Metingen en praktische bedenkingen met een absoluut minimum aan formules.
Doorgang S21:
 | |
| Metingen op ferriet ringkernen: mat#43 , mat#31 en LF |
De ingangslus en uitgangslus zijn praktisch enkel gekoppeld via de ringkernen.
De meting met de VNWA: S21 voor de KG band.'( let op dit is geen lineaire schaal maar in dB!)
De afmetingen van de ringen zijn erg ongelijk dus een absolute vergelijking is niet helemaal mogelijk, maar toch kunnen we wat van hun eigenschappen bekijken.
De afmetingen van de ringen zijn erg ongelijk dus een absolute vergelijking is niet helemaal mogelijk, maar toch kunnen we wat van hun eigenschappen bekijken.
 |
| De koppeling zonder ferriet is te verwaarlozen klein. |
 |
| Blauw = Ferriet#31, Rood = Ferriet#43, Groen = "LF" Ferriet
Bedenking:
Voor 630m heeft ferriet #31 het moeilijk, de ringkern van ferriet #43 schijnt zelfs "bijna afwezig", LF ferriet is hier beneden nog de beste keuze. (LF ferriet is eventueel te recupereren uit defecte geschakelde voedingen en de HV transfo's van beeldbuis TV's en monitors.)
Voor 160m en 80m blijkt #31 de beste te zijn.
Voor 60m en 40m zijn #43 en #31 zowat gelijk geschikt.(een dikkere #43 zal het heel waarschijnlijk wel beter doen)
Voor de hoger gelegen banden blijkt #43 het best te scoren.
Hoe hoger µ, hoe lager het frekwentie werkingsgebied zal zijn, zo is voor VHF en hoger hun µr zeer laag. De soorten ferriet hebben dus erg uiteen lopende eigenschappen afhankelijk van hun samenstelling en deze samenstelling is erg divers. Bij aankoop, bvb. op een Hambeurs is het soms niet zo gemakkelijk om te weten waarvoor een bepaalde ring geschikt is, ze zijn nml. allemaal zwart/grijs van kleur. En als ze een kleurtje hebben is het zelfs dan nog dikwijls raden. Als het woord nikkel (Ni) valt dan zit ge hoger in een frekwentie gebied dan wanneer er over mangaan (Mn) wordt gesproken, maar ook dan is er een µr verschil mogelijk. Ook "Zink" zegt niet veel, dat zit nml. in alle soorten. Wanneer alle banden door één enkele ferriet moeten passeren doet de LF ferriet het eigenlijk nog niet zo slecht.
Waarschijnlijk is deze ringkern prima geschikt om een balun te maken
voor een HF.all band luisterantenne ..misschien wel de moeite waard om eens
uit te proberen.
Al-waarde van een ferriet ringkern:
2 windingen en 3 windingen
        Bruikbare definitie:"Al" is de L van één enkele winding om de ringkern. Deze hangt niet alleen af van het materiaal en de opgegeven waarde van de fabrikant kan er gemakkelijk 25% naast zitten! Zelfs wanneer de spoel over de ring wordt verschoven kan haar L veranderen! (vb van 2.23µH naar 2.27µH) Om de Al van een ferrietkern te kennen is alleen "meten is weten" aangewezen. Meten van de Al waarde met één enkele winding is niet aan te raden omdat de eigen L van de meetdraden nog relatief groot kan zijn t.o.v. de L van die enkele winding, zeker bij materiaal met lage µr. Vanaf 2 windingen en zo verder 3 4 5.., vinden we zowat dezelfde Al waarde terug op ferriet ringkernen (demo op vergadering van 3-6-19) Meting op vergadering 2-9-19, proef van Piet ON7JT : Hoeveel windingen op een #31 ringkern om 100µH te bekomen? 1- Bepalen van L met 3 windingen. 2- Deel L door 3x3 we vonden 1.96 3- Deel de 100µH door Al = 51.02, zo vonden we n kwadraat 4- Wortel n = 7.14... 5- Daar we geen gedeeltelijke winding kunnen wikkelen, is n = 7 6- We wikkelden 7 windingen en de meting gaf 90.4µH De bekomen waarde is dus wat te klein, maar dit moeten we aanvaarden. Eén toerke meer geeft een véél te grote L. ( = f(n kwadraat) !!) De meeste fabrikanten geven de Al-waarde in nH zoals voor de ijzerpoeder ringkernen. Bedenking: Deze waarde aangeven voor ferriet ringkernen in micro Henry µH lijkt nmm. toch wel wat praktischer..  Uit deze metingen kan je Al per winding berekenen. De Al voor deze LF ferriet ringkern = Al = 8.64 Al voor deze ferriet 43 ringkern Al = 0.63 Al voor deze ferriet 31 ringkern Al = 1.98 bvb: 6 windingen op deze 43 ringkern maakt een spoel met L = Al x n^2 = 0.63 x (6x6) = 22,7µH Bedenking: De grote nauwkeurigheid ervan heeft eigenlijk niet veel zin, 8,6µH, 0.6µH en 2µH per winding volstaan ruimschoots. Rekenen met de Al waarde doet ge in het frequentie gebied waarvoor hij bestemd is.  