Praktische toepassing LC-meter
Voor degenen die de LC-meter hebben gebouwd volgen hier wat praktische toepassingen van de LC-meter. Want behalve dat je de meter kunt gebruiken voor het bepalen van de waarde van onbekende spoelen en condensatoren, kan je hem ook gebruiken om de Al waarde van een onbekende ringkern vast te stellen. Handig als je op een radiomarkt loopt.
De eerste praktische tip betreft de bouw van de meter zelf: In het schema is sprake van een spoeltje van 82uH die in het ingangscircuit van de meter toegepast wordt om met de onbekende C een resonantiekring te vormen. Robert PA2RDK merkte op dat zijn LC-meter nauwelijks 47nF wilde meten, terwijl de specs zeggen dat hij veel verder moet kunnen. Mijn redenatie was dat van het gekochte kant-en-klare 82uH spoeltje de Q veel te laag zou zijn. Die spoeltjes worden immers met apenhaar op een weerstandslichaampje gewikkeld en dientengevolge is de ohmse weerstand relatief hoog in vergelijking met de zelfinductie. En dat levert een lage Q op. En het gevolg daar weer van is, dat de oscillator gauw afslaat als hij aan de rand van zijn specificaties bedreven wordt – zoals met grote C's.
Ik bestelde een aantal weken terug een paar zakjes ringkernen bij Amidon in Duitsland. Deze webwinkel claimt geen ondergrens te hanteren voor het sturen van bestellingen: al wil je slechts één ringkern: zij sturen het. Weliswaar tegen 15 euro verzendkosten, maar toch. De keerzijde: je moet ontiegelijk geduld hebben, want snel zijn ze niet. Alleen over het per e-mail opsturen van de proforma factuur deden ze al een week. Afijn, na ruim 4 weken ben ik de gelukkige eigenaar van zakjes met FT50-61, FT37-43 en T37-6 ringkernen, zodat ik wat experimenteervoorraad had voor o.a. de SWR-meter. Robert gebruikte een van de FT37-43 kernen om een nieuwe 82uH spoel te maken. Hiervoor waren 14 windingen met 0,4mm koperdraad nodig; het draad wat we ook voor de Bitx20 gebruiken. Na het toepassen van de nieuwe spoel was zijn ervaring dat de meter sneller calibreerde en bovendien meette het apparaat nu moeiteloos tot 200nF – minstens een factor 4 beter dan met de koopspoel! De Q was dus wel degelijk van belang voor het bereik van de meter. De moeite waard om zelf een betere te wikkelen dus.
Tot zover tip nummer 1. De tweede tip kreeg ik via Berend PD7BS en dat betreft een artikel dat oorspronkelijk door PE1ABR geschreven is voor de Elektor spoelmeter – vergelijkbaar met "onze" LC-meter. Het betreft hier het bepalen van de AL-waarde van een ringkern door bijvoorbeeld een tiental windingen door de kern te halen. Deze AL-waarde is belangrijk als je wilt uitrekenen hoeveel zelfinductie een aantal windingen op een kern precies oplevert.
Formules die hetzelfde in AL-waarde opleveren, zijn de nH-per-winding- en de mH-per-1000-windingen-variant. Persoonlijk vind ik de laatste handiger in gebruik.
N = √ (L / AL), waarbij AL = L / N2 en
L = AL x N2 (L in nanohenry)
N = 1000 x √ (L / AL), waarbij AL = 106 x L / N2
en L = AL x N2 / 106 (L in millihenry)
Wortels en kwadraten geven altijd ‘gebroken’ getallen, m.a.w. je hebt misschien een rekenmachientje nodig.
Behalve bij 102 of √100 en de varianten daarvan. Daar kunnen we handig gebruik van maken!
Wanneer je veel ringkernberekeningen maakt, valt er iets op: de resulterende AL-waarde is bij 10 windingen precies de μH-waarde maal 10, dus met een nulletje erachter. Nemen we als voorbeeld de 26 mm oranjerode 3E25 met een AL waarde van 6420 (TN26/15/10 van Yageo ferroxcube, ex-Philips). Met N=10 krijgen we:
L = AL x N2 / 106 = 0,642 mH = 642 μH
Dus alleen bij 10 windingen is de μH-waarde met een nulletje erachter de AL-waarde.
Wanneer je op radio- of dump-beurzen snel en makkelijk een onbekende ringkern wilt meten met de LC-meter, zou je het handigst een strengetje met 10 draadjes er in één keer door willen halen, met een stekkertje en een busje de constructie doorverbinden, aansluiten en aflezen maar. Dit blijkt in de praktijk te groot te worden, maar een strengetje van 5 draadjes twee keer erdoor halen met een stekkertje en een busje (DIL) eraan blijkt prima te werken (zie tekening en foto). Voor ringen van 20 mm en groter werkt het snel en handig. Voor kleiner en groter materiaal (ferriet-clamps!!) neem je voor de zekerheid toch maar een bosje 0,5-mm-draad mee.
De eigen capaciteit van het bosje draadjes blijkt ook invloed te hebben, hogere C = hogere L-aflezing. Liefst geen flatcable toepassen, maar 5 losse draadjes in een (los) bosje. Ook dan moet je òf herijken, òf 2 à 3 μH aftrekken van de μH-waarde voor het verkrijgen van de juiste AL-waarde (is dus 20 à 30 verschil in AL!!). Ferriet met de allerhoogste toepassingsfrekwentie (nikkel-zink (NiZn) ferriet) en kleine maten (<23 mm) geven een AL-waarde van tussen de 50 en 100. Dat is zo’n beetje de praktische minimum grens, niet voldoende nauwkeurig, maar wel geschikt als indicatie.
Kleine ijzerpoeder-ringen zijn nog lager in AL waarde, dus helaas ook onnauwkeurig met deze methode, maar wel weer handig om ze snel te herkennen. De LC-meter maakt gebruik van een een ‘digitale’ meting (frequentietelling met 100 ms resolutie) die met een bepaalde stapgrootte gaat. De telling loopt dus NIET 1,2,3… netjes naar boven, maar in stapjes <2% van de aanwijs-waarde. Door een nul achter de aangewezen waarde te zetten, wordt de AL-stapresolutie <20% van de eindwaarde. Omdat ringkernen makkelijk 25% kunnen afwijken, mag ook dat niet als schokkend worden ervaren.