Выводы катушки из медного провода. Как проверить катушку зажигания (бобину) на автомобиле. Устройство и работа бобины

Стандартная конструкция катушки индуктивности состоит из изолированного провода с одной или несколькими жилами, намотанными в виде спирали на каркас из диэлектрика, имеющего прямоугольную, цилиндрическую или форму. Иногда, конструкции катушек бывают бескаркасными. Наматывание провода производится в один или несколько слоев.

Для того, чтобы увеличить индуктивность, используются сердечники из ферромагнитов. Они же позволяют изменять индуктивность в определенных пределах. Не всем до конца понятно, для чего нужна катушка индуктивности. Ее используют в электрических цепях, как хороший проводник постоянного тока. Однако, при возникновении самоиндукции, возникает сопротивление, препятствующее прохождению переменного тока.

Разновидности катушек индуктивности

Существует несколько вариантов конструкций катушек индуктивности, свойства которых определяют и сферу их использования. Например, применение контурных катушек индуктивности вместе с конденсаторами, позволяют получать резонансные контуры. Они отличаются высокой стабильностью, качеством и точностью.

Катушки связи обеспечивают индуктивную связь отдельных цепей и каскадов. Таким образом, становится возможным деление базы и цепей по постоянному току. Здесь не требуется высокой точностью, поэтому, для этих катушек используется тонкий провод, наматываемый в две небольшие обмотки. Параметры данных приборов определяются в соответствии с индуктивностью и коэффициентом связи.

Некоторые катушки используются в качестве вариометров. Во время эксплуатации их индуктивность может изменяться, что позволяет успешно перестраивать колебательные контуры. Весь прибор включает в себя две последовательно соединенных катушки. Подвижная катушка вращается внутри неподвижной катушки, тем самым, создавая изменение индуктивности. Фактически, они являются статором и ротором. Если их положение изменится, то поменяется и значение самоиндукции. В результате, индуктивность прибора может измениться в 4-5 раз.

В виде дросселей используются те приборы, у которых при переменном токе отмечается высокое сопротивление, а при постоянном - очень низкое. Благодаря этому свойству, они используются в радиотехнических устройствах в качестве фильтрующих элементов. При частоте 50-60 герц для изготовления их сердечников применяется трансформаторная сталь. Если частота имеет более высокое значение, то сердечники изготавливаются из феррита или пермаллоя. Отдельные разновидности дросселей можно наблюдать в виде так называемых бочонков, подавляющих помехи на проводах.

Где применяются катушки индуктивности

Сфера применения каждого такого прибора, тесно связана с особенностями его конструкции. Поэтому нужно обязательно учитывать ее индивидуальные свойства и технические характеристики.

Совместно с резисторами или , катушки задействованы в различных цепях, имеющих частотно-зависимые свойства. Прежде всего, это фильтры, колебательные контуры, цепи обратной связи и прочее. Все виды этих приборов способствуют накоплению энергии, преобразованию уровней напряжения в импульсном стабилизаторе.

При индуктивной связи между собой двух и более катушек, происходит образование трансформатора. Эти приборы могут использоваться, как электромагниты, а также, как источник энергии, возбуждающий индуктивно связанную плазму.

Индуктивные катушки успешно используются в радиотехнике, в качестве излучателя и приемника в конструкциях кольцевых и , работающих с электромагнитными волнами.

Б олее чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.

Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.

Классическая маслонаполненная катушка зажигания - «бобина» (что по-французски и означало «катушка») - была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…

Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.

Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!

И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.

Сухие катушки

Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.

Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.

Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…

Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.

Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.

Каждому цилиндру – по катушке!

Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.

Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.

Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…

К чему мы пришли?

Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.

Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их "потрохов", а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.

В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.

Вариант I

1. Кто открыл явление электромагнитной индукции?
а) X. Эрстед; б) Ш. Кулон;

в) А. Вольта; г) А. Ампер;

д) М. Фарадей; е) Д. Максвелл.

2. Выводы катушки из медного провода присоединены к чувствительному

ЭДС электромагнитной индукции в катушке?

в катушку вставляется постоянный магнит;»

из катушки вынимается постоянный магнит;

постоянный магнит вращается вокруг своей продольной оси внутри катушки.

а) только в случае 1; б) только в случае 2;

в) только в случае 3; г) в случаях 1 и 2;

д) в случаях 1, 2 и 3.

3. Как называется физическая величина, равная произведению модуля В
индукции магнитного поля на площадь S поверхности, пронизываемой маг-
нитным полем, и косинус угла α между вектором В индукции и нормалью
n к этой поверхности?

а) индуктивность; б) магнитный поток;

в) магнитная индукция; г) самоиндукция;

д) энергия магнитного поля.

