Opticoil 2.3 is the web-based version of a tool for designing and optimising single-layer helical inductors with round wire in the MF- to VHF range, in particular for high-power applications such as loading-, filter- and ATU coils. A design can be made from L/D = 0 (single loop for e.g. magnetic antenna) to almost a straight wire.

It builds on the work of Maxwell, Lorentz, Rosa, Nagaoka, Medhurst and many others. With the advent of the microcomputer Dr. David Knight, Robert Weaver, Alan Payne and many others have made substantial refinements to existing theory.

This tool uses existing theory and publicly available formulas. It reverses the usual calculations "dimensions to self-induction" using a solver that will find a series of possible solutions for a given self-induction or reactance. Thermal calculations are added, based on power dissipation and heat flux.

The results are presented for a wide range of L/D values. In this way, you can adjust your design to available space and temperature / ventilation requirements. Moreover, it gives a one-glance overview of what is possible.

Q=X/R_AC. Calculation of R_AC is sum of R_unwound + R_axial + R_radial according G3RBJ. For comparison, the Q is also calculated from interpolated values from Medhurst's table.

Yellow boxes = input, blue boxes = output.

Typical usage:

1) Design a network with Elsie or LT Spice, and minimise insertion loss. Highest Q = XL/RL for the inductors (and also for the capacitors) gives minimum losses.

2) Use this tool to find number of turns, wire thickness, diameter and length for a given inductance and current load. Result is a design for optimum Q and lowest heat generation due to Ohmic losses.

3) Note that for power applications (>100W or so), capacitors with a dielectric loss of < 0.1% and sufficient current capability (usually silver-mica) are required. Typical disc ('knob') C's have high losses and will get hot at high currents!

No responsibility whatsoever for using this program is assumed. Use at your own risk and peril.

Enjoy, PA2EVR 2016-

Opticoil 2.3 ist eine web-basierende nicht kommerzielle Freeware zum Berechnen und Optimieren einlagiger zylindrischer Runddraht-Luftspulen im MW- bis VHF-Bereich, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen wie Lade- und Filterspulen sowie Spulen für Antennenanpassgeräte.

Die verwendeten Formeln sind der Literatur entnommen. Sie basieren auf mehr als 150 Jahren Erfahrung, anfangend mit Berechnungen von Maxwell, Lorentz, Rosa, Nagaoka, Medhurst u.v.a. Dabei wurden die ursprünglichen Formeln, wo nötig, verbessert und verfeinert; die bekanntesten Autoren sind Dr. David Knight, Robert Weaver, Alan Payne.

Die Software arbeitet als Konvergenzauflöser, wobei die übliche Berechnung einer Spule über "Dimension --> Selbstinduktion" umgedreht wird. Für eine gewünschten Selbstinduktion oder Reaktanz wird eine Reihe von L/D Werten berechnet, anfangend mit dem kleinstmöglichen Wert (Null oder dem Mindestwert einer eng gewickelten Spule) bis etwa L/D = 10 oder höher, wenn gewünscht. Jede Berechnung wird ergänzt mit einer thermischen Berechnung, welche die Endtemperatur wiedergibt. So kann ein Entwurf bis zu seiner Fertigstellung einfach visuell optimiert werden. Der Rechenaufwand wird mithilfe von Multithreading auf alle im Rechner verfügbaren Prozessorkerne aufgeteilt.

Q=X/R_AC. Die R_AC ist die Summe : R_unwound + R_axial + R_radial gemäß G3RBJ. Zur Vergleichung wird Q auch berechnet aus interpolierte Werten der Medhurstschen Tabelle.

Gelbe Felder dienen der Eingabe, blaue Felder stellen Resultate dar.

Typische Anwendung:

1) Entwurf, z.B. mit Elsie oder LTSpice, für ein Netz (z.B. Filter) mit der niedrigsten Einfügedämpfung. Das höchste Q = XL/RL für Spulen (und auch für die Kapazitäten) ergibt minimale Verluste. Um die thermischen Berechnungen durchzuführen, muss die Stromstärke bekannt sein.

2) Jetzt lassen sich die Werte für Windungszahl, Drahtdicke, Abmessungen und maximale Temperatur anhand gegebener Induktivität, Stromstärke und Kühlungsbedingungen einfach optimieren.

3) Beachten Sie, dass für Anwendungen mit Leistungen von >100 W unbedingt Kondensatoren mit dielektrischen Verlusten von < 0.1% und ausreichender Stromleitfähigkeit (üblicherweise Silver-Mica) einzusetzen sind. Die typischen Scheiben- ("Knopf"-)kondensatoren haben höhere Verluste, und können bei höherem Strom sehr heiß werden!

Für dieses Programm wird keinerlei Haftung oder Gewährleistung übernommen. Jede Nutzung erfolgt auf eigene Gefahr!

Viel Spass, PA2EVR 2016-