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FERRAMENTA – Um modo simples de enrolar bobinas


Figura 1 – Ferramenta pronta para uso.

Figura 1 – Ferramenta pronta para uso.

Desta vez, apresento um modo simples de construir bobinas de fio de cobre esmaltado, muito utilizadas em divisores de frequência de caixas acústicas, os famosos crossovers, como aqueles abordados em um post anterior.

Como não encontrei no comércio local carretéis plásticos adequados para enrolar as bobinas, tive que inventar um jeito de facilitar sua construção, pois eram muitas. Criei uma ferramenta específica para isso, que permite enrolar bobinas de vários tamanhos, de um modo razoavelmente padronizado.

A técnica

Para levar a cabo a construção da ferramenta, o material utilizado é o seguinte:

  • 30 ou 40 cm de madeira roliça, com diâmetro de 19 mm. Por exemplo, uma baqueta de baterista ou um cabo de vassoura. Para utilizar diâmetros maiores, deve-se ajustar as bitolas das junções de PVC;
  • luva soldável e com rosca (adaptador de conexão soldável para rosqueada), 20 mm x 1/2″, em PVC;
  • luva soldável de 20 mm, em PVC;
  • 50 cm de barbante trançado – de preferência sintético (pode ser linha de anzol grossa);
  • fita crepe;
  • cartolina ou papel Kraft grosso;
  • parafusos M4;
  • chapa de fibra plástica ou fenólica, com espessura de 2 mm ou mais – pode ser chapa de fórmica ou placa de circuito impresso.

O conjunto montado fica como na figura 1. O cabo de madeira tem um comprimento maior para permitir que possa ser fixado em uma morsa, de modo a facilitar o serviço de montagem das espiras, pois liberta as mãos.

Numa das extremidades do cabo, mais ou menos a 7 cm, fica presa, definitivamente, a luva (figura 2). Esta peça plástica é colada com cianoacrilato (Super Bonder ou Scotch Bond) a um disco de fenolite, que tem diâmetro interno igual ao cabo (19 mm) e externo de 65 mm. A luva fica parafusada ao cabo de madeira (figura 2).

Nesta peça fixa, há também dois furos inclinados que atravessam o disco, desde a superfície do cabo de madeira até o outro lado, a superfície da luva de PVC, conforme se pode ver nas figuras 2 e 3. Os dois furos foram dispostos diametralmente. Um deles é para o barbante e outro para o começo do fio esmaltado.

Figura 2 – Peça fixa, onde nota-se, além do parafuso, os dois furos que se comunicam com o enrolamento.

Figura 2 – Peça fixa, onde nota-se, além do parafuso, os dois furos que se comunicam com o enrolamento.

Figura 3 – Peça fixa, vista pelo lado que é feito o rolamento. O furo que aparece ali foi feito inclinado, vindo de trás do disco de fenolite.

Figura 3 – Peça fixa, vista pelo lado que é feito o rolamento. O furo que aparece ali foi feito inclinado, vindo de trás do disco de fenolite.

Figura 4 – Peça deslizante, vista pelo lado que faceia o enrolamento.

Figura 4 – Peça deslizante, vista pelo lado que faceia o enrolamento.

Figura 5 – Vista do eixo interno da peça deslizante, onde se nota a fenda para passagem do barbante.

Figura 5 – Vista do eixo interno da peça deslizante, onde se nota a fenda para passagem do barbante.

Outro disco, de mesmo tamanho, é colado à luva soldável e com rosca (que também chamo de adaptador) e formará a peça deslizante. Este adaptador ficou com uma fenda interna, que foi aberta em toda a extensão do eixo, como mostra a figura 4. A fenda tem por função passar sob a peça móvel uma das extremidades do barbante. Nota-se também que a rosca existente na peça foi retirada, para permitir que o diâmetro interno chegasse aos 20mm por todo o seu comprimento. Há também no interior desta peça, uma redução no diâmetro interno, causado por um separador moldado na estrutura, que fica no meio da peça, entre a parte soldável e a rosca. Este separador também foi removido.

Além disso, foram rosqueados na luva móvel 3 parafusos M4 x 10, dispostos de forma triangular, que servem para prender a peça deslizante no momento de enrolar a bobina (figura 5).

Poderia ter sido utilizada uma luva comum para construir a peça móvel, do mesmo modo que foi feito na parte fixa. Mas as roscas para os parafusos M4 poderiam facilmente espanar, por causa da pequena espessura do PVC. Por isto foi escolhida a luva soldável com rosca.

