Manyetik Loop Antenimiz İçin Ayarlı Kelebek (Butterfly) Kapasitör Yapalım
Yüksek watt ve voltaja dayanıklı air butterfly kapasitör
For English version click here.
Bildiğiniz gibi özellikle HF cihazlarımız için hem portatif olması hem de kolayca yapılabilmesi açısından Manyetik Loop antenler çokça tercih edilmektedir. Tipik bir manyetik loop anten şu şekildedir:
Buradaki konumuz nasıl manyetik loop anten yapılır onu anlatmak değil, onu daha verimli ve yüksek çıkış gücünde telsizlerimizle kullanmak için gerekli olabilecek yüksek voltaja dayanıklı ayarlı kondansatör diğer adıyla kapasitör nasıl yapılır olacak. Loop antenlerle ilgili detayı iyi bir Türkçe kaynak olan TA4LYL blog sitesinden öğrenebilirsiniz. Buradaki PDF dosyaya da göz atabilirsiniz.
Özellikle amatör telsiz gruplarında çokça gördüğümüz bu tip antenlerle hatta düşük güç QRP cihazlarla binlerce km uzaklıklarla görüşmeler yapıldığını çokça görmüşsünüzdür. Hemen benim gibi bir hevesle ülkemizde her yerde kolayca bulabileceğimiz alüminyum veya bakır birkaç metre çubuk bulup bunu büküp, ucuna da eski radyolardan çıkartılan aşağıdakine benzer ayarlı (varyabl da denir) kapasitörlerden takıp denemeler yapabilirsiniz.
Ancak radyolardan çıkan ayarlı kondansatörler genel olarak alış kabiliyetli olduğundan dinlemede iyi iş çıkarır ama telsizden çıkış yaptığınızda kalitesine göre 1-8 watt arası belki biraz daha fazla güce dayanırlar. Çünkü plaka aralıkları çok dardır. QRP telsizlerde kullanacaksanız veya sadece dinleme amaçlı iş görecektir. Ancak telsiz çıkış gücünü yükselttikçe antene iletilen voltaj yükseldiğinden plakalar arası voltaj atlamaları (ark) yani çıtırtılar duyarsınız. Bu iyi değil tabi.
Peki yüksek watt çıkışlarda çözüm yok mu? Var tabi. Eğer bütçeniz uygunsa vakum tip kapasitörler var onlardan kullanabilirsiniz. 15 bin volta kadar bazıları belki daha fazla dayanıklıdırlar ve verimlidirler. Bu tip kapasitörleri daha çok Rus yapımı göreceksiniz ve gayet başarılılar. Bazıları 20-1000 pF aralığında yüksek değerlere sahip olup, 20 bin volta kadar dayanıklı olduğu belirtilmektedir. Ancak pahalı ve ülkemizde bulmak zor, yurtdışından getirtmek gerekli. Daha az değer aralığına sahip ucuzlar da var ama ucuz olanlar bile 150-200 USD fiyat aralığında.
Bütçemiz de yok ve amacımız ucuz bir loop anten yapmak ise alternatif olarak kendimiz bir ayarlı kapasitör yapabiliriz. Kendimiz yapmak istersek neler gerekli bir bakalım.
Kelebek kondansatör neden daha iyidir?
Yüksek voltaj ve akımlar için aşağıdaki tip dar aralıklı standart tip ayarlı kondansatörlerin kullanılması önerilmez.
Yukarıdaki resimde olduğu gibi seri şekilde yan yana dizayn edilmelerinin nedeni, voltaj değerinin iki katına çıkarılmasıdır. Bunun negatif etkisi ise kapasitans değerinin ikiye bölünmesidir.
Bölünmüş (split) stator kondansatörü için 2 kondansatör bir şaft (mavi) ile seri olarak bağlanır ve ilk çizimdeki kırmızı noktalar kayıp noktalardır.
Sağdaki çizimdeki kelebek kondansatör için 2 kondansatör, rotorlar tarafından seri olarak doğrudan bağlanır ve daha az kayıp verir.
Gerekli malzemeler:
1- Lazer kesim (veya CNC) rotor ve stator plakalar, yani kelebek plakalar
Aslında en önemli parçalar bunlar. Rotor ve stator plakalar farklı şekilde olabilir elbette ama ben aşağıdaki şekilde dizayn edip teknik resmini çizdim. Çünkü lazer kesimciler normal resimden veya el çiziminden plaka kesim yapmıyorlar. İllaki DXF veya DWG tip formatta teknik çizim isterler. Çizimi isterseniz bana mesaj atınız.
Kalınlık ise tavsiyem 1mm veya 1.5 mm.
