ON1BES Labo 2023 Gedrag van SMD Spoeltjes in het nH gebied |
Back to Home-page |
No EN version - updated september 2023
Als men een filter maakt voor een HF converter of een band-doorlaat filter voor b.v. 0-30 Mhz,
dan bevat die dikwijls spoeltjes in het nH gebied (zie filter schematje hiernaast).
Probleem is dan dat die SMD spoeltjes vrij moeilijk te meten zijn.
Ook bleek bij mij, in de praktijk, dat die commercieel gekochte spoeltjes absoluut niet de juiste waarde hebben, zoals weergegeven op de verpakking.
Op de ferriet SMD spoeltjes, maar ook de andere draadgewonden, staat ook geen waarde gedrukt (ten hoogste soms een gekleurde dot).
Welke waarde hebben ze dan wel ?
De enige manier om dat te weten te komen is om een manier te vinden om de waarde van de spoel te bepalen en/of deze te meten.
Voor de hand ligt het natuurlijk om b.v. een L-C meter te gebruiken, zoals er zovele te vinden zijn op internet..
Maar zo simpel is het niet. De meeste L-C meters die goedkoop verkrijgbaar, of zelf gemaakt zijn, hebben problemen met het meten van heel kleine waarden van spoeltjes (minder dan 1µH), met andere woorden: in het nano gebied.
Het meetpunt van deze meters ligt meestal enkele cm van het inwendige meet-circuit vandaan, zodat de aansluiting naar het uitwendige meetpunt ook reeds als een kleine spoel wordt gezien.
Meetsnoeren gebruiken voor deze kleine spoeltjes is uit den boze, je hebt ook het hand-effect. Het moet mogelijk zijn om deze te meten zonder snoeren.
Vandaar dat er steekpen-adapters moeten gebruikt worden, zoals b.v. in de figuur hieronder.
Links een aantal DIP stekkers met aangesoldeerde SMD's, rechts een paar voor losse, inplugbare SMD's.
Heel wat L-C meters hebben daarom al een soort insteek-connector op de behuizing zitten.
Maar dat is nog niet voldoende. Zelfs na een kalibratie om de meetconnector-afstand te elimineren,
zal er bij de meesten, geen stabiele nul-waarde weergegeven worden.
Deze zal oplopen door de opwarming van het meet-circuit en de omgevings-temperatuur (drift).
De meeste L-C meters werken inwendig met een vrijlopende oscillator rond de 400 à 500 kHz. Men laat inwendig een bekende (ongeveer 82µH) spoel met een bekende condensator van 1000pF oscilleren. Men krijgt zo een resonantie-frequentie F0 die gemeten wordt door een frequentie-meter.
Met het bij-schakelen van een (onbekende) condensator of spoeltje, kan men door het verschil van de frequentie te meten, de waarde van de onbekende C of L berekenen.
Voor de inwendige condensator kan je een temperatuur ongevoelig type nemen, maar voor de inwendige spoel is dat niet mogelijk. Daarom moet deze oscillator-kring voor temperatuur-schommelingen gecompenseerd worden, en dat is heel lastig te doen. Bovendien zal de L-C meter een heel stuk duurder worden.
Er zijn slechts een paar trukjes om deze "drift" van de meetwaarde te compenseren, of "weg" te filteren.
Meter 1 is een Home Made L-C meter met speciale meet-software (meet met integere getal bewerkingen) en kalibreert perfect.
Meter 2 is een automatische nH L-C meter voor heel kleine spoeltjes met automatische kalibratie en drift compensatie.
Meter 3 is een commerciele L-C meter Type LCM-500 (lastig te kalibreren naar nul-waarde, maar doet het wel na enkele keren proberen).
VNA metingen over een groter mmet-gebied worden later nog besproken.
Conclusie van deze metingen :
Enkel bij de 330nH meting komt de automatische meter in de buurt van 330nH. Maar waarschijnlijk zijn de waarden van de spoeltjes die in de gekochte zakjes zitten (per 50) niet juist. Ze hebben dan ook geen enkele opgedrukte waarde. Hoewel we aannemen dat de automatische meter de beste waarde moet geven, zal de VNA meeting hier uitsluitsel moeten geven over de juiste waarden.
Conclusie van deze metingen :
Opnieuw wijken de meetwaarden sterk af van de gewenste waarde. Sommige hebben slechts een heel beperkte opgedrukte waarde, in de vorm van een gekleurde dot. Opnieuw zal de VNA meting uitsluitsel moeten geven over de juiste waarden.
