Вариометр радиолюбителя

Когда то мотал катушки с индукторами, но никогда не строил постоянный, механически прочный Вариометр раньше. Был долговременный интерес,  как инструмент для измерения индуктивности сканирующей переменной, так и для практического использования в радиочастотных схемах - особенно для согласования антенн.

Вариометр полагается на изменение взаимной индуктивности между двумя коаксиальными катушками индуктивности. Это позволяет диапазону индуктивности в 4 раза превышать взаимную индуктивность, обычно приводящую к индуктивности / реактивному сопротивлению 2: 1 для готового устройства. Сочетание индукторов изменяется путем вращения одного из индукторов по отношению к другому. Вращение через полные 180 градусов позволяет взаимному знаку индуктивности обратного (инверсия фазы), давая полный 4-кратный диапазон взаимной индуктивности, как Ltotal = L1 + L2 + 2 * Lm. Несвязанные индукторы в серии будут составлять только L1 + L2 в соответствии с нормальной схемой схем, но их взаимная связь дает Lm-член. Lm может быть отрицательным, если магнитная связь является антифазной, которая, как емкость, может отменить нормальную аддитивную индуктивность. Я начал строить, рисуя эскиз и делая математику, чтобы определить геометрические пределы внутреннего индуктора, чтобы разрешить вращение внутри внешнего. Если идентификатором внешней формы катушки является «D», OD внутренней катушки (катушка + форма) является «d», а высота внутренней катушечной формы равна «l», то это неравенство должно выполняться, чтобы позволить Вращение: d ^ 2 + l ^ 2 <D ^ 2, откуда следует, что внутренняя прежняя длина не может превышать sqrt (D ^ 2 - d ^ 2). Аналогичным образом, если вы хотите, чтобы внутренняя катушка не высунулась за концы внешнего корпуса (например, она может быть, например, установлена ​​на конце), тогда высота «h» внешнего корпуса должна удовлетворять: h ^ 2> d ^ 2 + l ^ 2.

Для внутренней катушки был выбран 25-миллиметровый ПВХ-канал, а также 38-миллиметровая ПВХ-водопроводная трубка, которая ограничивала внутреннюю катушку высотой менее 28 мм, я выбрал 25 мм, чтобы немного поиграть. «Квадратная» внутренняя форма катушки ограничивала высоту формы внешней катушки, превышающей 36 мм, для точной посадки, поэтому я выбрал 38 мм и разрезал трубы трубным резаком. Некоторые довольно неэлегантные геометрические конструкции позже нашли центры стенок трубы в обоих направлениях и трубы были просверлены.

Для закрепления витков катушки и намотки катушек было просверлено около 1,3 мм отверстий. Для внутренней катушки использовался провод 710 мкм, всего 12 оборотов, 6 - с каждой стороны оси вращения. Для внешней катушки 5 оборотов каждая сторона в общей сложности 10 с проволокой 1 мм. Некоторая жидкая электрическая лента использовалась для удержания обмоток обеих катушек на месте. Некоторая витая пара из 500-миллиметровой проволоки, свернутая вокруг оси, гибко соединяла внутренние катушечные соединения (но я сомневаюсь в долговечности этой конструкции, многожильный провод будет лучше, когда происходит изгиб) , Ось была образована 3-мм бамбуковой палочкой для кебаба. После пробной сборки ротор крепился к оси с помощью термоплавкого клея и обеспечивал центрирование с помощью латунных соединителей для шоколадных стержней, закрепленных над осью, когда он выходит из внешней формы катушки.

Внешняя катушка измеряет 4,473 мкГн. Внутренний 3.127 uH. В фазе они составляют 10,371 мкГн и антифазные 4,886 мкГн. Соответствующая взаимная индуктивность Lm = [Ltotal - (L1 + L2)] / 2 составляет 1,386 мкГн. Коэффициент связи k = Lm / sqrt (L1 * L2) равен 0,371. Измеренный «диапазон» 5,5 мкГн точно совпадает с теоретическим значением 4 * Lm, равным 5,542 мкГн. Если вы пробиваете геометрию своего устройства, цифры, которые он выводит, очень близки, в пределах нескольких процентов. Кажется, это немного переоценивает Lm, но недостаточно, чтобы быть проблемой на практике. Этот переменный индуктор «5-10 мкГн» может стать моим долгожданным «L-jig» для соответствия другим R и C , или он может стать интерполяционным индуктором вместе с фиксированным магнитным индуктором в блоке согласования L-сети. К сожалению, высокая индуктивность 5 мкЗм ограничивает ВЧ-отклик такого соединителя, имеющий сопротивление j943 Ом на частоте 30 МГц, однако это может быть настроено с помощью последовательного конденсатора, способного настраиваться ниже 5,6 пФ. Проектирование резьбового индуктора с шагом ~ 10 мкГн для 90-100 мкГн позволило бы настроить 23 пФ-вертикали минимум на 80 метров. Я знаю, что 3-метровая вертикаль на моем балконе занимает менее 60 мкГн для ее настройки (т. Е. 32-33 пФ емкости), поэтому даже 50-мм фиксированный индуктор постучал в 5 раз, и этот индуктор мог настраивать свою емкость на HF как долго Так как у меня был способ переключить последовательную переменную емкость на последнем касании (только вариометр).