Ferrietstaaf-VLF-Antenne

Hubie

Special Member

Het idee is van R.Marris G2BZQ en staat in de Elektuur Halfgeleidergids van 1998.
Mijn versie is wat langer en heeft meer ferrietstaven en zodoende wat meer inductie.G2BZQ = 26 mH mijn b(r)ouwsel is bijna 32 mH (31,89 mH om precies te zijn)http://loop-antennas.ceyhunsezenoglu.com/tr/latest/fundamentals/vlf-lf…
De koppelspoel = 440 µH en ik denk dat daar nog wat aan gesleuteld moet worden.G2BZQ zegt "een kartonnen koker over 7,5 centimeter vol wikkelen"
Dat is uiteraard voor zijn spoel van 26 mH.
Mijn vraag is eigenlijk:Hoeveel µH moet mijn koppelspoel zijn om het maximale rendement uit de hoofdspoel te trekken?
Ook de afstand tussen hoofd en koppelspoel lijkt mij wat veel.
Is zo'n opzet uit te rekenen in een "spice model" ??

Voor een koppelspoel gebruik ik vaak 1/4e tot 1/5e van het aantal primaire windingen. Nu is het halve aantal windingen een kwart van die primaire inductie. Bij 1/4e tot 1/5e is de waarde dan in kwadraat dus 1/16e tot 1/25e van de primaire inductie.
Echter de juiste koppeling hangt af van de kringkwaliteit de Q factor.
Hoe vaster je beide spoelen koppelt des te hoger de koppelfactor is.
En die moet precies optimaal zijn.
Je kan ook voor die koppelspoel 1/6e tot 1/8e van het aantal primaire windingen nemen.
De zelfinductie van de koppelspoel wordt dan 8^2 is 1/64e van de primaire inductie, dat is bij jouw 32000/64=500 micro Henry.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.
Hubie

Special Member

OK,bedankt Martin,de koppelspoel moet dus groter worden volgens jou berekening.Ik ga eens kijken voor een kartonnen koker(WC of keukenrol) die ik over de spoel kan schuiven en dan nog eens gaan meten.

Ik ben nog vergeten te zeggen dat die koppelspoel over de ferrietstaaf gaat, daardoor de zelfinductie van die koppelspoel tevens groter wordt als zonder ferrietstaaf.
Daarom kun je de zelfinductie van die koppelspoel beter opmeten met een zelfinductie (LC) meter.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Hallo Hubie,

Ik zeg het maar even maar als je de ruimte hebt om een raamantenne te plaatsen zou ik daarvoor gaan want het verschil met een ferrietantenne is toch groot, zie mijn experiment : https://youtu.be/8hc7kCZAGL0

Wat betreft de koppeling met de resonantiekring heb ik de volgende afbeelding:

Bij het linker plaatje zie je de resonantie frequentie van de kring.
B1 is de piek heel scherp eigenlijk is dat onder koppeling.
Bij kromme H1 is die koppeling te sterk de bandbreedte van de kring neemt toe en de Q neemt af.
Daartussen in zie je E1 die is precies goed, de bandbreedte is nog steeds scherp en niet te breed, hier is koppelfactor precies goed.
Hier een foto van mijn middengolf loop.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

@MartinV: dat plaatje hoort bij bandfilters. De invloed van de grootte en koppeling van de koppelspoel zoals Hubie vraagt is anders.

Afhankelijk van waar je koppelspoel mee belast (een ontvanger of versterker met een breedbandige ingang of een afgestemde kring; in dat laatste geval KAN het een bandfilter worden). Voor een ohmse ingang geldt, dat de Q-factor en daarmee de selectiviteit worden beïnvloed. En de gevoeligheid.

Juiste aanpassing zou ik in dit geval proefondervindelijk doen.

Hi Hubbie,

Het ligt er een beetje aan wat je wil, en wat je belasting is.
De meeste ontvangers zijn geen 50 Ω
Stel eens je haalt een Q van 1000.
Dan heb je op 17.2 kHz een -3dB bandbreedte van 17200/1000 is 17 Hz.
Als je door temperatuurverandering een kleine verschuiving van de resonantie frequentie krijgt heeft dat grote invloed op de signaalsterkte.
Wil je dat wel?
Als je een hoge Q wil, zou het ook kunnen zijn dat Litze draad helpt.
Waar ga je de antenne neerzetten. Op enige afstand van je ontvanger?
Kijk eens of je Lan kabel kan gebruiken . Goedkoop en heel goed. Iets van 130 Ω. Balun gebruiken! Weinig common mode rommel.
Hier een link over antennes van dit type.
https://www.antiqueradios.com/forums/viewtopic.php?f=12&t=244138.
Over het ferriet. Er wordt over 61 mix gesproken. Deze is voor frequenties tussen 10 en 80 MHz. Lage mu
Fair-rite is de belangrijkste fabrikant van ferriet. Amidon is een handelsnaam van Fair-rite.
Onlangs heb ik een tweetal staven uit Bulgarije gekocht. 20 cm lang 10 mm rond. Mu onbekend. Ik zal ze eens testen.
Heb jij 16 November SAQ Grimeton nog gehoord op 17,2 kHz?

