Como criar grandes indutores (1H) para uso em áudio?

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Estou construindo um amplificador valvulado e decidi adicionar um EQ de 5 canais. Historicamente, os usados ​​nos amplificadores de guitarra eram todos os sistemas de filtro RLC passivos, com grandes indutâncias de 0,5 - 2H para o canal de 80Hz.

Sei que hoje em dia seria menor usar um estilo de amplificador operacional ativo, mas estou fazendo isso como um hobby e quero tentar criar um estilo passivo. Fiquei um pouco surpreso ao descobrir que o Digikey não carrega nenhum indutor pequeno acima de ~ 100mH. Meu palpite é que isso ocorre porque ninguém mais os usa para pequenas aplicações atuais com o advento do DSP ou dos filtros baseados em capacitores ativos.

Algum conselho para criar grandes indutores de 1H com <1mA de corrente que não envolva enrolamento de 300 voltas através de um toróide de 1 "?

Ou alguém sabe como eles foram feitos historicamente, fio realmente fino, eu acho que com muitas voltas?

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Chapeleiro Louco
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Eu tenho muitos desses indutores antigos que eu vesti quando criança. Eles são muito como Tim descreve. Construído basicamente como um transformador, mas com chapas de aço mais finas empilhadas. Pesado. Alguns pesam cerca de um kg, mais ou menos. Também tenho os usados ​​para combinar a impedância da placa com a impedância dos alto-falantes para dirigir os alto-falantes. Também pesado, embora geralmente cerca de meio kg, mais ou menos. Doei caixas (e estou falando de caixas 4'x4'x3 'aqui) de tubos de vácuo que também colecionei para alguns clubes de rádio - cerca de 15 anos atrás. Felizmente, faça bom uso.
58519
Hilmar, preciso de Henrys, não de milliHenrys, então não acho que indutores de crossover funcionem aqui. Boa tentativa embora.
MadHatter
Se você acabar enrolando sozinho e não for toroidal, um enrolador de bobina não é muito difícil de fazer. Em um trabalho anterior, usamos uma mistura de madeira para suportar o peso, a técnica lego para o movimento e uma haste de aço fina para a guia final do fio. Esse era um eletroímã com um intervalo bastante pequeno e alguns milhares de voltas para 1A; muitas formas de núcleo seria mais fácil
Chris H

Respostas:

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O primário de um transformador de potência pequeno é da ordem de 1 H.

A corrente de magnetização para esse transformador é da ordem de 0,35 A, o que significa que sua impedância indutiva é

Z=VI=120 V0.35 A=343 Ω

Isso significa que a indutância deve ser

L=Z2πf=343 Ω6.283260 Hz=0.909 H

Os indutores nessa faixa, para baixas frequências, usam as mesmas técnicas de construção que os transformadores, mas com apenas um enrolamento.

Dave Tweed
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Não considerei laminado de aço. Isso também teria uma indutância efetiva maior por turno? Ainda provavelmente maior que um toróide com uma tonelada de voltas, mas vale a pena considerar.
MadHatter
Sim, muito mais alto que ferrite.
Dave Tweed
@MadHatter, compare uma fonte de comutação PC 300W com um transformador de ferrite toroidal de 1 "que funciona a 50kHz; um transformador similar de 60Hz de laminado de potência de uma TV antiga colorida possui um núcleo de aço de 5 libras. Maior frequência = mais longe da saturação de fluxo = núcleo menor. o laminado incorre rapidamente em perdas por turbilhão à medida que a frequência aumenta; a ferrite não. A permeabilidade dos ferritos é muito menor, porém: aço típico de 5 mH / m, ferrite de 0,08 mH / m MnZn, 60 vezes pior . Tente usar ferrita naquele antigo transformador de TV ., que pesaria 300lbs :) na sua freqüência concepção de 80Hz, o aço é o vencedor claro!
kkm
Pequeno? 0.35A × 120V = 42VAR, dizem que é 20% da potência total (realmente pobre figura), o que sai é 200VA ou aproximadamente 3kg de aço
carloc
Em vez de canibalizar um transformador, você pode simplesmente comprar um indutor da DigiKey .
J ...
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Eles foram enrolados como transformadores, como Dave Tweed mencionou. Mas eles eram de construção específica diferente dos transformadores de potência típicos: as laminações eram mais finas, portanto apresentavam baixa perda nas frequências de áudio e podiam muito bem ter uma lacuna de linearidade.

Pode valer a pena olhar para os transformadores de áudio disponíveis para amplificadores valvulados (como os que Hammond fabrica, disponíveis em www.tubesandmore.com), e apenas usá-los como estão ou retroceder.