Deze metingen vertellen dat het boven 3MHz snel bergaf gaat met de Q factor van uw spoel en boven 7MHz is het praktisch gedaan. Een smoorspoel zoals een mantelstroom sperfilter schijnt nog wel te lukken. Toepassing: Een mantelstroom sperkring kunnen we o.m. maken door een coax kabel door de ferriet ringkern te wikkelen. Deze is een ook eenvoudige en prima werkende balun om een symmetrische antenne aan een coax te verbinden. Enkel de verschilstroom van de middelgeleider en deze van de omvlechting van de coax wekt een wisselend magnetisch veld op in de ringkern, dewelke deze door zijn zelf inductie zal tegenwerken (of "smoren") Hierdoor ontstaat voor deze ongewenste stroom een hoge impedantie. Hier is dus belangrijk hoe de HF magnetische eigenschappen van het soort ferriet zijn voor de gebruikte frequentieband. Hierbij enkele metingen op een ferriet ringkern 31 met 61mm diameter met 6 windingen RG58. Deze sperkring doet het dus prima voor KG vanaf 160m en zelfs voorbij 10m. De doormeter van deze coax kabel van 5mm beperkt het aantal windingen die er doorheen kunnen. Om de capaciteit tussen de windingen minimaal te houden spreiden we de windingen over de omtrek van de ringkern. Ook houden we de in- en uitgang gescheiden door te wikkelen zoals de balun naar W1JR . Het is ook handig dat de ingang aan een zijde zit en de uitgang aan de andere kant zit, dus tegenover elkaar in het doosje.     Boven 50MHz worden de capacitieve koppelingen belangrijker en de combinaties ervan met de zelfinducties maken de werking onvoorspelbaar. Zie ook over dit onderwerp onder de TAB "Stroom Baluns" ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Doorgang S21 (en terugwerking S11) in functie van de plaats van de wikkelingen op de ferriet ringkern.
Ferriet 31 met telkens 2 windingen op 180° (dus maximum magnetische weg)
Ferriet 31 met de windingen tegen elkaar geschoven (0° = minimum afstand)
Een maximum koppeling kan bekomen worden door de de twee wikkelingen in elkaar te draaien zgn "twisten" Ook de capacitieve koppeling tussen de beide wikkelingen begint nu een belangrijker rol te spelen. 
Ferriet 43 met de in- en uitgang windingen op 45°
  
Ferriet 31 met 2w op 45°
   |
Ferriet 43 met 2w op 90°
Ferriet 43 met 2w op 45°
De invloed van de plaats van de spoelen is duidelijk vast te stellen.
Hoe hoger de frequentie, hoe belangrijker de invloed is van de plaats van de wikkelingen.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
We kunnen de eigenschappen van ferriet31 en ferriet43 benutten door de twee ringkernen boven elkaar te leggen en de windingen door beide kernen te wikkelen.
Om deze twee ringkernen zijn nu verscheidene wikkelingen geplaatst:
Twee maal twee windingen doorheen de 43 ringkern, hetzelfde doorheen de 31 ringkern en dan nogmaals twee keer twee windingen doorheen beiden samen.
We kunnen dus de 43 ringkern, de 31 ringkern apart meten en ook de combinatie ervan.
De nabijheid van de andere ringkern beïnvloed de meetwaarden voor de enkele kern, maar dit pas 2 plaatsen na de komma, de niet aangesloten BNC's hebben geen invloed op de metingen.
Hoe hoger de frequentie, hoe belangrijker de invloed is van de plaats van de wikkelingen.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Metingen op gestapelde ferriet31 met ferriet 43
We kunnen de eigenschappen van ferriet31 en ferriet43 benutten door de twee ringkernen boven elkaar te leggen en de windingen door beide kernen te wikkelen.
Om deze twee ringkernen zijn nu verscheidene wikkelingen geplaatst:
Twee maal twee windingen doorheen de 43 ringkern, hetzelfde doorheen de 31 ringkern en dan nogmaals twee keer twee windingen doorheen beiden samen.
We kunnen dus de 43 ringkern, de 31 ringkern apart meten en ook de combinatie ervan.
De nabijheid van de andere ringkern beïnvloed de meetwaarden voor de enkele kern, maar dit pas 2 plaatsen na de komma, de niet aangesloten BNC's hebben geen invloed op de metingen.
