Г.Тяпичев
«Как построить УКВ радиостанцию». Приложение 3.
Приложение 3
Программа INDUKTIW, автор разработки © Геннадий А. Тяпичев - RA3XB, 2002 год
Расчет индуктивности и емкости
Индуктивность катушки на ферромагнитном кольце
Расчет конденсатора настройки контура
Назначение
Программа предназначена для
радиолюбителей – конструкторов, изготавливающих самостоятельно различные
радиотехнические устройства.
Программа существует в
исполнениях 1 и 2 (INDUKTIW1 и INDUKTIW2). Второе исполнение дополнено возможностью расчета
величин емкостей.
Как работать
с программой
Расчет индуктивности и емкости
После запуска в работу
программы, на экране появляется главное окно с открытой первой страницей
программы.
Эта страница предназначена
для начального расчета элементов колебательного контура. Например, вам нужно
выполнить расчет для колебательного контура, который должен работать в
диапазоне частот 28,0 … 29,5 МГц с перестройкой конденсатором переменной
емкости. Расчет нужно выполнять в следующей последовательности:
q
Вводим величину верхней частоты заданного
диапазона.
q
Вводим величину минимальной емкости конденсатора
переменной емкости (КПЕ), которым будет осуществляться перестройка контура.
q
По просьбе
программы нажимаем клавишу <Выполнить расчет>.
В результате выполнения расчета
появляются данные о индуктивности катушки и
вспомогательная величина LC,
которая используется для контроля за правильностью выполнения расчета. На
данный момент имеются следующие данные:
1.
Индуктивность
катушки в мкГн.
2.
Минимальную
емкость конденсатора КПЕ.
Следующим этапом расчета является определение
величины емкости КПЕ для нижней
частоты диапазона – 28,0 МГц. Для этого водим новое значение частоты (28,0 МГц)
в программу и нажимаем клавишу <Выполнить
расчет>.
В результате расчета получаем величину
максимальной емкости КПЕ и новое значение вспомогательной величины LC.
Если этот этап расчета считаем
выполненным, то следует нажатием клавиши <Да>
ответить на вопрос программы «Результат расчета устраивает? (Да/Нет)». При этом
величина индуктивности катушки передается на следующие страницы программы.
Расчет числа витков
Расчеты числа витков
заданной катушки, индуктивность которой была определена расчетами на первой
странице программы, в зависимости от выбранной конструкции программы можно
выполнить на следующих страницах.
q
На странице под
названием «Катушка 1» определяется число витков для катушки с цилиндрическим
каркасом.
q
На странице под
названием «Катушка 2» определяется число витков для катушки, намотанной «внавал» между щечками.
q
На странице под
названием «Катушка 3» определяется число витков для катушки, намотанной на
кольце, при этом для кольца из обычной пластмассы следует брать величину
магнитной проницаемости, равную 1.
Расчет не представляет
каких либо сложностей. В окна редактирования вводятся величины геометрических
размеров каркаса катушки и нажимается клавиша <Выполнить
расчет>.
Индуктивность катушки
на ферромагнитном кольце
Этот расчет выполняется на
странице «Катушка 4». Для выполнения расчета в окна редактирования вводятся
необходимые данные, после чего нажимается клавиша <Выполнить
расчет>.
Если катушка выполняется на кольце из
обычной пластмассы, то следует брать величину магнитной проницаемости, равную
1.
Расчет конденсатора
настройки контура
Зачастую под руками нет
конденсатора переменной емкости для настройки контура в пределах заданного
диапазона. При этом приходится устанавливать дополнительные «укорачивающие»
конденсаторы постоянной емкости. Предложенный вариант расчета позволяет за несколько приемов подобрать
величины подключаемых дополнительно к КПЕ конденсаторов постоянной емкости.
При этом следует учитывать,
что для улучшения линейности шкалы, величина конденсатора С2
должна быть как можно больше. Если этот конденсатор не использовать совсем, то
настройка в пределах диапазона будет
происходить только при малых емкостях КПЕ.
Гарантии
Программа может свободно
распространяться среди радиолюбителей на основании известного принципа «как
есть», т.е. без гарантий автора и без претензий пользователей.
Для коммерческого
использования согласие автора обязательно.
Вопросы
Вопросы к автору можно
направлять по
E-mail: r3xb@kaluga.ru
Просьба
Программа
экспериментальная, поэтому автору будут интересны все Ваши замечания и
предложения. Прошу их выслать на мой адрес!
* * *
Пример расчета электронной настройки
Электронная перестройка
контура генератора в пределах заданного диапазона частот может достаточно
просто осуществляться в широких пределах при помощи диодов типа Д220, Д223 и
других. Одна из возможных схем электронной
перестройки частоты контура L0C0 показана на рис. П3.1.