Groet,
Henk

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 21 november 2022 00:29:43 schreef Martin V:
Nu is het halve aantal windingen een kwart van die primaire inductie.

Alleen als de lengte gelijk blijft. En dat is hier niet zo: de koppelspoel is korter dan de hoofdspoel.
Als het aantal windingen per cm gelijk blijft, dan gaat de zelfinductie bij niet ál te korte spoelen ruwweg evenredig met het aantal windingen.

Het bandfilterplaatje hoort alleen bij bandfilters, dus bij afgestemde primaire én afgestemde secundaire, zoals al gezegd.

--

Op 21 november 2022 00:10:07 schreef Hubie:
Mijn vraag is eigenlijk:Hoeveel µH moet mijn koppelspoel zijn om het maximale rendement uit de hoofdspoel te trekken?

Uiteraard is dat in spice mooi te bekijken.
Je moet dan echter wel een paar waarden al weten, waaronder de echte Q, en de koppelfactor tussen de hoofd- en koppelspoel.
Voor een koppelspoel zoals op het plaatje zal die ergens rond 0,5 liggen.
Met een koppelspoel helemaal aan het einde van de spoel wordt dat 0,2 à 0,3 (dat heb jij hier niet, maar om een idee te geven).

Stel dat je wilt luisteren op 17,2 kHz. Als de ontvanger wél 50 ohm zou zijn, en je werkt met een Q van 100, zodat de equivalente parallelweerstand van de 'losse' kring ca. 350 kΩ zou zijn, zou je (bij die k van 0,5) vermogensaanpassing hebben met een koppelspoel van - schrik niet - 18,5 µH. De belaste Q is dan natuurlijk 50 geworden.

Wil je het echt weten, dan kun je de k bepalen door hoofd- en koppelspoel in serie te zetten en dan de zelfinductie te meten; daarna nog een keer met de koppelspoel andersom in serie gezet. Verder heb je zelfinductie van alleen de hoofdspoel nodig; die heb je al.

Sneller gaat het waarschijnlijk door gewoon een zootje draad om de hoofdspoel te gooien, te luisteren naar een toongenerator ergens in de buurt, en dan er wat draad bij of af te doen en het verschil te beoordelen.
Iets anders is dat de signalen nu ook weer niet zó klein zijn; het zijn flinke ferrietstaven. En anders is een gewone microfoonversterkerschakeling met een net torretje al ruisarm zát om alles boven de ontvangerruis uit te tillen.

Op zolder heb ik op de hoeken van een deur spijkertjes geslagen, en daaromheen tien windingen koperdraad gelegd. SAQ komt daar zó hard uit dat mijn zoon de signalen rechtstreeks kan horen (zijn oren doen het nog daar) als we dat raam op de dynamische pickup-ingang van een oude versterker aansluiten. (En nee, ik woon niet in Halland, maar in Holland. :))

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

SAQ hoorbaar.....

@FET: een raam van 2 vierkante meter, een Q van 200, aantal windingen 25 (vrije interpretatie van de tekst). Veldsterkte ca. 100 uV/m en effectieve hoogte etc. komt daar 350 microvolt van af. Goede hoofdtelefoon en heel goede oren!

Wel een idee, die loop antenne op een draaiende deur!

Frederick E. Terman

Honourable Member

Ja toch? Geen raamantenne, maar nu eens een deur-antenne.
Door draaien kon ik een fluitje uit de cv-ketel mooi in de nul krijgen.

In Fasthenry kunnen we trouwens spoel en koppelspoel wel berekenen, als we de maten en aantal windingen weten. Dat zou een leuke oefening zijn.
(Met Coilgen bakken we snel een model; voor zover die site alléén niet al voldoende is!)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
TinusTech

Golden Member

Op 21 november 2022 21:37:56 schreef Brightnoise:
SAQ hoorbaar.....