Ferriet43 ringkern = Rood Ferriet31 ringkern = Blauw Ferriet43 + 31 ringkernen = Groen
De stapeling van de twee soorten ferriet ringkernen presteert duidelijk beter over de ganse KG-band.De twee kunnen ook achter elkaar in serie gezet worden..
Opgelet, laat u niet misleiden door de redelijk horizontale ogende curven: de verticale as heeft verdelingen van 3dB!
L en AL van gestapelde ferriet ringkernen:
We meten L van 2 "dezelfde"groene ringkernen (898-2 en 898-3) met 4w op 30kHz en vinden:
179µH dus AL=11.1 en 187µH dus AL = 11.7. ( 187 / 16 )
Nadien meten we de stapel van de twee ringkernen, weer met 4 windingen:
L stapel = 359µH dus AL = 22.4
179 + 187 = 366µH
AL stapel = 11.1 + 11.7 = 22.8
 |
| Combinatie van 2 verschillende ferriet ringkernen |
We meten L van een groene ferriet ringkern (898-3) en L van een totaal verschillende ferriet ringkern F43 40x27x14 telkens met 4 windingen op 30kHz.
L van 898-3 = 187µH dus AL= 11.7@30kHz
L van F43-3 = 12.5µH dus AL = 0.78@30kHz
Daarna winden we de 4w om de stapel en vinden:
898-3 & F43-3 = 199.6µH dus AL = 12.5
L van 898-3 & F43-3 = 187+12.5= 199.5µH
AL van 898-3 & F43-3 = 11.7 + 0.78 = 12.48
Op meetfouten en afrondingen na mogen we stellen:
Bij stapelen van ferriet ringkernen is de bekomen L = de som van de aparte L's.
Ook de AL van de combinatie is de som van de afzonderlijke AL's.
Moeten de twee ringkernen mooi op elkaar geplaatst worden?
De stand van twee "gestapelde" ferriet kernen t.o.v. elkaar heeft zeer weinig invloed op hun gezamenlijke L.
 |
| Stapel van 2 "dezelfde" ferriet rinkernen |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ferriet ringkernen uit China??
Een ferriet ringkern uit China kost de helft van een vergelijkbare ringkern "van hier".
Alles wat van ginder komt zou van minderwaardige kwaliteit zijn.
Is dat zo? Meten is (iets meer) weten..
Van de bestelde bestelde ringkernen zijn er reeds twee toegekomen, laten we deze eens bekijken:
Vergelijken we een Chinese ringkern met een exemplaar, met dezelfde afmetingen, "van hier":
Bedenking:
Voor frequenties onder 1.81MHz (160m) doet de China kern het beter dan F31.
Bij het eerste gedeelte, dus links, vallen de twee chinezen samen, verder blijft #2 veel achter op #1.
Tussen zogenaamde "dezelfde" Chinese kernen is een grote spreiding te zien.
China ringkern in het begin van de KG band.
De Chinese ringkern blijkt beter te presteren onder 160meter dan de #31, is schijnbaar vergelijkbaar in het midden van de KG-band en minder hogerop.
Laten we de Al waarde meten van deze chinezen:
 | |||
| Meting van de zelfinductie coëf. van Chinese ringkern nr1 met 2 windingen bij 100kHz |
 | ||
| Meting van de L van China nr2 met 2 w bij 100kHz |
Dit in tegenstelling met de "westerse" ringkernen, de metingen gaven voor ferriet #31: 7.15µH en 7.95µH en voor ferriet #43: 2.58µH en 2.43µH en dus meer gelijk.
Het Chinese materiaal heeft zeer zeker niet dezelfde eigenschappen voor "dezelfde" ringkernen,
elke ring heeft een eigen persoonlijkheid..
Voor de Al waarden van de chinezen vinden we waarden die tussen de LF en de #31 ferriet liggen nml:
Al#1 = 3.82µH en Al#2 = 5.37µH
Deze metingen op 5 "dezelfde" ferriet ringkernen spreken voor zichzelf:
bedenking:
Deze ringkern is zeer geschikt voor VLF en "laagfrequent" toepassingen (-2dB/verdeling!) en ongeschikt voor hogere frequenties.
Deze zeer goed verpakte grote ringkern koste, inclusief transport van China, evenveel als een kleine 40 mm FT43...
Transporttijd: China naar België is zowat 3 weken en dan nog 3 maanden later de aankomst in Schoten.
( .... --- .-- ..--.. )
Detail van het laagste gedeelte (-0.5dB/verdeling!)
Bepalen van de Al waarde van de groene chinees met 2 windingen op 50kHz:
Al = 54,.. / 4 = 13.5µH = zeer hoog.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Groene Chinese ringkernen (#528-1 en 2 ) ( deze nummers zijn enkel administratie)
 |
Groene (Chinese) ringkern 63 x 36.5 x 21 mm
 |
| Groene LF Chinese ringkern |
bedenking:
Deze ringkern is zeer geschikt voor VLF en "laagfrequent" toepassingen (-2dB/verdeling!) en ongeschikt voor hogere frequenties.