Como enrolar bobinas

Para começar, deve-se calcular o tamanho da bobina, utilizando alguma calculadora disponível na internet, como as das referências [1], [2] e [3].

Após estes cálculos, sabe-se o diâmetro externo da bobina e a sua altura. Prepara-se uma tira de cartolina com a largura igual à altura da bobina. Esta tira deve ter um comprimento mais do que suficiente para ser enrolada no cabo de madeira.

Figura 6 – Ancoramento de uma das extremidades do barbante ou linha de pesca.

Figura 6 – Ancoramento de uma das extremidades do barbante ou linha de pesca.

Figura 7 – Fixação da ferramenta em uma morsa.

Figura 7 – Fixação da ferramenta em uma morsa.

Figura 8 – Enrolamento do barbante e fixação da extremidade com fita crepe.

Figura 8 – Enrolamento do barbante e fixação da extremidade com fita crepe.

Figura 9 – Colocação da cartolina por cima do barbante.

Figura 9 – Colocação da cartolina por cima do barbante.

Coloca-se o barbante por um dos furos e prende-se uma das extremidades à luva com fita crepe, como mostrado na figura 6. Esta extremidade do barbante poderá ser deixada permanentemente nesta posição, pois sempre será utilizada da mesma maneira.

Prende-se a extremidade livre do cabo em uma morsa (ou torno, como alguns chamam). Veja a figura 7.

Enrola-se o barbante, conforme a figura 8, mais ou menos com a largura da tira de cartolina, definida anteriormente. Fixa-se então a cartolina, do modo mostrado na figura 9.

Coloca-se a peça móvel, encostada na cartolina e firma-se os parafusos, como mostram as figuras 10 e 11.

Figura 10 – Colocação da peça móvel. Cuidar a posição da fenda com o barbante – por isso há marcas pretas na peça.

Figura 10 – Colocação da peça móvel. Cuidar a posição da fenda com o barbante – por isso há marcas pretas na peça.

Figura 11 – Aperto dos parafusos, para fixar a peça deslizante.

Figura 11 – Aperto dos parafusos, para fixar a peça deslizante.

Figura 12 – Modo de colocar o fio esmaltado.

Figura 12 – Modo de colocar o fio esmaltado.

Figura 13 - Ancoramento do fio de cobre esmaltado e início do enrolamento.

Figura 13 – Ancoramento do fio de cobre esmaltado e início do enrolamento.

Figura 14 – Afrouxamento dos parafusos para retirada da peça móvel.

Figura 14 – Afrouxamento dos parafusos para retirada da peça móvel.

Figura 15 – Retirada da fita crepe sobre o barbante.

Figura 15 – Retirada da fita crepe sobre o barbante.

Figura 16 – Retirada do barbante, que ficou enrolado por debaixo da cartolina.

Figura 16 – Retirada do barbante, que ficou enrolado por debaixo da cartolina.

Figura 17 – Retirada da bobina.

Figura 17 – Retirada da bobina.

Figura 18 – Bobina pronta, ainda com a cartolina no núcleo.

Figura 18 – Bobina pronta, ainda com a cartolina no núcleo.

Figura 19 – Bobina pronta, mas com espiras soltas.

Figura 19 – Bobina pronta, mas com espiras soltas.

Figura 20 – Bobina pronta, com abraçadeiras para fixação das espiras.

Figura 20 – Bobina pronta, com abraçadeiras para fixação das espiras.

As calculadoras facilitam tanto que também se sabe, além da bitola, o comprimento e o peso do fio que será utilizado na bobina. Pegar o fio de cobre e passá-lo no furo da luva fixa, prender a extremidade com fita crepe e começar a enrolar (figuras 12 e 13). Cuidar para deixar as espiras emparelhadas e justas, pois se estiverem frouxas, tenderão a a desmontar-se na hora de retirar da forma.

Após concluir o enrolamento, cobrir a parte externa com um pouco de de fita crepe, para manter as espiras da bobina no lugar. Desenformar, afrouxando os parafusos da luva móvel (figura 14). Retira-se a peça móvel e puxa-se o barbante, desenrolando-o, conforme definem as figuras 15 e 16. A bobina ficará solta. Entendeu agora o porquê do barbante?

Retirar com cuidado a bobina, soltando antes a fita crepe da outra extremidade do fio, presa ao cabo de madeira (figura 17).

Com a bobina pronta e desenformada, retirar a cartolina que ficou presa no núcleo e amarrar firmemente 3 abraçadeiras tipo “rabo de rato”, como mostram as figuras 18, 19 e 20. Cortar os excessos.

