Dobór i montaż cewki

Cewka zielona

Cewkę do terapii należy dobierać według następujących kryteriów:

  • wytwarzanego strumienia indukcji,
  • wielkości konstrukcyjnej uwzględniającej gabaryty wybranej części ciała.

Typowe, podstawowe cewki

Podstawowe cewki
Oznaczenie Rezystancja [om] Liczba zwojów   Promień cewki [cm] Średnica drutu [mm] Indukcja w impulsie [uT] Indukcja RMS [uT] Moc RMS [W]
Zielona 50 44 12 0,12 55,3 27,7 1,45
Czerwona 12 79 10 0,3 493 246 6
Żółta (specjalna) 6 13 8 0,15 193 96 12
Pomarańczowa (bez karimaty) 9,4 102/204 10 / 5 0,4 877 / 3500 438/1750 7,6
Niebieska (bez karimaty) 8,6 240 5 0,45 4400 2200 8,4

Indukcja magnetyczna/strumień indukcji

Indukcja magnetyczna wytwarzana przez urządzenie jest regulowana przez zastosowanie odpowiedniej cewki lub zestawu cewek w postaci maty. Cewki można łączyć szeregowo lub równolegle pamiętając, że minimalna rezystancja całkowita nie może być mniejsza niż 6 om.

Biorąc pod uwagę prawo Ohma (I=U/R) teoretyczna stała składowa indukcji magnetycznej w środku cewki podczas impulsu wynika ze wzoru (1):

(1)   Wzór 1

gdzie:

B – Indukcja magnetyczna [T];
µ – przenikalność magnetyczna. Dla powietrza wynosi 4*π *10-7 [H/m]
n – liczba zwojów cewki 
U – Napięcie zasilania cewki uzyskiwane z układu sterującego. W impulsie wynosi 12 [V]
r – promień cewki [m]
R – rezystancja cewki [om]

Schemat1

Każdą cewkę płaską można opisać przez następujące parametry:

  • rezystancja – można zmierzyć multimetrem,
  • średnica drutu miedzianego który posłużył do nawinięcia – zmierzyć suwmiarką,
  • średnica lub promień cewki – do zmierzenia linijką,
  • liczba zwojów – do policzenia z wykorzystaniem lupy i wykałaczki.

 

Przykład 1 (cewka zielona)

Rezystancja cewki o promieniu 12cm wynosi 50om, a liczba zwojów 44. Cewkę nawinięto  drutem miedzianym o średnicy d=0,12mm.

Podstawiając do wzoru (1):

Wzór 2

Indukcja magnetyczna wynosi 55,3 uT (mikro-Tesli) w środku cewki. Mnożąc wynik przez 104 uzyskujemy wynik w Gausach: 0,553 Gs. To są wartości teoretyczne i w rzeczywistości indukcja magnetyczna jest mniejsza. Należy także pamiętać, że pole magnetyczne słabnie z sześcianem odległości od środka cewki do punktu leżącego na jej osi.

 

Uproszczony schemat doboru cewki dla urządzenia free-PEMF

Ponieważ cewka jest zasilana sygnałem prostokątnym o napięciu w impulsie 12 [V] do obliczenia indukcji magnetycznej można zastosować uproszczony wzór (3):

(3)   Wzór 3

d - średnica drutu [mm]

r - promień cewki [cm]

B- indukcja magnetyczna w [uT]

lub wykorzystać poniżą tabelkę:

Tabela 1

Jak widać liczba zwojów n nie ma wpływu na wielkość indukcji B, ponieważ większa liczba zwojów, to większa rezystancja cewki i mniejszy prąd płynący w obwodzie. Należy zwrócić uwagę, że liczba zwojów cewki powinna zapewnić minimalną rezystancję R = 6 [om]. Można posłużyć się poniższymi tabelami w projektowaniu cewki do konkretnej terapii. Im większa liczba zwojów tym mniej urządzenie pobiera energii z akumulatora. Jednak impuls pola elektromagnetycznego narastającego lub opadającego zbocza sygnału wyjściowego będzie odpowiednio słabszy z uwagi na większą indukcyjność cewki.

Tabela 2

Tabela 3

Tabela 4

Przykład 2 (cewka czerwona):

Cewka o rezystancji 12om, o promieniu r=10cm i 79 zwojach i nawinięta drutem d=0,30mm daje w ustabilizowanym impulsie składową stałą indukcji magnetycznej 493 µT. To jest 0,493 mT czyli niespełna 5 Gs.