Deze zeer goed verpakte grote ringkern koste, inclusief transport van China, evenveel als een kleine 40 mm FT43...
Transporttijd: China naar België is zowat 3 weken en dan nog 3 maanden later de aankomst in Schoten.
( .... --- .-- ..--.. )
Bepalen van de Al waarde van de groene chinees met 2 windingen op 50kHz:
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Groene Chinese ringkernen (#528-1 en 2 ) ( deze nummers zijn enkel administratie)
Afmetingen 36.6 x 22.8 x 15.5 mm
Bepalen van Al:
Met 3 windingen op 150kHz bekomen we 6.9µH
 | |
| Nummer 1: Al = 62,4 / 9 = 6.9µH@150kHz |
 |
| Nummer 2: Al = 66.3 / 9 = 7.37µH@150kHz |
 | |
| De draad met de BNC en de krolodillenklem kan snel van kern worden gewisseld. |
Met 2 x 3 windingen meten we de doorgang S21 in het KG gebied:
 |
| Nr1: Schaal = 3dB / verdeling |
Deze ringkern is geschikt voor het onderste gedeelte van de KG-band.
Meten we ringkern nr 2:
 |
| Nr2: is bijna identiek aan nummer 1. |
Chinese ringkernen ( 527#1 en 2)
Afmetingen: 38.4 x 21.7 x 15.2 mm
Bepalen van Al:
Met 3 windingen op 150kHz bekomen we 80µH  |
| Al = 80 / 9 = 8.89µH@150kHz |
 |
| Al = 9.72µH@150kHz |
Deze twee ringkernen hebben een groter verschil.
Doorgang S21 met 2 x 3 windingen:
 |
| S21 van groene ringkern Nr527-1 |
 |
| S21 van groene ringkern Nr527-2 |
De invloed van de ringkern op de impedantie van een spoel stijgt met de frequentie eerst pijlsnel en dit van nul (DC) naar het maximum bij 1.1MHz, bij verder stijgen van de frequentie daalt de invloed eerst snel om verderop langzamer af te nemen. Bij verder stijgende frequentie loopt de curve zowat parallel met die van een luchtspoel.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 |
| China -> Schoten is een gevaarlijke reis en soms loopt het helemaal mis ..😭 |
Nog wat metingen op onbekende exemplaren ter studie..
En welke ringkern geeft deze toch redelijke vlakke S21 doorgang vanaf 14MHz?
 |
| Ferriet ringkern 59x34x13mm met 13w dubbele draad |
 |
| S21, |Z| en VSWR van een Ferriet ringkern 59x34x13mm met 13w dubbele draad |
Ferriet ringkern 24.6x14.9x10mm met 13w getwiste draad
S21, |Z| en VSWR van een Ferriet ringkern 24.6x14.9x10mm met 13w getwiste draad
Mini ringkern 14.8x9.4x5.7mm met 5w
S21, |Z| enVSWR van de mini ringkern
En welke ringkern geeft deze toch redelijke vlakke S21 doorgang vanaf 14MHz?
Een Meranti ringkern...
Deze zwarte houten ringkern bracht ik mee naar onze vergadering en zorgde tijdens de meting even voor verbijstering en niet veel later voor gegrinnik.
Deze zwarte houten ringkern bracht ik mee naar onze vergadering en zorgde tijdens de meting even voor verbijstering en niet veel later voor gegrinnik.
Hi
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ferriet #1 en #3 zijn van hetzelfde materiaal, het verschil komt door de andere afmetingen.
Ferriet #2 is speciaal geschikt voor frekwenties onder 7MHz, maar verliest hogerop snel zijn eigenschappen en dit tot het buisje zelfs onbestaand schijnt.
We kunnen meerdere ferriet buisjes na elkaar over een draad (coax) schuiven om een hogere |Z| te bekomen (ze hebben hun voor-en nadelen t.o.v. ringkernen zie verder onder TAB "Stroom baluns & Co")
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
De Al waarden zijn kleiner dan die van ferriet ringkernen.
Een bekende fabrikant hiervan is Amidon en ook deze heeft zijn eigen code.bvb Al = 49/100w
Dan is de Al waarde voor 1w = 49/(100x100) of 49.10^-4 = 0.0049µH deze is << Al ferriet
Voor ijzerpoeder ringkernen met een lage µ rekenen we dus beter met nano Henry's dus 4.9nH.
bvb een wikkeling van 6 toeren geeft dus 4.9 x (6x6) = 4.9 x 36 = 176.4 nH of zowat 0.18µH
Wat is de AL van deze ijzerpoeder ringkern met een wikkeling van 9 toeren?