Envernizamento

Este método que utilizamos para enrolar as bobinas as deixa muito frágeis, pois não há carretel. Por isso, o envernizamento delas é essencial, de modo a melhorar sua robustez. Além disso, em qualquer circuito não é aceitável utilizar bobinas com espiras folgadas, pois podem gerar distorções e ruídos.

Para aglutinar as espiras, utiliza-se um verniz especial. É o chamado verniz isolante, de secagem ao ar e encontrado em embalagens de 1 litro ou mais. É o mesmo utilizado pelos técnicos que consertam motores elétricos e transformadores. Nas referências , há um link para ajudar na escolha do melhor tipo, e também de alguns fabricantes – ver [4], [5], [6], [7] e [8].

Escolhe-se um recipiente em que possa caber ao menos uma bobina e que tenha tampa. Colocar uma quantidade de verniz que possa submergir totalmente a bobina no verniz. A figura 21 mostra um recipiente com duas bobinas mergulhadas.

Figura 21 – Recipiente escolhido para mergulhar as bobinas no verniz.

Figura 21 – Recipiente escolhido para mergulhar as bobinas no verniz.

Figura 22 – Bolhas que subiram à superfície, vindo dos espaços vazios na bobina.

Figura 22 – Bolhas que subiram à superfície, vindo dos espaços vazios na bobina.

Figura 23 – Aspecto das bobinas prontas. As quatro da esquerda já estão envernizadas, ao contrário das duas da direita.

Figura 23 – Aspecto das bobinas prontas. As quatro da esquerda já estão envernizadas, ao contrário das duas da direita.

As bolhas que aparecem na figura 22 são causadas pelos espaços vazios entre as espiras, e ficam saindo durante muito tempo depois de mergulhar as bobinas. O ideal é mantê-las algumas horas no recipiente, para que os espaços vazios sejam todos ocupados pelo verniz.

Para evitar que o verniz seque demais, é interessante tampar o recipiente. Quanto mais velho, mais viscoso fica o verniz e mais demora para as bolhas subirem.

Passado o tempo necessário, retirar cada bobina, escorrer o verniz e deixar secar sobre um saco plástico, para não grudar. Pode-se levá-las ao sol, para apressar a secagem.

No meu caso, não adiantou colocar uma fita crepe com a indutância, escrita com caneta de retroprojetor. Quando a fita entrou em contato com o verniz, tudo o que foi escrito ficou totalmente ilegível.

Na figura 23, pode-se ver que as quatro bobinas da esquerda estão envernizadas, ao passo que as duas da direita ainda aguardam o banho de verniz.

Curiosidade

Para quem planeja montar uma bobina de RF, tipo colmeia (honeycomb), tem um excelente artigo de PY2BBS, com um passo a passo, na referência [5]. São bobinas muito interessantes.

Referências

[1] Diyaudio – Calculadora de indutores de núcleo de ar – http://www.diyaudioandvideo.com/Calculator/Inductor/

[2] Barrys Inductor Simulator – Sítio muito prático, mostra visualmente o tamanho da bobina – http://www.coilgun.info/mark2/inductorsim.htm

[3] Shavano Music Online – Bobinas para crossover – http://www.colomar.com/Shavano/inductor_info.html

[4] Isolasil – Informações para escolha de verniz isolante – http://www.isolasil.web277.uni5.net/imagens/guia/Guia%20para%20a%20escolha%20do%20verniz%20isolante.pdf

[5] NASA Vernizes – fabricante nacional de vernizes, não é a NASA Americana… – http://www.nasaisolantes.com.br/paginas.asp?pCodigo=3&pPag=1

[6] São Marco – fabricante de vernizes e fios esmaltados, pertencente à mexicana Xignux – http://www.saomarco.com.br/site/produtos.asp

[7] WEB – Vernizes industriais – http://www.weg.net/br/Produtos-e-Servicos/Tintas-e-Vernizes/Vernizes-Industriais

[8] PY2BBS – Modo de enrolar bobinas de RF tipo honeycomb (colmeia) – http://www.py2bbs.qsl.br/honeycomb.php

\ep/

  1. eliandro
    14 de julho de 2014 às 15:40

    boa tarde amigo qual a maneira mais facil para calcular a quantidad de fio vai numa bobina de audio para alto falantes

  2. samuel
    8 de outubro de 2013 às 17:28

    boa tarde como calcular esta bobina obrigado

    • 9 de outubro de 2013 às 21:59

      Samuel, veja as referências no final do artigo, tem vários links para calculadoras de indutância. Se você ques saber o valor exato, melhor é comprar um multímetro com função de indutímetro.

  1. 15 de janeiro de 2014 às 17:43

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