proben hängde över tankkretsen.

Ut kom över 50mVpp!!!

Gick jag däremot bort en halv meter så var utsignalen knappt skönjbar (<1mVpp).

Detta är dock inte så konstigt för isotrop strålning innebär att styrkan minskar med R^2, så om det första testet (50mVpp) motsvarar 1dm så borde nivån i det andra testet (1dm) inte vara bättre än (1/5)^2 av det första testet dvs 2mVpp vilket stämmer ganska bra för jag kan i princip inte se mindre spänningar än 1mVpp (har ju 10X-prober från Tektronix numera och skåpets största känslighet är 1mV).

Mest intressant är annars att ett tonhuvud kan agera mottagare, fast den teorin är reciprok dvs "antenner" som fungerar bra som sändare fungerar lika bra som mottagare dock tycker man att ett tonhuvud är så nära bandet när det snappar upp magnetfältet så hur kan det funka så bra på avstånd?

Det är ju trots allt bara ett lite luftgap i tonhuvudet så hur kan det funka som antenn?

Nästa steg blir att tillfälligt montera på Piezo, skall bli spännande för den första nivån är ju asbra!

MVH/Roger
PS
Kanske min "produkt" blir ett tonhuvud monterat utanpå smartfånen likt en gammal Ericsson-antenn :)
Skriv svar