We meten eerst L:
Metingen op ferriet buisjes:
 |
| #1 geschikt voor bvb RG213, #2 speciaal LF voor bvb RG58 en #3 voor bvb RG58 |
 | |
| Eerste meting: de meetdraad zonder ferriet buisje. |
 | ||
| Meting op ferriet #3 |
 | |
| Meting op ferriet #1 |
 | |
| Meting op "LF" ferriet #2 |
Ferriet #2 is speciaal geschikt voor frekwenties onder 7MHz, maar verliest hogerop snel zijn eigenschappen en dit tot het buisje zelfs onbestaand schijnt.
We kunnen meerdere ferriet buisjes na elkaar over een draad (coax) schuiven om een hogere |Z| te bekomen (ze hebben hun voor-en nadelen t.o.v. ringkernen zie verder onder TAB "Stroom baluns & Co")
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
IJzer poeder ringkernen :
De Al waarden zijn kleiner dan die van ferriet ringkernen.
Een bekende fabrikant hiervan is Amidon en ook deze heeft zijn eigen code.bvb Al = 49/100w
Dan is de Al waarde voor 1w = 49/(100x100) of 49.10^-4 = 0.0049µH deze is << Al ferriet
Voor ijzerpoeder ringkernen met een lage µ rekenen we dus beter met nano Henry's dus 4.9nH.
bvb een wikkeling van 6 toeren geeft dus 4.9 x (6x6) = 4.9 x 36 = 176.4 nH of zowat 0.18µH
 |
| Rode ijzerpoeder ringkern met 9 dichte windingen. |
Wat is de AL van deze ijzerpoeder ringkern met een wikkeling van 9 toeren?
We meten eerst L:
Al = 3.32 / (9x9) = 0.041µH/1w
Meten we ter vergelijking L van dezelfde 9 windingen spoel maar zonder de ringkern:
"Al" = 1.29 / (9x9) = 0.016µH
reken even uit: µ = 0.0000011 de kern zou dus wel eens lucht kunnen zijn hi. ( µ0 = 0.000001257 )
daaruit vinden we de µr van deze rode ringkern = 3.32/1.29 = 2.57
We zien dat µr ijzerpoeder << µr ferriet
Proberen we Al te bepalen van dezelfde rode ringkern met slechts 2 toeren:
 |
| Ijzerpoeder ringkern Al meten met 2w (= foute methode) |
met deze meting met 2w vinden we een grotere Al van 0.052 dan de meting met 9w (nml. 0.041)..?
Daar de µr van deze rode ijzerpoeder ringkern zo klein is, is L van een 2 windingen spoel zonder kern zeker niet te verwaarlozen t.o.v. dezelfde spoel met kern.
Bij het uitrekenen is hier geen rekening mee gehouden en is de fout veel te groot, met 1 enkele winding wordt de fout dramatisch.
Ook de wijze waarop de windingen op de ringkern worden gewonden is van zeer grote invloed.
Voorzie best bij het bepalen van een bruikbare Al de te gebruiken windingswijze.
ter illustratie:
Hieronder ziet ge het meetresultaat van dezelfde ringkern, met dezelfde 9w wikkeling maar de windingen zijn uit elkaar getrokken.
 |
| Zelfde 9w maar uit elkaar, L en Q verkleinen |
 |
| Met gespreide windingen |
deze was voor aaneengesloten windingen = 0.041µH/1w
Conclusie:
Om een bruikbare Al te bepalen van een ringkern moeten er voldoende windingen voorzien worden en voor een ijzerpoeder ringkern véél meer dan voor een ferriet ringkern.
Wikkel daarbij de windingen zoals ze zullen toegepast worden.
Wanneer ge met zo een ijzerpoeder ringkern een spoel zou willen maken dan is het nog meer nodig dat de windingen onbeweeglijk om de kern zitten opdat de L van de spoel stabiel zou blijven.
We gaan de magnetische geleidbaarheid meten, zoals voor de ferriet ringkernen.
We leggen een dubbele lus links en rechts en meten de doorgang S21 in dB :
 | |
| De doorgang S21 meten met 2windingen diagonaal (= zeer slecht). |
 |
| S21 in dB van 10kHz tot 150MHz |
Schaal: 10dB/verdeling
De magnetische geleiding is het beste (of eerder het minst slecht) rond 10 meter, we meten daar -21.59dB, en daar is het uitgangsniveau al over 100x verzwakt t.o.v. de ingang!
Op 160meter ruim /10.000 en pas voorbij 40meter wordt het /1.000
Bedenking:
Een wikkelwijze waarbij de windingen van twee spoelen niet dicht bij elkaar liggen is de koppeling tussen de spoelen via de ringkern gewoon rampzalig.
