home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC Electronics Plus 3 / PC Electronics Plus 3.iso / coil01 / coil.doc < prev    next >
Text File  |  1995-09-04  |  5KB  |  150 lines
  1. coil.exe
  2.  
  3. This program computes the electrical self inductance of
  4. various shapes and sizes of air core coils.
  5.  
  6.  
  7.  
  8. Usage:
  9.  
  10. On startup, the following initial menu is displayed:
  11.  
  12.  
  13. Geometry of coil:
  14. 1 Circular solenoidal current sheet
  15. 2 Straight round wire
  16. 3 N-turn circular loop
  17. 4 Circular toroid, circular winding
  18. 5 Multi-layer square solenoid (low precision)
  19. 6 Circular torus ring, rectangular winding
  20. 7 Multi-layer circular solenoid
  21. 8 Single-layer circular solenoid of round wire
  22. 9 Single-layer square solenoid
  23. 10 Wire gauge calculation
  24.  Choose geometry (1) ?
  25.  
  26.  
  27. Select the desired coil geometry from the menu. Enter mean
  28. diameter, length, and thickness of winding, and total number of
  29. turns, as prompted.  The program will display the inductance in
  30. henrys, then loop back for more input.  "Mean diameter" is the
  31. arithmetic average of the inner and outer diameters of the
  32. winding; for a single layer coil it is measured to the center of
  33. the wire.  "Thickness," for a single layer coil, is the
  34. wire diameter (see below for the correction for empty space
  35. in the winding).
  36.  
  37. For each item the previously entered value is displayed in
  38. parentheses and will be kept if you just hit the carriage return
  39. key.
  40.  
  41. Item 10, wire gauge calculation, prompts for the wire gauge
  42. and the dimensions of a rectangular area to be filled.  It
  43. displays the wire diameter and the number of turns that will
  44. fit into the indicated space.
  45.  
  46. The formulas for a multi-layer circular solenoid were obtained
  47. from National Bureau of Standards publications and are very
  48. accurate. They work for arbitrary winding thickness and length. 
  49. A flat spiral disc coil is obtained by setting the length = 0.
  50.  
  51. Also very precise is the NBS formula for a helical solenoid of
  52. round wire.  It models the size of the wire and the nonuniform
  53. current density inside the wire. The only low precision formula
  54. included is the one for a multi-layer square solenoid; it is an
  55. approximation from the CRC handbook.
  56.  
  57. In the case of a single-turn loop or a straight piece of wire, a
  58. skin effect correction is computed.  This requires that you enter
  59. the frequency of operation.  The wire is then assumed to have the
  60. conductivity of copper.
  61.  
  62. If the wire diameter or winding thickness is not explicitly
  63. requested, the coil is modeled as a zero thickness current sheet.
  64. Except for the circular solenoid of round wire, the formulas
  65. assume uniform current density throughout the winding, modified
  66. only when skin effect is included.
  67.  
  68. In the cases that assume uniform current density, there is no
  69. correction for empty space in the winding.  An approximate
  70. correction for close-wound coils is (Rosa, 1906)
  71.  
  72.      dL = 0.00097 d N
  73.  
  74. where d is the mean diameter of the winding, in centimeters, and
  75. N is the total number of turns.  This correction, in microhenrys,
  76. is added to the inductance.
  77.  
  78.  
  79. All calculations assume both the core material and the wire are
  80. non-magnetic.
  81.  
  82.  
  83.  
  84. Files:
  85.  
  86. coil.c         main program for coil calculator
  87. coil.doc       this file
  88. coil.mak       MSDOS makefile
  89. coil.opt       VAX makefile
  90. descrip.mms    VAX makefile
  91. formulae.c     inductance formulas from NBS publications
  92. lyle.h         approximations to Lyle's tables
  93. makefile       Unix makefile
  94. mathl.c        elliptic integrals and other math functions
  95. tables.c       computes tables found in engineering handbooks
  96. tables.ans     result of running tables.c
  97. tables.opt     VAX makefile
  98.  
  99.  
  100. Options:
  101.  
  102. The program may be configured to accept dimensions in either
  103. centimeters or inches.  Define INCHES in coil.c to be 1 for
  104. inches, 0 for centimeters.  This is a compile-time option.
  105.  
  106.  
  107. References:
  108.  
  109. Grover 1918:
  110.   Frederick W. Grover, "Additions to Inductance Formulas,"
  111.   Sci. Pap. #320,  Bulletin of the Bureau of Standards 14, 555-570
  112.  
  113. Grover 1922a:
  114.   Frederick W. Grover, "Tables for the calculation of the
  115.   inductance of circular coils of rectangular cross section," Sci.
  116.   Pap. #455, Scientific Papers of the Bureau of Standards 18,
  117.   451-487 (1922)
  118.  
  119. Grover 1922b:
  120.   Frederick W. Grover, "Formulas and tables for the calculation
  121.   of the inductance of coils of polygonal form," Sci. Pap. #468,
  122.   Scientific Papers of the Bureau of Standards 18, 737-762 (1922)
  123.  
  124. Grover 1946:
  125.   Frederick W. Grover, _Inductance Calculations, Working Formulas
  126.   and Tables_, Van Nostrand, 1946; Dover, 1962
  127.  
  128. Rosa 1906:
  129.   Sci. Pap. #31,  Bulletin of the Bureau of Standards 2, 161
  130.  
  131. Skilling 1948:
  132.   H. H. Skilling, _Fundamentals of Electric Waves_,
  133.   Wiley, 1948, pp 99-101.
  134.  
  135. Snow 1952:
  136.   Chester Snow, "Formulas for Computing Capacitance and Inductance,"
  137.   National Bureau of Standards Circular #544
  138.  
  139. See also the section "Radio Formulae" in _Handbook of
  140. Chemistry and Physics_, Chemical Rubber Publishing Co.,
  141. for toroidal and rectangular coils, loops, straight wire, etc.
  142.  
  143.  
  144.  
  145.  
  146. Program by Steve Moshier
  147. moshier@world.std.com
  148.  
  149. Last rev: December, 1992
  150.