Conclusie van deze metingen :
Zowel de L-C meter als de MLC-500 komen dicht in de buurt van de berekende waarde.
Als we het gemiddelde nemen van telkens beide meet-waarden, zitten we goed in de buurt van de juiste waarde.
Hou er rekening mee, dat de aansluit-draadjes eigenlijk ook deel uitmaken van het spoeltje, en al gauw enkele nH per cm draad toevoegen.
De LCF calculator tool :
Voor de berekeningen gebruik ik LCF calculator. Een zeer simpel, maar doeltreffend programmatje.
De lengte van de spoel (de aaneen gesloten windingen) is van belang , en het aantal windingen, de draaddoorsnede, de diameter van de koker, en de lengte van de aansluitdraadjes.
Te vinden in de download sectie :
Download het in uw Download Folder, en Run het.
Downloads: LCF calculator
on1bes at Scarlet.be
Metingen aan ferriet SMD nH spoeltjes voor HF filters
 |
Probleem is dan dat die SMD spoeltjes vrij moeilijk te meten zijn.
Ook bleek bij mij, in de praktijk, dat die commercieel gekochte spoeltjes absoluut niet de juiste waarde hebben, zoals weergegeven op de verpakking.
Op de ferriet SMD spoeltjes, maar ook de andere draadgewonden, staat ook geen waarde gedrukt (ten hoogste soms een gekleurde dot).
Welke waarde hebben ze dan wel ?
De enige manier om dat te weten te komen is om een manier te vinden om de waarde van de spoel te bepalen en/of deze te meten.
Voor de hand ligt het natuurlijk om b.v. een L-C meter te gebruiken, zoals er zovele te vinden zijn op internet..
Maar zo simpel is het niet. De meeste L-C meters die goedkoop verkrijgbaar, of zelf gemaakt zijn, hebben problemen met het meten van heel kleine waarden van spoeltjes (minder dan 1µH), met andere woorden: in het nano gebied.
Het meetpunt van deze meters ligt meestal enkele cm van het inwendige meet-circuit vandaan, zodat de aansluiting naar het uitwendige meetpunt ook reeds als een kleine spoel wordt gezien.
Meetsnoeren gebruiken voor deze kleine spoeltjes is uit den boze, je hebt ook het hand-effect. Het moet mogelijk zijn om deze te meten zonder snoeren.
Vandaar dat er steekpen-adapters moeten gebruikt worden, zoals b.v. in de figuur hieronder.
Links een aantal DIP stekkers met aangesoldeerde SMD's, rechts een paar voor losse, inplugbare SMD's.
 |
 |
De meeste L-C meters werken inwendig met een vrijlopende oscillator rond de 400 à 500 kHz. Men laat inwendig een bekende (ongeveer 82µH) spoel met een bekende condensator van 1000pF oscilleren. Men krijgt zo een resonantie-frequentie F0 die gemeten wordt door een frequentie-meter.
Met het bij-schakelen van een (onbekende) condensator of spoeltje, kan men door het verschil van de frequentie te meten, de waarde van de onbekende C of L berekenen.
Voor de inwendige condensator kan je een temperatuur ongevoelig type nemen, maar voor de inwendige spoel is dat niet mogelijk. Daarom moet deze oscillator-kring voor temperatuur-schommelingen gecompenseerd worden, en dat is heel lastig te doen. Bovendien zal de L-C meter een heel stuk duurder worden.
Er zijn slechts een paar trukjes om deze "drift" van de meetwaarde te compenseren, of "weg" te filteren.
Gebruikte meetapparatuur :
 |
 |
 |
Meter 1 is een Home Made L-C meter met speciale meet-software (meet met integere getal bewerkingen) en kalibreert perfect.
Meter 2 is een automatische nH L-C meter voor heel kleine spoeltjes met automatische kalibratie en drift compensatie.
Meter 3 is een commerciele L-C meter Type LCM-500 (lastig te kalibreren naar nul-waarde, maar doet het wel na enkele keren proberen).
VNA metingen over een groter mmet-gebied worden later nog besproken.