Meting van S21 op een rode ijzerpoeder ringkern 33x19.3x11.4mm met 2x 8 dichte windingen rondom de omtrek:
Vanaf 10MHz gaat het prima en zelfs op 6meter en op de 2meter band doet deze ringkern het nog goed.
De tweede curve is een nauwkeuriger meting voor de KG band. ( = schoon he?)
Bedenking:
De wikkelwijze is bij deze ringkern erg belangrijk.
De koppeling tussen de twee spoelen gebeurt plaatselijk en per winding.
Een verder gelegen winding heeft weinig invloed want deze kernen zijn geen erg goede magnetische geleiders. De twee (of meerdere) windingen moeten dus dicht te samen blijven opdat ze goed zouden koppelen.
De dikte van de isolatie van de wikkeldraad is belangrijker.
Deze wikkelmethode koppelt ook reeds goed zonder de ringkern (zie meranti ringkern).
Bekijken we nu een gele ijzerpoeder ringkern van dezelfde afmetingen, ook met 8 windingen:
Bedenking:
De rode is nmm. beter dan de gele ringkern.
Een gele ijzerpoeder ringkern zou normaal beter geschikt zijn voor hogere frekwenties dan de rode.
Op het eerste gezicht lijken deze kernen fysisch , afgezien van de kleur, identiek.
Echter wanneer ik ze beter bekeek, ook met een vergrootglas bleek dat helemaal niet het geval te zijn.
Deze gele ringkern zou dus wel eens namaak kunnen zijn..
En daar ik nog een volle schoendoos ringkernen heb staan, vrees ik dat ik er zo nog wel enkele zal tegenkomen --. .-. .-. ..-.
Een andere gele ringkern is nodig om uitsluitsel te bekomen.
Ijzerpoeder ringkernen hebben dus heel andere eigenschappen dan ferriet ringkernen, het belangrijkste nmm. is het verschil in hun µr.
Alhoewel met de juiste keuze en stapeling de ferriet ringkern de spits afbijt, een breedbandige spannings balun maakt ge het makkelijkst met een ijzerpoeder ringkern, een stroombalun daarentegen maakt ge enkel met een ferriet ring.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Metingen met 2 windingen gaf 0,2µH / winding, dit is wel erg laag voor een ferriet ringkern,
L van een draad doorheen het midden van de ringkern => 0.55µH en tegen de binnenwand => 0.75µH, of een verschil van 7,3% wat zeer hoog is voor een ferriet ringkern.
(Bij de verdere S21 meting hadden de windingen dus wat strakker omheen de ringkern mogen zitten.)
Is deze ringkern eerder een ijzer-poeder ringkern (?),want ook zijn sterk glanzend uiterlijk wijst in die richting.
De productinfo is ook geen openbaring...
Metingen met 8 windingen bij 1MHz gaf Al = 0.206µH / winding. (13,2 / 64 ) = zelfde resultaat.
De magnetische geleiding is het beste (of eerder het minst slecht) rond 10 meter, we meten daar -21.59dB, en daar is het uitgangsniveau al over 100x verzwakt t.o.v. de ingang!
Op 160meter ruim /10.000 en pas voorbij 40meter wordt het /1.000
Bedenking:
Een wikkelwijze waarbij de windingen van twee spoelen niet dicht bij elkaar liggen is de koppeling tussen de spoelen via de ringkern gewoon rampzalig.
Meting van S21 op een rode ijzerpoeder ringkern 33x19.3x11.4mm met 2x 8 dichte windingen rondom de omtrek:
 |
| Veel beter |
 |
| S21 rode ringkern tot 500MHz |
 | |
| Gedeelte tot 30MHz |
Bedenking:
De wikkelwijze is bij deze ringkern erg belangrijk.
De koppeling tussen de twee spoelen gebeurt plaatselijk en per winding.
Een verder gelegen winding heeft weinig invloed want deze kernen zijn geen erg goede magnetische geleiders. De twee (of meerdere) windingen moeten dus dicht te samen blijven opdat ze goed zouden koppelen.
De dikte van de isolatie van de wikkeldraad is belangrijker.
Deze wikkelmethode koppelt ook reeds goed zonder de ringkern (zie meranti ringkern).
Bekijken we nu een gele ijzerpoeder ringkern van dezelfde afmetingen, ook met 8 windingen:
 | |
| S21 in dB van deze gele ijzerpoeder ringkern tot 500MHz |
 | |
| S21 in dB van deze gele ringkern in KG gedeelte |
De rode is nmm. beter dan de gele ringkern.
Een gele ijzerpoeder ringkern zou normaal beter geschikt zijn voor hogere frekwenties dan de rode.
Op het eerste gezicht lijken deze kernen fysisch , afgezien van de kleur, identiek.
Echter wanneer ik ze beter bekeek, ook met een vergrootglas bleek dat helemaal niet het geval te zijn.
