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Come molti sapranno la creazione di una coil quando si svapa in meccanico è più complicato rispetto a quando si rigenera per elettronico, questo banalmente perché bisogna trovare la giusta coil che abbia il valore in ohm adatto a generare una potenza che a sua volta produca un flusso termico che la coil stessa, sulla base della superficie di filo utilizzata, possa sopportare. Bisogna quindi tener conto del valore in ohm e della superficie di filo che andrà a scaldarsi, in maniera tale che le due cose siano tra loro compatibili.

Nonostante spesso lo svapo sia questione di prove, tentativi, e gusti personali, qui la matematica può venirci incontro.

Vogliamo trovare la lunghezza di filo L che generi una resistenza che come valore in Ohm e come superficie di filo produca un determinato flusso termico, congeniale al nostro stile di svapo.

Premesse:



  • Sappiamo che W = V2/Ω. A sua volta il valore resistivo (Ω) è dato dalla lunghezza del filo utilizzato (che chiameremo L) per la sua resistività (che chiameremo ῥ), quindi Ω = L*ῥ. Perciò
W=V2/(L*ῥ)

MSP89921gcifeii20107b72000067ebc403egg09g30.gif



  • La superficie totale del filo è data dal prodotto della circonferenza della sua sezione per la lunghezza del filo stesso, quindi S = L*2*πD/2 => S = Lπ*D
  • Il flusso termico (calcolato il milliWatt/mm2 per evitare troppi decimali) equivale a W*1000/S quindi sostituendo con le formule prima citate

F = 1000*V2/(L*ῥLπ*D)

MSP9811h61033c27h5806i00005gcg44i19h0aeahe.gif



Ora facciamo un esempio specifico per poi trarre la formula generica.
Supponiamo un filo 28 ga, e un flusso termico desiderato di 200 mW/mm2.

Andiamo su steam engine, sezione wire wizard, selezioniamo un kanthal 28 ga, gli altri parametri non fanno differenza. Sulla tabella a sinistra troviamo un valore, la resistività del filo, che risulta essere 17,92 Ohm/m , che riportato alla scala adatta diventa 0,01792 Ohm/mm. Ora andiamo sulla sezione "coil wrapping" per sapere il diametro del nostro 28 ga, cioè 0,321 mm.

Riportando i valori nella formula di prima, impostando il flusso termico desiderato, e sapendo che una batteria ha una tensione nominale di 3.7 Volt viene


200=1000*3.72/(L*0.01792*L*π*0.321)

MSP17961ec98hb1700f2gb100003af9ch7d1g7hb2cd.gif

Risolvendo questa semplice equazione si ha che

L = radq[(1000*3.72)/(0.01792*0.321*π*200)]



MSP1017313c964677129fe6e000043i6a1agg7c1a4ig.gif

Il risultato è 61.54 mm.
Cioè se facciamo una coil lunga circa 61-62 mm con un 28 ga avremmo una coil con un valore in ohm e una lunghezza ottimizzati per uno svapo ad un flusso termico di 200 mW/mm2. Ora basta andare su steam engine, sezione coil wrapping, scegliere la punta che più ci piace, scegliere single coil, e andare a modificare il valore resistivo finché la lunghezza del filo non diventi più vicino possibile a 61-62 mm. Nel caso di punta da 2,5 mi dà tra le 5 e le 6 spire. Quindi se uso un 28 ga e faccio 5,5 spire su punta da 2,5 avrò una resistenza perfetta per lo svapo in meccanico a 200 mW/mm2.

La la formula generica è quindi:


L=radq[(1000*3.72)/(ῥDπ*F)]

MSP596019ae5e650if57e1e000058he41gbfb3ec89i.gif

perciò
MSP596419ae5e650if57e1e000025303gcbc98i26id.gif


Dove F è il flusso termico desiderato, è la resistività del filo specifico (che dipende da materiale e spessore, lo trovate, come spiegato prima, su Steam Engine) e D è il diametro del filo.

Ovviamente poi è fondamentale verificare che le nostre batterie ci consentano di svapare in sicurezza a quel valore in ohm, verificando che la corrente di scarica massima della batteria sia superiore a quella richiesta dal sistema, così calcolata: A=Vmax/
Ω
 
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Grazie Alvise, da far imparare a memoria a chi vuole approcciare il meccanico [emoji108] (y)
 

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chiedo qui perché mi pongo il problema che l'app steam engine non mi consente di determinare il target di resistenza in centesimi di ohm, come invece mi consente l'app My Coil, che per questo motivo preferisco usare ... perché in genere con quest'ultima riesco a fare coil da 0,12 0,13 ... 0,15 ecc... mentre con steam engine 0.1 0.2 0.3 ...
 