2- Dişli Gijon saplama (M5-5mm)
3- Spacer (aralık) malzemesi
Plakaların arasında boşluk sağlamak için kullanacağız. Karşılıklı döşeyeceğimiz stator plakalarının arası yüksek voltajda sıkıntı çıkmasın diye ideal aralık olan 5 mm veya 6 mm tavsiye ediliyor. Bunun için muntazam ölçülerde alüminyum tip spacer parçalardan temin etmek en iyisi. Ben ilk yaptıklarımda DIN 6330 Takviyeli M5 ebat somun (6 mm genişlik) koydum aralara ama sonraki yaptıklarımda 6mm düzgün kesilmiş spacer kullandım
Somun ile yapacaksanız somun kalınlığı (resimde m boyutu) en az 4.5-5 mm geniş olanlardan seçin. İnternetten veya nalburlardan alabilirsiniz. Dediğim gibi stator plakalar arası en az 5 mm veya 6 mm olsun. Somun yanında 1 mm lik pullardan da kullanın genişliği ayarlamak için.
Her plaka seti için 5 tane spacer veya somun gerekiyor. Kaç plakalık kapasitör yapacaksanız ona göre adet seçin.
Ayrıca ek olarak 18-20 tane M5 somun ayrıca panelleri sıkıştırmak için gerekli.
4- M5 Somun ve Pul (veya flanşlı somun)
30-35 adet M5 boy somun ve pula ihtiyacınız olacak. Bunun yerine flanşlı somun almanızı öneririm. Hepsi ucuz ve bulması kolay.
5-Kenar Panelleri (Endplate)
İlk yaptığım aşağıda görülen kapasitörde pleksi levhadan kestiğim kenarlıklar yapmıştım ama gijon deliklerini denk getirmek biraz zor oldu. Tıklarsanız videosu açılır.
Bu nedenle ikinci yaptığımda 3D yazıcı ile basılabilen kendi 3D dizaynım kenarlıklar kullandım. 3D yazıcı ile bastırma imkanınız yoksa yukarıda bahsettiğim üzere 3-4mm kalınlıkta pleksi veya benzer bir şey kesip kullanabilirsiniz.
3D yazıcı baskısı için STL dosyası şuradan indirilebilir https://www.thingiverse.com/thing:4573307 veya Cults3d
Opsiyonel - Kilitleme Kelepçeleri (Lock Collar)
Öndeki panelin her iki tarafından merkez gijonu sıkıştırma ve sabitleme yönteminin uygulanması iyi olacaktır. Bu ortasındaki setskur cibvata ile gijona sabitlenerek gijonun ileri geri oynamasını engeller.
Opsiyonel - Planetary Reduction Drive veya Vernier Dial)
Bu parçaların en önemli avantajı çevirme turunu örneğin 6:1 reduction (düşürme) yapması. Yani hassas ayar için normalde biz dış taraftan 6 tur çevirsek iç taraftan sadece 1 tur çevirir.
Öte yandan ortadaki dönen rotorları bağlayan göbek gijonu ileri geri oynamasın diye kenar panelden sabitlemek gerekmektedir. Bunlar ayrıca bu işe de yarar.
Bu sitede gösterilen Planetary Reduction Drives denilen parça kullanmak ama buna benzer bir şey Türkiye’de bulamadım. Ebay ve yabancı satış sitelerinde mevcut.
Kaç tane metal plaka setine ihtiyacınız olacak?
Aslında bu, loop anten boyutlarınız ve istenen HF bandının kombinasyonuna bağlıdır. Kapasite aralığı ihtiyacını belirlemek için https://www.66pacific.com/calculators/small-transmitting-loop-antenna-calculator.aspx sitesindeki hesaplayıcıyı kullanmanızı ve gerekli setler için aşağıdaki tabloya göz atmanızı öneririm.
- https://www.66pacific.com/calculators/capacitor-calculator.aspx
- KI6GD capacitor calculator (exe windows uygulaması) http://www.alexloop.com/capcalc.exe
PLATE SETİ | Kapasitans pF | Maks. Tavsiye Edilen | ||||
(1mm kalınlık) | Aralık | Plaka Uzaklığı | min | maks | Güç | Voltaj |
5 SET | 3mm | 1mm | 58 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm | 39 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm | 29 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm | 1 | 23 | 200+ watt | 7,400 | |
10 SET | 3mm | 1mm | 131 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm | 87 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm | 66 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm | 5 | 53 | 200+ watt | 7,400 | |
15 SET | 3mm | 1mm/0.04″ | 204 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm/0.06″ | 136 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm/0.08″ | 102 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm/0.10″ | 9 | 79 | 200+ watt | 7,400 | |
20 SET | 3mm | 1mm | 277 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm | 185 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm | 139 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm | 12 | 110 | 200+ watt | 7,400 | |
25 SET | 3mm | 1mm | 350 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm | 233 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm | 175 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm | 15 | 136 | 200+ watt | 7,400 | |
30 SET | 3mm | 1mm | 423 | 50 watt | 3,000 | |
4mm | 1.5mm | 282 | 100 watt | 4,300 | ||
5mm | 2mm | 212 | 200 watt | 5,900 | ||
6mm | 2.5mm | 19 | 163 | 200+ watt | 7,400 |
QRP veya sadece dinleme (RX) amaçlı kullanacaksanız ve yüksek kapasitans değerine ihtiyacınız varsa, x4 kat kapasitans elde etmek için paralel kablolama modunda kelebek kondansatör kullanabilirsiniz. (Her iki statoru da kısa devre yapın ve rotor ile statora kablo bağlayın)
Nasıl yapılır?