Рис. П3.1. Схема электронной перестройки частоты
контура
Если в этой схеме применить
конденсатор С1 емкостью 150 пФ, то изменение
емкости диодов в зависимости от величины подаваемого на них напряжения будет
происходить в соответствии с графиком, показанном на рис. П3.2.
Рис. П3.2. График зависимости емкости диодов от
напряжения
Этим графиком можно
пользоваться для проведения расчета элементов схемы
электронной перестройки частоты контура на двух диодах.
Для расчета элементов
контура гетеродина представим, что нам необходимо выполнить электронную
настройку в пределах любительского диапазона 142…146 МГц. В качестве
варикапа будет использоваться система из двух диодов типа Д220. Будем считать,
что нами так подобраны величины сопротивлений дополнительных резисторов, что на
диоды будет подаваться напряжение от 0,1 до 0,4 В,
что будет соответствовать емкостям от 50 до 140 пФ.
Запускаем программу INDUKTIW2 и на первой страничке этой программы вводим в
соответствующие окна редактирования среднюю частоту диапазона 145 МГц и
примерную величину емкости контура 15 пФ. Нажимаем на клавишу «Выполнить
расчет» и получаем необходимые величины, в том числе и главную для нас величину
индуктивности контура на средней частоте (0,08 мкГн).
Далее нажимаем клавишу
«Запомнить индуктивность». Здесь имеется в ввиду, что нужно запомнить индуктивность контура на средней
частоте диапазона, с которой будем далее иметь дело. В нижнем окне
редактирования появляется занесенная в память величина индуктивности
0,08 мкГн.
Определяем минимальную
емкость контура гетеродина, соответствующую самой высокой частоте диапазона
146 МГц. Для этого вводим в окно редактирования новое значение частоты
(146 МГц), очищаем окно с индуктивностью
и нажимаем клавишу «Выполнить расчет». В результате этого действия нами
получено новое значение индуктивности контура, которое будет соответствовать
верхней частоте диапазона. Нажимаем клавишу «Расчет емкости» и записываем на
листок бумаги полученную величину минимальной емкости контура 14,8 пФ.
Определяем максимальную
емкость контура, соответствующую самой низкой частоте диапазона 144 МГц.
Вводим в окно редактирования новое значение частоты (144 МГц), очищаем окно с индуктивностью и нажимаем
клавишу «Выполнить расчет». В результате этого действия нами получено новое
значение индуктивности контура, которое будет соответствовать нижней частоте
диапазона. Нажимаем клавишу «Расчет емкости» и записываем на листок бумаги
полученную величину максимальной емкости контура 15,2 пФ.
Теперь переходим на шестую страничку
программы, которая называется «Конденсатор». Здесь мы должны определить
величину емкости конденсатора С3, подключаемого последовательно с емкостью
электронной настройки С1. Емкость С3 должна быть такой
величины, чтобы обеспечить электронную перестройку частоты в пределах 15,2 –
14,8 = 0,4 пФ.
Вводим в соответствующие
окна редактирования конденсатора С1 величины
минимальной (50 пФ) и максимальной
(140 пФ) емкостей. В окно для емкости С2 вводим
цифру 0, в окно для С2 вводим какую то величину, например, 10. Нажимаем клавишу
«Выполнить расчет» и получаем величины
минимальной и максимальной емкостей итоговой емкости С0
8,333 и 9,333 пФ. Если найти разность этих величин, то получим 9,333 –
8,333 = 1,0 пФ, что значительно больше необходимой нам величины
0,4 пФ. Этот вариант не походит,
нужно попробовать другую величину емкости С3.
Вводим величину С3 равную
5, после нажатия клавиши «Выполнить расчет» получаем величины 4,545 и 4,828 пФ.
Находим разность 4,828 – 4,545 = 0,282 пФ. Эта величина много меньше необходимой. Пробуем ввести С3 = 7, получаем величины 6,667
и 6,14 пФ. 6,667 – 6,14 = 0,527 пФ. Это уже близко к нужной величине, но все
еще великовато. Пробуем ввести С3 = 6 и получаем
величины 5,357 и 5,753 пФ. Находим разность 5,573 – 5,357 = 0,396 пФ. Это почти
хорошо, можно на величине С3 = 6 пФ и
остановиться, а можно уже без дальнейших расчетов принять С3 = 6,5 пФ.
В заключении расчета определяем величину емкости дополнительного
конденсатора, который будет подключен параллельно катушке гетеродина совместно
с емкостью электронной настройки. Ранее было определено, что параллельно
катушке гетеродина должна быть подключена переменная емкость от 14,8 до
15,2 пФ. Если из 14,8 вычесть минимальную емкость электронной настройки
5,357, то получим величину 14,8 – 5,357 = 9,443 пФ. Такую величину емкости
может обеспечить подстроечный конденсатор емкостью
4…15 пФ.
Расчет контура гетеродина с
электронной настройкой выполнен. Точно по такой же методике можно выполнить
расчет и для любого варикапа.