4. Как называется единица измерения магнитного потока?
а)тесла; б) вебер;

5.В точках 1. 2. 3 показано расположение магнитных стрелок (рис 68) Нарисуйте, как в этих точках направлен вектор магнитной индукции г) генри. В точках 1, 2, 3 показано расположение магнитных стрелок (рис. 68). Нарисуйте, как в этих точках направлен вектор магнитной индукции.

6Линии магнитной индукции поля идут слева направо параллельно плоскости листа, проводник с током перпендикулярен плоскости листа, и ток направлен в плоскость тетради. Вектор силы Ампера, действующей на проводник, направлен...

а) вправо; б) влево;

в) вверх; г) вниз.

Вариант II

1. Как называется явление возникновения электрического тока в замкну-
том контуре при изменении магнитного потока через контур?

а) электростатическая индукция; б) явление намагничивания;

в) сила Ампера; г) сила Лоренца;

д) электролиз; е) электромагнитная индукция.

2. Выводы катушку из медного провода присоединены к чувствительному
гальванометру. В каком из перечисленных опытов гальванометр обнаружит
возникновение ЭДС электромагнитной индукции в катушке?

в катушку вставляется постоянный магнит;

катушка надевается на магнит;

катушка вращается вокруг магнита, находящегося внутри нее.

а) в случаях 1, 2 и 3; б) в случаях 1 и 2;

в) только в случае 1; г) только в случае 2;

д)только в случае 3.

3. Каким из приведенных ниже выражений определяется магнитный поток?

a) BS cosα б) ∆Ф/∆t

B)qVBsinα; г) qVBI;

д) IBl sin α .

4. Единицей изменения какой физической величины является 1 вебер?
а) индукция магнитного поля; б) электроемкости;

в) самоиндукции; г) магнитного потока;

д) индуктивности.

5. Нарисуйте картину линий магнитной индукции при
протекании тока через катушку (рис. 69), намотанную на
картонный цилиндр. Как будет меняться эта картина при:

а) увеличении силы тока в катушке?

б) уменьшении числа витков, намотанных на катушку?

в) в ведение в нее железного сердечника?

6. Проводник с током лежит в плоскости листа. По проводнику снизу проходит ток, и на него вверх действует сила Ампера, направленная от листа. Это может происходить, если северный полюс стержневого магнита поднесли...

а) слева; б) справа;

в) с передней стороны листа; г) с обратной стороны листа.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности . Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – и .

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку:), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный 🙂

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока .

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость 🙂 Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции . Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" width="39" style="vertical-align: 0px;">, участок 3-4: title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" width="41" style="vertical-align: 0px;">, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

Где – круговая частота: . – это .

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто 🙂 По 2-му закону Кирхгофа:

А следовательно:

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе () друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

Изготовление хорошей катушки

Обычно катушки металлоискателей мотают «внавал» на какой-либо оправке – кастрюле, банке и т.д. подходящего диаметра. Затем обматывают изолентой, экранирующей фольгой и снова изолентой. Такие катушки не обладают необходимой жесткостью конструкции и стабильностью, очень чувствительны к малейшей деформации и сильно меняют частоту даже при простом сдавливании пальцами! Металлоискатель с такой катушкой придется то и дело подстраивать и от ручки-регулятора ваши пальцы будут постоянно в больших болючих мозолях:). Часто рекомендуют такую катушку «залить эпоксидкой», но куда ее, эпоксидку, заливать, если катушка бескаркасная?.. Могу предложить простой и легкий способ изготовления качественной катушки, герметичной и стойкой ко всякого рода внешним воздействиям, обладающей достаточной жесткостью конструкции и, к тому же, обеспечивающей простое крепление к палке-штанге без всяких кронштейнов.

Для каркаса катушки можно сделать, используя пластиковой короб (кабель-канал) подходящего сечения. Например, для 80 – 100 витков провода сечением 0,3…0,5 мм вполне подойдет короб сечением 15 Х 10 и меньше, в зависимости от сечения вашего конкретного провода для намотки. В качестве намоточного провода подойдет одножильный медный провод для слаботочных электрических цепей, продается в бухтах, типа CQR, КСПВ и т.д. Это медный нелуженый провод в полихлорвиниловой изоляции. Кабель может содержать от 2-х и более одножильных проводов сечением 0,3 … 0,5 мм в изоляции разных цветов. Снимаем внешнюю оболочку кабеля и получаем несколько нужных проводов. Такой провод удобен тем, что исключает возможность короткого замыкания витков при некачественной изоляции (как в случае провода с лаковой изоляцией марок ПЭЛ или ПЭВ, где мелкие ее повреждения на глаз не видны). Чтобы определить, какой длины должен быть провод для намотки катушки, нужно длину окружности катушки умножить на количество ее витков и оставить небольшой запас для выводов. Если нет отрезка провода нужной длины, можно сделать намотку из нескольких отрезков проводов, концы которых хорошо пропаять друг с другом и тщательно заизолировать изолентой или при помощи термоусадочной трубки.