Deze gele ringkern zou dus wel eens namaak kunnen zijn..
En daar ik nog een volle schoendoos ringkernen heb staan, vrees ik dat ik er zo nog wel enkele zal tegenkomen --. .-. .-. ..-.
Een andere gele ringkern is nodig om uitsluitsel te bekomen.
Ijzerpoeder ringkernen hebben dus heel andere eigenschappen dan ferriet ringkernen, het belangrijkste nmm. is het verschil in hun µr.
Alhoewel met de juiste keuze en stapeling de ferriet ringkern de spits afbijt, een breedbandige spannings balun maakt ge het makkelijkst met een ijzerpoeder ringkern, een stroombalun daarentegen maakt ge enkel met een ferriet ring.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chinees: KS225125A "Ferriet" Ringkern:
Even kijken of dit exemplaar dienstig kan zijn voor onze hobby:
L van een draad doorheen het midden van de ringkern => 0.55µH en tegen de binnenwand => 0.75µH, of een verschil van 7,3% wat zeer hoog is voor een ferriet ringkern.
(Bij de verdere S21 meting hadden de windingen dus wat strakker omheen de ringkern mogen zitten.)
De productinfo is ook geen openbaring...
 |
| ...? |
Metingen met 8 windingen bij 1MHz gaf Al = 0.206µH / winding. (13,2 / 64 ) = zelfde resultaat.
Meten van S21 doet nmm. eveneens vermoeden dat dit geen ferriet ringkern is..
Deze ringkern doet het nog niet zo slecht in de KG-band maar 6m wordt wel moeilijk..
Deze ringkern had dus misschien beter gestaan met een rood jasje...
 |
| Meting doorgang S21 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Mini groene ringkern:
17.77µH met 3 windingen.
Al = 17.77 / 9 = 2µH/winding@100kHz
Toepasbaar voor filters, spoelkern voor oscillators..
En ook als impedantie transfo voor ontvangst antennes.
Een langdraad antenne ("long wire") heeft op haar uiteinde een hoge impedantie bvb. 2000Ohm en hoger.
Wanneer deze wordt aangesloten aan de 50Ohm antenne ingang van de radio sluit men deze in feite kort en zal de ontvangst niet fameus zijn.
De hoge impedantie van de antenne kan aangepast worden aan de lage impedantie van de radio door middel van een impedantie transfo.
Hierbij 3 voorbeelden waar het mini ringkerntje wordt toegepast.
De hoge impedantie kant houden we op 14 windingen dunne draad doorheen de ringkern.
Voor de lage impedantie wikkeling nemen we 2 windingen, 3 windingen en 4 windingen.
Hoe groter het verschil van het aantal windingen, des te groter de impedantie transformatie.
( = deling van hun kwadraten)
voor 14/2 is dat 49 ( klassiek)
voor 14/3 is dat 21.8
voor 14/4 is dat 12.25De lage impedantiekant is verbonden met TX van de VNWA en de hoge impedantiekant is voorzien van een potmeter.
Met deze potmeter simuleren we de impedantie van de antenne.
We kunnen een impedantie instellen of regelen voor minimum VSWR en de weerstand meten.
Bij draaien aan de potmeter verschuift dit minimum gebied over de ganse KG band, maar niet met hetzelfde minimum resultaat in waarde en bandbreedte.
We zien dat de beste aanpassing van hogere impedanties (2500Ohm en hoger), het makkelijkst is voor de laagste banden in het KG gebied en niet lukt voor de hogere banden.
Deze groene kernen scoren het beste in het laagste gedeelte van de KG band.
Lagere impedanties (1200Ohm) aanpassen lukt al beter hoger in de band, maar 1200 Ohm is al wel aan de lage kant voor een "long wire"
En "lage" impedanties (500Ohm) aanpassen naar 50Ohm gaat zeer gemakkelijk over de ganse band.
Zulke lage impedantie gaan we echter niet vinden aan het uiteinde van langedraadantennes en moet het transfootje verderop de draad aangesloten worden.
 | ||||
| De schakelaar dient om de winding te onderbreken om de weerstand te kunnen meten. |
 |
| 14/2 windingen |
 |
| 14/3 windingen |
 |
| 14/4 windingen |
Vergelijking 2 ferriet ringkernen:
Amidon FT61 met merkloze FT43
"FT61 heeft een frequentie bereik van 10MHz tot 100MHz"
"FT43 heeft een frequentie bereik van 0.5MHz tot 30MHz"
Ja....??
 |
| Amidon Ferriet 61 |
 |
| Ferriet 43 |
nmm.is Ferriet61 maar een beetje beter op hogere frequenties en véél slechter op de lagere banden.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Metingen op een ferriet ringkern, gekocht op de hambeurs "Dirage 2022" te Diest.
 | |
| L ringkern met 3 windingen. |
AL = 9.52 / 9 = 1.058 (µH/w)
Op het bijgevoegde briefje staat FT-240-43 - € 9.95
AL = 1075
Meten we ook de doorgang S21 in de KG-band met 2 x 2 windingen op 180°:
Deze ferriet ringkern lijkt eerder een 31 ...