 

Autor każdą cewkę opisuje dwoma parametrami: Liczba zwojów, rezystancja. Średnica cewki [m] jest łatwo mierzalnym parametrem. W praktyce wygodnie jest stosować następujący wzór:

(4)   Wzór 4

Należy pamiętać, że obliczone wartości są szczytowe (w impulsie). Do wyliczenia wartości skutecznej RMS należy je pomnożyć przez 50% (0,5) ponieważ tyle wynosi wypełnienie impulsu. Oczywiście to są wartości teoretyczne, a faktyczne są niższe o 10-20%.

Składowa indukcji elektromagnetycznej / strumienia indukcji

Indukcja w czasie narastającego i opadającego zbocza impulsu zależy od:

  • Średnicy cewki (im większa tym mniejsza jest indukcja);
  • Szybkości zmiany prądu płynącego przez cewkę, które zależą od: rezystancji cewki, jej indukcyjności i dobroci, napięcia zasilającego, impedancji układu wykonawczego urządzenia, impedancji przewodów.

Z uwagi na wpływ wielu czynników konstrukcyjnych wartość strumienia indukcji należy ustalić empirycznie poprzez pomiar, na przykład z wykorzystaniem oscyloskopu.

Schemat 2

Taki układ pomiarowy wprowadza błąd ponieważ zwiększa opór obwodu, przez co zmniejsza się płynący w nim prąd i, a także zmniejsza napięcie na cewce z uwagi na spadek napięcia na oporniku. Dla cewek o rezystancji 50 om wpraowadzany błąd jest pomijalny. Dla układów o niskiej impendancji (rezystancji dla prądu zmiennego) wprowadzony błąd przez Rpom dochodzi do 20%.

Sposób podłączenia sond do urządzenia.

Sondy pomiarowe

Wynik pomiarów

Pomiary wykonano dla cewki o promieniu r=8cm, rezystancji R=11om, ilości 14 zwojów. Nawinięto ją drutem o średnicy 0,12mm.

Rpom. = 1 [om] (dokładność 5%)

Żółty wykres pokazuje napięcie na Rpom (uosc.)., a niebieski napięcie na zaciskach urządzenia (piny 2 i 4).

Zgodni z prawem Ohma I=U/R.Stąd I=0,690V/1om czyli I=690mA w impulsie.

Częstotliwość generowana przez free-PEMF wynosi w tym wypadku wynosi 11,78Hz

Pomiar2

 

Zbocze opadające sygnału (ujemna polaryzacja). Widać wzbudzenie układu i generowane impulsy o napięciu rzędu 90[V] Pk-Pk (różnica pomiędzy impulsem dodatnim i ujemnym)

Pomiar3

 

Ponieważ między kratkami oscylogramu ustawiony jest czas 40us to impuls narastający trwa około 10us. Aby dokładniej go zmierzyć należy skrócić stałą czasową..

Pomiar1

Na tym wykresie łatwiej zmierzyć czas narastania zbocza. Wynosi z dużą dokładnością około 12us, przy czym

10us do 560[mA] bo Rpom=1[om], a jedna żółta kratka w pionie wskazuje 200[mV].

Pomiar4

 

Instrukcja montażu cewki
Niniejsza instrukcja opisuje nawinięcie i zmontowanie cewki „Zielonej” o promieniu 12 cm składającej się z 44 zwojów drutu o średnicy 0,12mm. Jej rezystancja wynosi około 50 om. Inne cewki nawija się podobnie, przy czym do wybranej średnicy należy skonstruować odpowiedni pad montażowy.
Najlepiej nadaje się do tego sklejka o grubości minimum 30mm i wymiarach 30x30 cm.


1. W pierwszym kroku wyznaczymy miejsca do zamontowania 24 słupków na okręgu równo rozmieszczonych. Dla cewki Zielonej okrąg powinien mieć średnicę 12cm. Będziemy potrzebować ołówek, linijkę o długości 50 cm oraz cyrkiel z ołówkiem. 
Rysujemy dwie przekątne na sklejce, które wyznaczają środek okręgu. Następnie rysujemy okrąg o promieniu 12 cm.

[aktualizacja 2017-07-04]

Na dole strony jest zamieszczony wzór pdf do wykonania pada, który otrzymałem od Krzysztofa. Trzeba wydrukować go na A4, bez skalowania. Korzystamy z szablonu i krok pierwszy jest do pominięcia.

1

Jeśli promień okręgu odznaczymy na jego obwodzie za pomocą cyrkla poczynając od dowolnego punktu na okręgu przecinającego się z przekątną (zielone 1). Otrzymamy 6 punktów na obwodzie. Następnie poczynając od drugiej przekątnej (czerwone 2) zaznaczamy kolejnych 6 punktów.