@FET: een raam van 2 vierkante meter, een Q van 200, aantal windingen 25 (vrije interpretatie van de tekst). Veldsterkte ca. 100 uV/m en effectieve hoogte etc. komt daar 350 microvolt van af. Goede hoofdtelefoon en heel goede oren!
Wel een idee, die loop antenne op een draaiende deur!

Goed lezen, FET gebruikt wel een versterker....

Ik heb ooit zoïets gedaan met een loop aan een microfoonversterker Ging prima, wel oppassen voor oversturing door signalen elders in de band. (bijvoorbeeld indertijd lijnfrequentie van beeldbuis TV's)

.... rechtstreeks..... (?)
Definitie rechtstreeks.

Zonder conversie (dat zal het wel zijn: na versterking en zonder frequentieconversie).

[Bericht gewijzigd door Brightnoise op 22 november 2022 16:58:00 (69%)

rechtstreeks via een resonantie kring?

Zou het niet beter zijn om 17kHz omhoog te mengen naar 4017kHz en dan verder te versterken en detecteren?

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.
Hubie

Special Member

Iedereen bedankt voor de reacties.
@murphy,zo'n loop werkt idd een stuk beter,in mijn vorige huis(waar ik veel meer ruimte had) gebruikte ik ook een loop.Nu zou ik alleen op zolder een loop kwijt kunnen en dan met afstandbediening en servo of stappenmotors moeten werken.
@camino 1,nee helaas,ik heb de SAQ uitzending gemist,de VLF antenne was nog niet klaar.Heb het wel bekeken op youtube.
@FET:Het aantal windingen tellen is niet te doen.Ik kan wel kijken hoeveel windingen er in een centimeter spoel gaan natuurlijk en dan de spoel opmeten maar daar komt uiteraard geen exact getal uit.
Deurantenne:Die ken ik uit het boek "Stealth Amateur Radio" niet op een deur maar op een wand.Hoewel,een meter of dertig draad aan de wand is niet erg "Stealth" ;-)
Ik denk dat ik eerst een eenvoudig microfoon versterkertje aan de antenne gaat hangen,kijken wat daar uitkomt.

Frederick E. Terman

Honourable Member

@FET:Het aantal windingen tellen is niet te doen.

Met 32 mH zal dat wel niet, inderdaad; laat dat tellen maar zitten. Bovendien zouden we dan nog met de invloed van het ferriet zitten, die op de hoofdspoel sterker werkt dan op de koppelspoel.

Maar als je de maten van de spoelen kunt geven, en als dubbelcheck ook de gemeten zelfinducties (hoofdspoel hebben we al; koppelspoel, serie in fase, serie uit fase), dan zou dat een boel interessante oefengetallen opleveren.

--
'Rechtstreeks' = inderdaad 'zonder frequentieconversie'; dus luisteren naar 17,2 kHz audio uit een luidspreker. Oef.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Hubie

Special Member

Ok FET,ik ga morgen alles nog eens nameten en noteren.
Wordt vervolgd...

Hubie

Special Member

@FET:Ik heb het e.e.a.opgemeten.
De koppelspoel is op een 80 mm lang stuk PVC pijp gewikkeld.De (buiten)diameter van de PVC pijp = 50 mm.De lengte van die wikkeling =46 mm en is gemaakt van koper-lakdraad van 0,5 mm strak naast elkaar gewikkeld.

De hoofdspoel is op een 40 mm pijp gemaakt en is exact 370 mm lang,ook met 0,5 mm draad.

Met de ferrietstaven in de PVC pijp meet ik 32,72 mH.
Als ik de ferrietstaven eruit trek meet ik nog maar 1,372 mH

Heb ook 3 metingen aan de koppelspoel gedaan (met de ferrietstaven in de hoofdspoel)
Linkerpositie= 569 µH Middenpositie= 393.3 µH Rechterpositie= 597 µH

Frederick E. Terman

Honourable Member

Hé, grappig dat de zelfinductie van de koppelspoel in het midden zoveel kleiner is dan aan de uiteinden. Dat had ik niet verwacht: in het midden ziet hij toch 'meer ferriet' dan aan de uiteinden?
Hoe is dat zonder ferriet?

Om de koppelfactor uit metingen te berekenen, zou je de zelfinductie nog moeten meten van 1) hoofdspoel en koppelspoel in serie, en 2) nogmaals hoofdspoel en koppelspoel in serie, maar met de koppelspoel andersom.
Heb je heel veel tijd, dan zou je dat weer kunnen doen met a) de koppelspoel in het midden, en b) aan het uiteinde. :)

Weet je toevallig de meetfrequentie van je zelfinductiemeter?