Voor verdere ferrietkern toepassingen: zie TAB "Smoorspoeltjes & Common Mode filters. "
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Proeven: Veranderen van L van een ferriet ringkern spoel.
Door een bijkomend magnetisch veld in de ringkern te scheppen, wordt de beschikbare magnetische weg gedeeltelijk ingenomen door het vreemde veld, µ verkleint en het lijkt wel alsof de ringkern dunner wordt.
Hierdoor zal de zelfinductie L van een spoel gewikkeld doorheen de ringkern dalen.
Men kan de ringkern hierdoor zelfs (ongewenst) naar verzadiging toesturen waardoor L minimum wordt.
We creëren het bijkomende veld door een gelijkstroom te sturen doorheen een tweede wikkeling, de regelspoel. Deze wikkeling bestaat uit meerdere windingen om de stroomsterkte te beperken.
Om een ringkern kan men bvb. 12 windingen leggen, waardoor men misschien een te lage L bekomt. Legt men 13 windingen doorheen de ring kern, is L misschien te hoog (kwadratisch!) Met deze methode kan men de L van de spoel met de te grote waarde nauwkeurig regelen op de vereiste L.
Probleem: De spoel waarvan we de L willen veranderen veroorzaakt een HF magnetisch veld in de ringkern en deze op zijn beurt veroorzaakt een HF spanning in de regelspoel. Wanneer de regelspoel aan een voeding aangesloten wordt, sluiten we deze spoel, en hierdoor ook de 5w spoel, geheel of gedeeltelijk HF-kort.
Om o.a. dit te vermijden plaatsen we twee smoorspoeltjes "SM" van bvb. 100µH (= f(freq)) aan de uiteinden van de regelspoel.
Met 5 windingen op een F43 ringkern van 40x27x15mm in parallel met 500pF hebben we resonantie net onder de 80m band.
We laten de stroom in stappen stijgen van 0mA tot 500mA, de L van de 5 windingen spoel zal telkens dalen en we meten vervolgens de verhoogde resonantie frequentie.
Enkele meetresultaten:
 |
| I = 0 mA f = 3.491MHz |
 |
| I = 5mA f = 3.497MHz |
 |
| I = 10 mA f = 3.503MHz |
Met 10mA zitten we onderaan in de 80m band.
 |
| I = 90mA f = 3.593MHz |
 |
| I = 200mA f = 3.792MHz |
Bij 200mA zitten we bovenaan in de 80m band.
 |
| Overzicht van de metingen freq en IZI = f( I ) |
Met 400mA en met 500mA mocht de meting slechts enkele seconden duren, de smoorspoeltjes werden dadelijk veel te heet, de regelspoel had zeker meer windingen mogen hebben.
Het verband tussen de stuurstroom en de frequentie is alles behalve lineair...we bekomen een zeer bekende curve...weet je nog wel ?
Wanneer de stroomsterkte terug naar nul wordt geregeld, zullen we dus niet terug op dezelfde curve terugkeren maar op een wat hoger gelegen curve. Alhoewel de oppervlakte van de hysteresis curve van ferriet relatief smal is, behouden we in de ringkern toch een achterblijvend magnetisch veld.
Door dit remanent veld in de ringkern blijft de frequentie hoger met de gelijkstroom terug op nul.
 |
| freq = f (I) |
 |
| Demo montage met variabele C. |
Opgelet, deze goedkope Chinese variabele condensatoren zijn erg onstabiel! Om ze bruikbaar te maken moeten ze even onder handen worden genomen: zie Home made & tips ON4APZ
| Experiment: Een Colpitts oscillator met DC regelbare L ringkern. | |
 |
| Colpitts oscillator met DC regelbare L ringkern |
Modif:
Voedingspanning werd van 12V met 3mA naar 5V à 6V met 10mA gebracht voor een properder uitgangssignaal.
Ook nog 0.1µF cer over 8V voedingspanning en over de DC regelspanning aansluitingen.
 |
| Verzwakker in serie. |
 |
| I = 75mA |
 |
| I = 460mA |
Nota: Dit oscillator ontwerp is enkel bedoeld om deze proefneming te doen!
 |
| Demo uitvoering van deze Colpitts oscillator. |
Eens te meer, meten is...
Wordt zeer waarschijnlijk verder aangevuld & vervolgd..
 |
| .....iets meer weten. hi (Olieverf schilderij Guido Poupaert 2013) |
Wordt zeer waarschijnlijk verder aangevuld & vervolgd..