Alvi

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Non so l'app, ma il sito di Steam Engine sicuramente consente di calcolare la resistenza anche al centesimo di Ohm.
 

James_Dean

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Complimenti e grazie per questa guida. Messa subito in rilievo nella sezione ;)
 
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giangiu75

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Supponiamo un meccanico a 2 batterie in serie, a piena carica avrò sempre e comunque una tensione di lavoro di 8,4 volts giusto? Se in parallelo o single battery invece calcolo 4,2 sempre a piena carica giusto? Se si mi chiedo perché allora si usa fare una media per i calcoli su una tensione di 3,7 volt... Grazie a chi vorrà illuminarmi...
 

Alvi

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Semplicemente perché la tensione delle celle è variabile in base allo stato di carica, è quindi impossibile di conseguenza dare una formula generica con la tensione effettiva, ma si usa, nelle formule generali, utilizzare la cosiddetta tensione nominale, cioè la tensione media durante un processo di scarica continua. Questo perché usare la tensione massima porterebbe scompensi in una direzione, usare quella "minima" (se di minimo si può parlare) porterebbe scompensi nell'altra.
Sta nell'utilizzatore della formula, sulla base del margine di sicurezza che vuole avere, quale tensione utilizzare.

Ti faccio un esempio che può decisamente chiarirti le idee:
Quando voglio calcolare il valore resistivo minimo che posso utilizzare su un tubo molto semplicemente faccio V/I, laddove considero come V la tensione massima erogabile dalle celle (4,2 V, anche se in realtà sotto carico 4,2 non saranno mai) e come I la corrente di scarica massima sopportabile. Questo per essere a posto nel momento di maggior stress per la batteria, e sapendo che con la scarica della stessa la situazione non andrà che migliorando. In questo caso V e I sono direttamente proporzionali (all'aumentare o al diminuire dell'una, aumenta o diminuisce anche l'altra).
Ma se voglio fare la stessa cosa con un circuito elettronico il discorso cambia. Sapendo che P=V*I e quindi I=P/V, notiamo subito che, visto che nei circuiti DC-DC la potenza si conserva (è costante), la tensione e la corrente sono inversamente proporzionali, cioè al calare della tensione aumenta la corrente e viceversa. Il momento di maggior stress delle batterie sarà dunque a batteria quasi scarica, e per mantenermi in regime di sicurezza non utilizzerò più dunque i 4,2 V, ma i 3 V, in maniera tale che, come dicevo prima, se a 3 V sono in regime di sicurezza, lo sarò anche a 3,7 e a 4,2.

Quindi nelle formule darò sempre la tensione nominale, a meno che non sappia già le ragioni per cui tale formula viene utilizzata (se infatti noti nell'ultima riga del primo post, nella formula per verificare che la resistenza sia compatibile con le celle, ho utilizzato i 4,2 V).

Spero sia tutto chiaro ;)
 

giangiu75

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Perfetto, grazie mille! Lo chiedo perché vorrei farmi una box meccanica autocostruita ma userei delle lipo parecchie cazzute, 2 pacchi da 2s messe ciao parallelo, per cui avrei 8,4 a piena carica e la manterrei per parecchio visto la capacità del pacco complessivo (8400mah)....poi le lipo da modellismo sono un altro mondo rispetto alle 18650!
 

Alvi

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La corrente disponibile sarà raddoppiata, così come la capacità. Sapendo che sarà possibile scendere con la resistenza di più rispetto ad un semplice collegamento in serie, se lo farai, dovrai fare attenzione al flusso termico lungo la resistenza e fare delle coil che siano proporzionate, sia in termini di valore resistivo, sia in termini di flusso termico. In tal caso utilizza 8,4 Volt sia per la scarica, sia per il flusso termico (tenendo conto poi che il flusso andrà calando, potrai prendere come valore noto un flusso leggermente più alto del normale).
 

giangiu75

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Ok perfetto, probabilmente vorrei comunque istallare un potenziometro, vedo se ne trovo uno decente che non costi una fortuna... Scusate per gli ot!
 

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