3

Tak mamy wyznaczone 12 punktów. Znajdujemy odcinek, który odpowiada połowie wycinka obwodu pomiędzy sąsiednimi punktami. W tym celu skorzystamy z metody znanej w geometrii wykreślnej. Ustawiamy cyrkiel na odległość trochę większą niż odległości pomiędzy punktami i rysujemy dwa wycinki okręgów znajdujące się w środkach sąsiednich wyznaczonych już punktów na okręgu (3-1 i 3-2)

4

Przez miejsca przecięcia się obu okręgów prowadzimy prostą. Odcinek pomiędzy miejscem przecięcia się prostej z naszym okręgiem głównym (punkt 4), a sąsiednim punktem na okręgu (1 lub 2') głównym zawiera się 24 razy na okręgu. Odznaczamy go cyrklem na całym okręgu. W ten sposób uzyskaliśmy 24 równo rozłożone punkty na okręgu.

5


2. Wiercimy otwory fi 4,5mm w wyznaczonych miejscach i dodatkowo dwa wewnątrz oraz dwa na zewnątrz okręgu do mocowania kabla.


3. Nabijamy rurką lub spiłowanym przyrządem do wycinania otworów kołki 5m do otworów. Wykorzystujemy kołki 5mm o jak najdłuższych trzpieniach do kołkownicy ręcznej. Powinny wchodzić ciasno. Nie możemy uderzać młotkiem w końcówkę kołka tylko w jego aluminiową podstawę.
Mam gotowy Pad do nawinięcia cewki.

Film przedstawiający jak zbudować cewkę pomarańczową:


1. Nawijamy cewkę na obwodzie padu drutem. Końcówki podwiązujemy wewnątrz okręgu.

Nawinięta cewka


2. Zdrapujemy ostrym nożem do tapet izolacje z drutu w miejscu lutowania (nie odcinamy jeszcze końcówek dowiązanych do słupków wewnątrz cewki).


3. Odizolowujemy końcówki przewodu, cynujemy je i zaczepiamy przewód gumką do słupków na zewnątrz okręgu pada. Podwiązujemy kawałkiem drutu jego środek do jednego ze słupków na okręgu.  Zakładamy koszulki termokurczliwe na końcówki.

Pad2

Pad3


4. Lutujemy przewód do odizolowanych końcówek cewki w taki sposób, aby nie było niepotrzebnego luzu. Następnie zakładamy koszulkę i ją obkurczamy zapalniczką.

Pad-lutowanie

Pad7


5. Odmierzamy około 1m dratwy, zawiązujemy pętelkę, którą zakładamy na jeden ze słupków na okręgu i oplatamy całą cewkę według schematu pokazanego na zdjęciu.

Pad8

Pad9

PAD10

PAD11


6. Po zawiązaniu cewki nie zdejmujemy jej z pada. Tylko zakładamy koszulkę termokurczliwą i nasadkę wtyczki mikrofonowej z drugiej strony. Oczywiście wtyczkę należy przed tą czynnością rozkręcić.


7. Odizolowujemy końcówki przewodu i lutujemy je do zacisku 2 i 4 wtyczki. Zakładamy koszulkę termokurczliwą, obkurczamy i składamy wtyczkę.

Wtyk


8. Jeśli masz multimetr to należy sprawdzić czy cewka ma rezystancję około 50om (dla Zielonej). Końcówki pomiarowe kabla miernika idealnie pasują do otworów wtyczki.


9. Wycinamy z karimat-u odpowiedniej wielkości dwa kwadraty. W przypadku cewki Zielonej to 30x30cm.


10. Karimaty układamy na gazecie, którą mocujemy taśmą malarską do stołu. Tą taśma mocujemy dwie przekątne krawędzie do gazety, tak aby karimat nie wybrzuszał się. Nakładamy klej w sprayu. Ja używam firmy 3M. Można również nałożyć butapren za pomocą pędzla, jednak w tym wypadku należy odczekać, aż klej powierzchniowo podeschnie. Zwróć uwagę, że czas całkowitego schnięcia butaprenu to około 2 tygodnie i dopiero wtedy nasza cewka przestanie intensywnie śmierdzieć. Niezbędną wytrzymałość klejenie uzyska po 24h.


11. Dopiero teraz zdejmujemy cewkę z pada i wklejamy ja równo na jedną z karimat i dociskamy drugą. Przewód powinien wychodzić na rogu ponieważ najdłuższy odcinek przewodu zostanie umocowany przez karimaty i klej pomiędzy nimi. Sklejoną cewkę zdejmujemy z gazety, kładziemy na stole i dociskamy spodnią stroną pada (ma dokładnie rozmiar 30x30cm). Dociskamy pad do stołu. Można na nim postawić duży garnek lub wiadro z wodą lub produktami spożywczymi w workach. Tak pozostawiamy na 24 godziny w przypadku użycia butaprenu lub 20 minut po sklejeniu sprayem 3M.


 

Plik