Снимаем крышку с кабельного канала и надрезаем боковые стенки острым ножом через 1 … 2 см:

После этого кабель-канал легко может обогнуть цилиндрическую поверхность нужного диаметра (банку, кастрюли и др.), соответственно диаметру катушки металлоискателя. Концы каб.-канала склеиваются при этом между собой и получается цилиндрический каркас с бортиками. На такой каркас нетрудно намотать нужное количество витков провода и промазать их, например, лаком, эпоксидкой, или залить все герметиком.

Сверху каркас с проводом закрывается крышкой каб.-канала. Если бортики этой крышки невысокие (это зависит от размера и типа короба), то боковые надрезы на ней можно не делать, потому что она итак достаточно хорошо гнется. Выходные концы катушки выводятся наружу рядом друг с другом.

Таким образом получается герметичная катушка с хорошей жесткостью конструкции. Все острые края, выступы и неровности каб.-канала следует выровнять при помощи наждачной бумаги или же обмотать слоем изоленты.

После проверки катушки на работоспособность (это можно сделать, подключив катушку даже без экрана к вашему металлоискателю по наличию генерации), заливки ее клеем или герметиком и механической обработки неровностей, следует сделать экран. Для этого берется фольга от электролитических конденсаторов или пищевая фольга из магазина, которая нарезается на полосы шириной 1,5 … 2 см. Фольга наматывается вокруг катушки плотно, без зазоров, внахлест. Между концами фольги в месте выводов катушки нужно оставить зазор 1 ... 1,5 см , иначе образуется короткозамкнутый виток и катушка работать не будет. Концы фольги следует закрепить клеем. Затем сверху фольга обматывается по всей длине любым луженым проводом (без изоляции) по спирали, с шагом около 1 см. Провод обязательно должен быть луженым, иначе может иметь место несовместимый контакт металлов (алюминий-медь). Один из концов этого провода будет являться общим проводом катушки (GND).

Потом вся катушка обматывается двумя-тремя слоями изоленты для защиты фольги-экрана от механических повреждений.

Настройка катушки на нужную частоту заключается в подборе конденсаторов, которые вместе с катушкой образуют колебательный контур:

Реальная индуктивность катушки, как правило, не соответствует ее расчетному значению, поэтому добиться нужной частоты контура можно подбором соответствующих конденсаторов. Для облегчения подбора этих конденсаторов удобно сделать так называемый «магазин емкостей». Для этого можно взять подходящий переключатель, например типа П2К на 5 … 10 кнопок (или несколько таких переключателей с меньшим количеством кнопок), с зависимой или независимой фиксацией (все равно, главное, чтобы была возможность включать несколько кнопок одновременно). Чем больше будет кнопок на вашем переключателе, тем, соответственно, большее количество емкостей можно включить в «магазин». Схема простая и приведена ниже. Весь монтаж навесной, конденсаторы паяются прямо к выводам кнопок.

Здесь приведен пример для подбора конденсаторов последовательного колебательного контура (два конденсатора + катушка) с емкостями около 5600 пФ. Переключая кнопки можно задействовать разные емкости, указанные на соответствующей кнопке. Кроме того, включая одновременно несколько кнопок, можно получить суммарные емкости. Например если одновременном нажать кнопки 3 и 4 получим суммарные емкости 5610 пФ (5100 + 510), а при нажатии 3 и 5 – 5950 пФ (5100 + 850). Таким образом можно создать необходимый набор емкостей для точного подбора нужной частоты настройки контура. Выбирать емкости конденсаторов в «магазине емкостей» нужно исходя из тех значений, которые даны в вашей схеме металлоискателя. На примере, который здесь дан, емкости конденсаторов по схеме указаны 5600пФ. Поэтому в «магазин» первым делом включены, конечно, эти емкости. Ну а далее берите емкости с меньшими номиналами (4700, 4300, 3900 пФ например), и совсем небольшими (100, 300, 470, 1000 пФ) для более точного подбора. Таким образом вы сможете простым переключением кнопок и их комбинацией получить очень широкий диапазон емкостей и настроить катушку на требуемую частоту. Ну а затем останется только подобрать конденсаторы с емкостью, равной той, какая получилась у вас в результате на «магазине емкостей». Конденсаторы с такой емкостью и следует ставить в рабочую схему. Следует иметь в виду, что при подборе емкостей сам «магазин» нужно подключать к металлоискателю именно тем проводом/кабелем, который и будет в дальнейшем использоваться, а провода подключения «магазина» к катушке нужно сделать как можно короче ! Потому что все провода имеют еще и свою емкость.

Обсудить статью МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ: О КАТУШКАХ