Zulke metingen zijn interessant om eens een paar 'koppelfactor uit afmetingen'-formules en dergelijke mee te testen, en dat ga ik ook doen!

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
echtepino

Golden Member

Wat een schitterend b(r)ouwsel!!
Ben jij bekend met de VLF-ELF-LF groep op Facebook?
https://www.facebook.com/groups/VLF.ULF.ELF

Daar zijn ze zeker ook geïnteresseerd in jouw ervaringen en kunnen zeker ook helpen bij de ontwikkeling.

Word lid van de Benelux DX Club
Hubie

Special Member

@echtepino,Hebben julie ook een website i.p.v. facebook?
Facebook heb ik al een paar jaar in de ban gedaan.

@FET:dat er in het midden van de spoel minder inductie is dan aan de linkerkant en rechterkant is te verklaren.Links en rechts zitten 7 stuks NOS Philips ferrietstaven.In het midden aangevuld met ferrietstaven van onbekende herkomst uit de junkbox.Dat is waarschijnlijk ferriet met een andere samenstelling.

Ik heb nog even gemeten met de spoelen in serie,koppelspoel in fase en koppelspoel uit fase.Daar kwam het volgende uit: 45,52 mH bij 23192 Hz en 23,70 mH(foto 1) bij 31948 Hz (foto 2)

De inductie van de koppelspoel links-midden-rechts had je al maar ik heb nu ook de frequentie gemeten.Dat danst wat op en neer bij het meten maar is ongeveer. Spoel links = 197172 Hz spoel middenpositie = 233440 Hz spoel rechts = 194168 Hz
Alles is gemeten met de ferrietstaven in de pvc pijp,ik heb hem niet meer opengemaakt.

mel

Golden Member

Hoe kom jij aan die ferrietstaven?die zijn volgens mij net zo zeldzaam als de steen der wijzen :P

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..
Hubie

Special Member

@mel,ik kocht ooit een doos vol in Rosmalen,splinterNOS maar voor deze VLF antenne kwam ik er tekort en moest ik een greep in de junkbox doen.

Frederick E. Terman

Honourable Member

@Hubie dank je voor de interessante meetwaarden.
Ik moet zeggen dat ik er niet helemaal uit kom wat de koppelfactor betreft.

Als het luchtspoelen zouden zijn, zou louter uit de vormen een koppelfactor van ca. k = 0,35 komen.
(Met jouw gemeten 'luchtwaarde' van 1,372 mH voor L1 zouden daar trouwens ca. 572 windingen op moeten zitten, en als L2 met dezelfde spoed is gewikkeld (en dat zal wel), dan zou die (in lucht) ca. 0,184 mH zijn.)

Door het ferriet zal k wel wat groter zijn; vandaar de metingen.
Voor spoelen in serie geldt L = L1 + L2 ± 2M. Die getallen heb je, en als ik die van elkaar aftrek, krijgen we dus 4M = 45,52 − 23,70 = 21,82, dus M = 5,455 mH.

De koppelfactor is k = M/√ (L1×L2). Er komt:
k = 5,455/√ (31,89 × 0,440) = 1,46 (waarden van 21 november); of
k = 5,455/√ (32,72 × 0,393) = 1,52 (waarden van 23 november).

Dat berekende k-waarden verschillen is op zich geen ramp. Maar ze zijn niet alleen onverwacht groot vergeleken met 0,35 - ze zijn zelfs veel groter dan 1, wat natuurlijk onmogelijk is.
Er gaat dus ergens iets fout. Als ik ervan uitga dat je correct gemeten hebt, dan moet het hem in de parasitaire capaciteit zitten - maar de frequentie is laag, en zó'n groot effect is wel raar.
Wie zet even een stelsel van vergelijkingen op, waaruit de juiste L1, L2, M en de diverse Cparasitair rollen? ;)

--
Ik weet niet precies waar je frequenties vandaan komen, maar als ik ze vergelijk met de bijbehorende spoelwaarde, dan kan ik steeds een capaciteit uitrekenen. Dan komt er:

L1+L2+2M: 1,035 nF
L1+L2−2M: 1,047 nF
L2 (0,440 mH): 1,056 nF

L2 (0,393 mH): 1,182 nF
L2-links: 1,145 nF
L2-rechts: 1,125 nF

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org