Também pode valer a pena investigar usando os maiores núcleos E que você pode encontrar e possivelmente até mesmo abri-los com fita Kapton ou similar (para fazer isso realmente certo, você obtém o terreno de precisão da perna interna, mas estou assumindo que este é um projeto de hobby, não para produção).

TimWescott
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Se você optar por núcleos E, poderá procurar em "núcleos E escancarados por protótipos" ou algo semelhante - acho que a fita Kapton faria isso, mas alguém lá fora, sem dúvida, sabe .
TimWescott 5/09/19
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Núcleos de maconha. O enrolamento estava em uma bobina simples - muito mais fácil que um toróide - e é provável que esteja mais próximo de 3000 do que 300 voltas (de fio muito fino).

A bobina é então encaixada entre dois núcleos de ferrite que estão firmemente presos para praticamente eliminar o espaço de ar. Algumas variantes tinham uma lesma móvel para ajuste fino de alguns por cento, como um transformador de rádio IF.

Os níveis de sinal precisavam ser rigorosamente controlados para limitar a distorção harmônica à medida que o núcleo começava a saturar. (Como nos núcleos de fornecimento de comutação atuais, havia ferritas diferentes com características diferentes, permitindo, por exemplo, menor distorção se você não precisasse dos valores mais altos de indutância específica).

Termo de pesquisa útil: Vinkor era uma das marcas comuns. Posso desenterrar algumas folhas de dados mais tarde ...

Brian Drummond
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Existem muitos materiais disponíveis para a fabricação de transformadores / indutores personalizados. Quando descobri isso, me senti bastante liberado porque finalmente consegui fazer o que precisava.

Na universidade, tínhamos uma máquina antiga para encerrar esses transformadores. Você precisa apenas de algo que gire e conte.

Entendo por que você não deseja personalizar toróides de vento. É uma dor.

Especificamente, você deve entrar nas categorias:

  • Formadores de bobinas (um conjunto de plástico fácil de enrolar (ainda difícil de contar)
  • Núcleos de ferrite (existem muitos diferentes, mas para baixa frequência, você não é muito exigente, acredito. Estes serão fixados à bobina com clipes)
  • Fio magnético. (Escolhido com base na corrente média)
Bonnevie
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Obrigado Bonnevie, eu quero flybacks etc. em núcleos de ferrite, por isso estou familiarizado com a fabricação de transformadores ... O problema é que, se você usa ferrite sem precisar de um núcleo maciço, precisa de muitas voltas, acho que Dave apontou, por este aço de baixa frequência tem um valor de Al muito melhor.
MadHatter
Ah, sim, eu pensei que haveria núcleos de ferrite adequados. É bastante difícil encontrar núcleos de aço sólidos compatíveis com os padrões anteriores da bobina. Eu estou supondo que, para núcleos de aço laminado que não será possível alinhar os 2 pedaços de forma que nenhum espaço de ar é criado ..
Bonnevie
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"Historicamente" talvez não seja o exemplo que você deseja. Historicamente, os amplificadores apresentavam níveis de distorção, ruído e zumbido principal que não aceitamos hoje no rádio infantil mais barato. Além disso, todos os dispositivos elétricos / eletrônicos transmitem ruídos elétricos significativos que seriam captados por outros equipamentos.

Toróides sinuosos nunca são divertidos. No entanto, apenas os toróides podem garantir que sua alta indutância não esteja recebendo ou transmitindo ruído. Este realmente não é o lugar em que você deseja usar atalhos.

Graham
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Isto é para um amplificador de guitarra, não linearidade, segunda e terceira harmônicas, e um pouco de buzz é exatamente o que eu quero.
MadHatter
Estou surpreso ao ler esta resposta de alguém com uma Strat em sua imagem de perfil ...
leftaroundabout
@ MadHatter A parte da guitarra é importante então. As porcas de alta fidelidade também são usadas em amplificadores valvulados, com um objetivo muito diferente em mente. Ainda assim, não descarte os problemas com o zumbido principal e a captação de ruídos dispersos. Pode não parecer muito ruim por si só, mas tente gravar ou tocar com um microfone na frente e você pode ter problemas reais. Como sonora, tive que trabalhar com alguns guitarristas com amplificadores barulhentos, e com um homem que todos disseram que não perceberam o quão ruim era até chegarem ao palco, o que não é um bom momento para encontrar o seu instrumento soa uma porcaria. : /
Graham
@leftaroundabout Gosto de Strats, mas não entendo que os eletrônicos do kit antigo tenham sido bons. Às vezes, dava errado de maneiras interessantes em termos auditivos, mas na maioria das vezes dava errado. Técnicas adequadas de triagem e aterramento e pré-amplificadores de buffer são coisas muito boas.
Graham