Elektromos csengő építése?

A hagyományos régi csengőkben általában két elektromágnes volt, de létezett olyan, amelyikben csak egy volt. Azok többségében 8 V váltakozófeszültségre készültek, a huzalátmérő kb. 0,3…0,4 mm volt. Te most egyenfeszültségre szeretnél készíteni egyet, így egyszerűbb, mert elegendő figyelembe venni a huzal ellenállását. A tekercsekben megengedhető áramerősség a huzal keresztmetszetétől és az áramsűrűségtől függ:

I=J·A=J·d²π/4

A megengedett áramsűrűség állandó üzem esetén a gyakorlatban 2,5…3 A/mm² szokott lenni. A nagyobb értéknél jobban melegszik a tekercs. A csengő viszont rövid ideig üzemel, ilyenkor nagyobb áramsűrűség engedhető meg. Vegyük azt, hogy a huzal átmérője d=0,3 mm, és az áramsűrűség J=5 A/mm², ekkor a megengedett áram értéke:

I=J·d²π/4=5·0,3²π/4=0,35 A

Az akkumulátor feszültsége U=3,7 V, ebből és az áramból adódik a tekercs ellenállása:

R=U/I=3,7/0,35=10,6 Ω

Ebből pedig kiszámítható a huzal hossza:

l=R·A/ϱ=R·d²π/4ϱ=10,6·0,3²π/4·0,0175=43 m

Egy olyan méretű tekercset kell készíteni, amelynek csévetestén elfér a 0,3 mm-es huzalból 43 m.

A 10 Ah-s akkumulátor 0,35 A terhelés mellett, főleg, hogy a csengő csak szakaszosan működik, sokáig üzemelhet.

Az áramot nem kell szabályozni, egyszerűen egy nyomógombbal sorosan kapcsolva rákötöd az akkumulátorra. Nem kell ferrit mag, lágyvasmag megfelel. Ferritmag csak nagyfrekvencián szükséges, itt viszont egyenfeszültségről van szó. Például egy 6 mm átmérőjű vastengely megfelel.

A következő kérdés az lehet, hogy a 0,3 mm-es huzalból 43 m mekkora csévetesten fér el? Ezt csak próbálgatással lehet meghatározni. Vegyünk egy gyakorlati méretet. A vasmag átmérője 6 mm, a csévetest ennél nagyobb, Db=7 mm belső átmérőjű. A csévetest tekercselhető szélessége 20 mm. A 0,3 mm-es huzal átmérője a zománcszigeteléssel együtt kb. 10% nagyobb, 0,33 mm. Egy sorban elfér 20/0,33=60 menet. Az összes sorok száma legyen 18, így az összes menetszám N=18·60=1080. A 18 soros tekercs magassága m=18·0,33=6 mm. Ebből adódik a tekercs közepes átmérője D=Db+m=7+6=13 mm. Most már kiszámítható mekkora lesz így a huzal hossza és ellenállása.

A huzal hossza:

l=D·π·N=0,013·π·1080=44,1 m

A tekercs ellenállása:

R=4·ϱ·D·π·N/d²·π=4·ϱ·D·N/d²=4·0,0175·0,013·1080/0,3²=10,9 Ω

Ez így megfelelő lenne. Persze nekem sem jött ki egyből, először 20 sorral próbálkoztam, de úgy nagyobb ellenállás adódott, néhány próbálkozás után jutottam erre az eredményre. A meneteket szépen egymás mellé kell tekercselni, az egyes sorok közé – a kis feszültség miatt – nem kell sorszigetelés. Nem kell feltétlen számolni a meneteket, egy sort megszámolsz, az 20 mm tekercsszélesség esetén nagyjából 60 menet lesz, így a 18 sor kb. 1080 menet lesz. Így pedig közelítőleg elérhető a szükséges ellenállás.

A gyakorlatban kb. ilyen méretű tekercsek voltak a csengőkben, ennek alapján át tudod számolni, a neked szükséges méretekre. Ha nagyobb átmérőjű huzalt használsz, akkor nagyobb áram engedhető meg, az csak nagyobb csévetesten fér el, viszont így nagyobb lesz az elektromágnes húzóereje.

A vasmagra legalább néhány sor szigetelőpapírt rá kell tekerni. Elvileg lehetne csévetest nélkül, de ez többsoros tekercsnél házilag nemigen kivitelezhető. Úgy meg tudod csinálni, hogy rátekersz néhány sor papírt szigetelésnek a vasmagra. Aztán kivágsz kicsit erősebb kartonból két kört oldalfalnak. Ezek belső átmérője a vasmag+papírszigetelésnek megfelelő legyen, lehetőleg egy kicsit szoruljon rajta. A külső átmérője meg a tekercs magasságánál kb. 1 mm-rel legyen nagyobb. A példánál maradva, a 6 mm-es tengelyre, ha rátekersz néhány menet papírt, akkor az átmérője kb. 6,5-7 mm lesz. Ekkora legyen az oldalfal belső átmérője. A tekercs magassága 6 mm, ezt 1 mm-rel növelve 7 mm lesz. Így az oldalfal külső átmérője 7+7+7=21 mm lesz. Inkább legyen egy kicsit nagyobb, hogy biztosan elférjen a kellő menetszám. Az oldalfalakat valamilyen erős ragasztóval ráragasztod a vasmagra a példa szerint úgy, hogy a belső széleik között 20 mm legyen. Az egyik oldalfalon alul és felül készítesz egy kis lyukat, azon keresztül kivezethető a huzal, amit érdemes a kivezetéseknél szigetelőcsőbe húzni. Páros sornál ez így jó, páratlan sornál az egyik oldalfalon alul, a másikon felül csinálsz lyukat. A kész tekercsre néhány menet papírt tekersz szigetelésnek. Pontosabban itt nem is a szigetelés a fő feladata, hanem a tekercs mechanikai védelme. A tekercselésnél a sorok szélénél nagyon óvatosan, mert a szélső menetek feszítik az oldalfalakat, így azok a ragasztás ellenére is könnyen lecsúszhatnak. Az oldalfalak elkészíthetők műanyagból (például egy megfelelő méretű gyógyszeres doboz tetejéből) vagy legjobb bakelitből.

Ha iskolai feladat, akkor az előző megoldás a „csináld magad” lenne talán a legjobb.

Régen a gyáriak cséveteste prespánból vagy valami hasonló anyagból készült, aztán később műanyagból. Ha ilyet tudnál szerezni az lenne a legegyszerűbb.

Vagy például szerzel egy nagyobb méretű egyenáramú relét, abból kitermelhető a vasmag a csévetesttel együtt. Viszont nagy valószínűséggel a rajta levő tekercs nem lesz megfelelő, át kell tekercselni.