Gemeten SMD ferriet spoeltjes uit de E12 reeks :
Dit zijn spoeltjes zonder enige markering; verkocht per 50 of 100 stuks in zakjes. Je moet ze dus best zelf nog meten. |
 |
 |
 |
 |
| Sold as 47nH | Sold as 100nH |
Sold as 330nH |
Sold as 680nH |
Sold as 1,0µH |
| L-C meter Home Made : 170nH Automatic L-C Meter : 080nH MLC-500 :....nH |
L-C meter Home Made : 020nH Automatic L-C Meter : 017nH MLC-500 :....nH |
L-C meter Home Made : 170nH Automatic L-C Meter : 277nH MLC-500 : 582nH |
L-C meter Home Made : 680nH Automatic L-C Meter : 578nH MLC-500 :....nH |
L-C meter Home Made : 220nH Automatic L-C Meter : 174nH MLC-500 :....nH |
Enkel bij de 330nH meting komt de automatische meter in de buurt van 330nH. Maar waarschijnlijk zijn de waarden van de spoeltjes die in de gekochte zakjes zitten (per 50) niet juist. Ze hebben dan ook geen enkele opgedrukte waarde. Hoewel we aannemen dat de automatische meter de beste waarde moet geven, zal de VNA meeting hier uitsluitsel moeten geven over de juiste waarden.
Gemeten draadgewonden SMD spoeltjes uit de E12 reeks :
Dit zijn draad-gewonden spoeltjes van een bekend merk. Sommige hebben enkel een gekleurde dot, of niets. |
 |
 |
 |
 |
| Sold as 10nH Black Dot | Sold as 120nH White body | Sold as 330nH Red Dot | Sold as 390nH Brown Dot | Sold as 1µH no marking |
| L-C meter Home Made : 40nH Automatic L-C Meter : 15nH MLC-500 : 31nH |
L-C meter Home Made : 160nH Automatic L-C Meter : 066nH MLC-500 : 122nH |
L-C meter Home Made : 740nH Automatic L-C Meter : 453nH MLC-500 : 577nH |
L-C meter Home Made:1.040nH Automatic L-C Meter : 633nH MLC-500 : 766nH |
L-C meter Home Made:1.420nH Automatic L-C Meter : 941nH MLC-500 : 1.077nH |
Opnieuw wijken de meetwaarden sterk af van de gewenste waarde. Sommige hebben slechts een heel beperkte opgedrukte waarde, in de vorm van een gekleurde dot. Opnieuw zal de VNA meting uitsluitsel moeten geven over de juiste waarden.
Gemeten draadgewonden home-made lucht-spoeltjes op koker van 2,5mm :
Dit zijn eigen draad-gewonden spoeltjes, gemaakt voor een berekende waarde. Voordeel is dat er geen verkeerde waarden gekocht kunnen worden. |
 |
 |
 |
 |
 |
| 3wdgn Ø=0.25 mm L=1.3mm Ø=2.5 mm Berekend : 042nH |
6wdgn Ø=0.25 mm L=2.0mm Ø=2.5 mm Berekend : 099nH |
8wdgn Ø=0.25 mm L=2.5mm Ø=2.5 mm Berekend : 143nH |
10wdgn Ø=0.25 mm L=3.0mm Ø=2.5 mm Berekend : 192nH |
12wdgn Ø=0.25 mm L=3.5mm Ø=2.5 mm Berekend : 260nH |
14wdgn Ø=0.25 mm L=4.5mm Ø=2.5 mm Berekend : 270nH |
| L-C-M Home Made: 50n Autom.L-C Meter : 17n MLC-500 : 38n |
L-C-M Home Made: 100n Autom.L-C Meter : 47n MLC-500 : 110n |
L-C-M Home Made: 160n Autom.L-C Meter : 100n MLC-500 : 158n |
L-C-M Home Made: 200n Autom.L-C Meter : 118n MLC-500 : 212n |
L-C-M Home Made: 260n Autom.L-C Meter : 154n MLC-500 : 263n |
L-C-M Home Made: 320n Autom.L-C Meter : 201n MLC-500 : 314n |
Zowel de L-C meter als de MLC-500 komen dicht in de buurt van de berekende waarde.
Als we het gemiddelde nemen van telkens beide meet-waarden, zitten we goed in de buurt van de juiste waarde.
Hou er rekening mee, dat de aansluit-draadjes eigenlijk ook deel uitmaken van het spoeltje, en al gauw enkele nH per cm draad toevoegen.
De LCF calculator tool :
Voor de berekeningen gebruik ik LCF calculator. Een zeer simpel, maar doeltreffend programmatje.
De lengte van de spoel (de aaneen gesloten windingen) is van belang , en het aantal windingen, de draaddoorsnede, de diameter van de koker, en de lengte van de aansluitdraadjes.
Te vinden in de download sectie :
Download het in uw Download Folder, en Run het.
Downloads: LCF calculator
on1bes at Scarlet.be