Adım 1- Öncelikle M5 gijonumuzdan statorları takmak için 4 parça keselim. Ne ebat olacak derseniz ben 20 set plakalık yaptığımda 15 cm’lik ebatlar yeterli oldu, uçtan 2 cm kadar fazla kalıyor. Ayrıca göbek çubuğumuz 5-6 cm kadar biraz daha uzun keselim, çünkü çevirmek için uç takmak lazım, elle tutmak lazım, veya motor takmak da isteyebilirsiniz. İkinci adımda planım motorlu bir sistem zaten.
Adım 2- Kestiğimiz 4 adet gijon rodlara plakaları takacağız.
2 stator çubuğu alın ve çubuğun ucundan 2 cm boşluk bırakarak flanşlı somunları (veya normal somun + pul) takın.
Daha sonra stator plakalarını ve ara parçalarını (spacer veya ara somunları) sırasıyla aşağıdaki resimdeki gibi yerleştirin (stator setlerinin yarısını kullanın) ve flanşlı somunları kullanarak sonuna flanşlı somun ekleyin. Son olarak her iki taraftaki somunları pense yardımıyla sıkın.
Stator plakalarının ve merkez çubuğun ve rotorların diğer tarafı için de aynısını tekrarlayın.
Adım 3- Uç panellerden birini alın ve aşağıdaki resimde görüldüğü gibi alt montaj bölümü dışarıya kalacak şekilde stator çubuklarını yerleştirin. Stator çubuklarını panel ile sabitlemek için pulları ve somunları birlikte kullanın (veya flanşlı somunları kullanabilirsiniz, farketmez)
Adım 4– Orta gijona flanşlı somun üzerine bir normal somun veya statorların atam arası ayarlanacak şekilde yeteri kadar pul takın.
Ardından ortadaki gijonu dikkatlice panelin orta deliğine sokun ve flanşlı bir somun takın, ancak gevşek tutun. Rotor ve stator plakalar bu konumla aynı hizada olmalıdır, ancak diğer tarafı monte ederken buna ince ayar yapacağız.
Diğer taraf paneli için; Somunları+pulları stator çubuklarına takın ve hizalayın. Eğer temin etmişseniz orta çubuğa bir kilit kelepçesi (lock collar) takın ve şimdilik gevşek tutun.
Adım 5- Diğer paneli yerleştirin.
Stator çubuklarına somun+pul veya flanşlı somun takıp her iki taraftan da sıkın.
Diğer kilit kelepçesini orta rotor gijonuna takın ve rotor plakalarını statorlara hizalamak için merkez çubuğu biraz ileri geri hareket ettirebilirsiniz. Ardından, alyan anahtarı kullanarak kilit kelepçelerini her iki taraftan sabitleyin (aşağıdaki kırmızı daireye bakın).
İşte sonuç:
Bitmiş örnek kelebek tip kapasitörler:
TA1LSX kelebek kapasitör plakaları veya kitlerini kullanarak kapasitörler yapan amatörlerin YouTube videoları
- M0MSN Magnetic Loop Capacitor Build https://youtu.be/dXrfOVt8xzU
- M0MSN Mike’s Youtube Channel – The “Capacitor” (Mike loop antenlerinin yanı sıra çok güzel projeler paylaşıyor, onu takip etmeni öneririm)
- M0AWN Chris Gladman’s YouTube Channel (Bir kelebek kapasitör nasıl yapılır video dizisi)
Magnetic Loop Tuner ve Motor Kontollü Sistemler
- Dave‘s (G7IYK) MagLoop Tuner Project https://www.instructables.com/Magnetic-Loop-Antenna-Automated-Tuner/
- EA7HVO‘s Magnetic Loop Controller (for 4 Antennas) https://www.instructables.com/Magnetic-Loop-Controller-for-4-Antennas/
- Loftur‘s (TF3LJ / VE2LJX) Automatically tune a Magnetic Loop Antenna Project
- Jack Purdum’s Magnetic Loop Controller Project https://groups.io/g/SoftwareControlledHamRadio
-
Control a Stepper Motor remotely using WiFi to tune a Magnetic Loop Antenna
- Multifunctional Stepper Motor Driver Control Board to tune capacitor
Bazı önerilen magloop ile ilgili siteler;
- Magnetic Loop Antenna Project https://sites.google.com/site/rcarcs/magnetic-loop
- https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_antenna_magloop.htm
- https://ki5aif.wordpress.com/2019/07/26/capacitor-selection-and-design-for-magloop-antennas/
- https://pa0fri.home.xs4all.nl/
- https://k1fm.us/2014/06/k1fm-mini-magnetic-loop/
- https://www.qsl.net/kp4md/magloophf.htm
Magloop ve Kapasitans Hesaplayıcıları
- VK3CPU Magnetic Loop Calculator
- 66pacific Capacitance Calculator
- 66pacific Small Transmitting Loop Antenna Calculator
- Alexloop Capacitor Calculator
73, TA1LSX