Vapez.fr - impariamo a farci le nostre coil

Rici
Da Rici in Sistemi di alimentazione,
PREMESSA Progettare e realizzare una resistenza (coil) per i nostri atomizzatori rigenerabili, richiede oltre che la manualità per poterlo fare, una sorte di “cognizione di causa” su cosa si vuol ottenere e su come potremmo ottenerlo.

Capita spesso, fin troppo spesso, che qui al forum vengano richieste informazioni su come eseguire una coil, intuendo da subito che chi lo chiede non ha nessuna o poca dimestichezza sull'argomento.
Purtroppo in molti casi, si palesa neppure la voglia di far sue un minimo di basi per rendersi in parte autonomi.
Spesso le richieste sono del tipo: “ho questo filo, quante spire su che diametro?”, avuta la risposta, un bel ciao e arrivederci alla prossima coil.
Questa guida nasce senza pretese di cambiare certi mal costumi, ma con il solo scopo di illustrare il funzionamento di un calcolatore on-line (disponibile anche in APP), nello specifico si parla di Vapez.fr, un calcolatore semplice e intuitivo che non prevede l'utilizzo di fili compositi e mette a disposizione un limitato numero di informazioni sulla coil che andremmo a realizzare.
Inizialmente ero partito con l'intenzione di illustrate in modo veloce e semplice il solo funzionamento del calcolatore, poi non ho potuto fare a meno di farcirlo con alcuni dei concetti o teorie che fanno parte di questo tema, tanto è che questa guida potrebbe apparire come pesante e poco fruibile per chi si approccia per la prima volta su questo campo.
Il mio scritto non è certo materia di studio per i vecchi vapers e nemmeno per giovani intraprendenti, un lavoretto umile per vapers umili alle prime armi che vogliono rendersi autonomi sulla rigenerazione.
☺️ Mi vien da sorridere a pensare a quei dinosauri rimasti qui al forum che all'alba dello svapo un calcolatore nemmeno ce l'avevano, tanto di cappello.


  INTRODUZIONE La resistenza che andremmo a creare per il nostro atomizzatore, che nella quasi totalità dei casi è a forma di bobina, ha la funzione di convertire l'energia elettrica fornita dalla batteria in calore, e tramite il contatto con il veicolatone del liquido (cotone, wick, mesh) trasferire questo calore al liquido in modo che evapori.
Il calcolatore non è altro che uno strumento pratico che permette al vaper di progettare la propria coil senza commettere grossolani errori, lo stesso vaper deve però avere una buona idea di partenza su che tipo di coil inserire nell'atomizzatore.
Faccio un esempio banale ma efficace, devo progettare una coil per un tiro di guancia su un kayfun mini v3, dovrò pur sapere che non posso spingere questo atom ad esempio a 35W per un tiro di guancia; dovrò pur sapere che una resistenza di diametro interno da 3,5mm non è funzionale in base alle dimensioni del deck del kayfun; come del resto un filo di diametro da 0,64mm (22ga) non può essere bloccato dalle viti in dotazione sul deck.
Ha senso fare una coil da 1,2ohm su un goon? VAPEZ.FR Link on-line : http://vapez.fr/tools/coil/
APP per smartphone con Android: https://play.google.com/store/apps/details?id=net.itech.coilcalculator
Oppure cercate l' app MicroCoil Calculator tramite le funzioni del vostro telefonino.

Il CALCOLATORE

[1] In questo menù a tendina avrete la possibilità di scegliere il tipo di filo e la sua forma con il quale intendete realizzare la vostra coil.

  Kanthal A1 : lega di sezione circolare composta da ferro, cromo e alluminio.Kanthal A1 – Plat : lega di sezione piatta come un nastro (ribbon) i suoi valori geometrici sono altezza e larghezza espressi in millimetri, la misura più grande in genere si riferisce alla larghezza, quella più piccola all'altezza (es. 0,5x0,1). Kanthal D : lega di sezione circolare composto da ferro, cromo e alluminio in percentuali diverse dal più noto kanthal A1, questa lega è leggermente meno resistiva del più usato Kanthal A1 e leggermente più reattiva, le differenze restano comunque minime. NiChrome : si tratta della lega conosciuta come Ni80, composta da un 80% di nickel e il restante in chromo, come resistività e reattività è considerata una via di mezzo tra il Kanthal A1 e l'acciaio SS316L.Inox 316L : anch'esso una lega, conosciuto come acciaio inossidabile, resistente alla corrosione, bassa resistività elettrica. Bakero: filo flat o ribbon, introvabile e con pochi o nessun dato reale sulle specifica, pare sia un filo che deriva dalle filippine, dovrebbe trattarsi di una lega che contiene il platino il quale ha una alto punto di fusione, tuttavia il calcolatore lo vede come un normale ribbon in kanthal. Fettuccine : ovvero il classico filo appiattito come un nastro dove andremmo ad impostare larghezza e altezza e la sua resistività, conosciuto come ribbon. Classico filo roud a sezione circolare.


Il ribbon
[2] In questo campo troviamo il valore della resistività del materiale, il quale cambia in automatico al variare del materiale impostato sul campo [1], la resistività sarebbe la capacità di un dato corpo, quindi la sua dimensione e il materiale di cui è composto, nell'opporre resistenza al passaggio di scariche elettriche, tale valore è espresso in Ω mm²/m , un valore che rappresenta la resistenza di uno spezzone di quel materiale lungo un metro la cui superficie di sezione sia di 1 mm².
Il valore presente su questo campo può essere modificato manualmente, questo ci permette di inserire le resistività di materiali diversi da quelli presenti sul menù a tendina sul campo [1], ad esempio se sul menù a tendina del campo [1] lasciamo impostato il materiale kanthal e poi sul campo [2] cancelliamo il valore 1,45 e lo sostituiamo con 1,11 avremmo dei risultati inerenti al Nichrome 60, dove 1,11 è appunto la sua resistività.
Se cambiamo manualmente il valore sul campo [2] ricordiamo che questo rimarrà in memoria in corrispondenza del materiale scelto sul menù a tendina, per tornare alle impostazioni di default occorre reimmettere il valore iniziale o fare un aggiornamento della pagina.
Se pensiamo di progettare una coil di 1 ohm e questa coil deve avere un determinato diametro ed una larghezza ben definita, considerando appunto le dimensione del deck dove sarà inserita, la resistività del materiale ha un ruolo molto importante.

Qui sotto una tabellina dei valori di resistività dei materiali più usati. Kanthal A1 => 1,45 Ω mm2/m
Kanthal A =>  1,39 Ω mm2/m
Kanthal D =>  1,35 Ω mm2/m
Nichrome 60 ( Ni 60%, Cr 15%, Fe 25%)  =>  1,11 Ω mm2/m
Nichrome 80 (Ni 80%, Cr 10%) =>  1,09 Ω mm2/m
Nichrome 90 (Ni 90%, Cr 10%)  =>  0,70 Ω mm2/m
Ni200 =>  0,096 Ω mm2/m
SS 316L =>  0,75 Ω mm2/m
SS 317L  =>  0,79 Ω mm2/m
SS 304  =>  0,73 Ω mm2/m
SS 430  =>  0,60 Ω mm2/m
NiFe30 (Resistherm - Ni 70% - Fe 30%)  =>  0,20 Ω mm2/m (TCR 520)
NiFe48 (Ni 52% - Fe 48%)  =>  0,37 Ω mm2/m (TCR 400)

Utile può essere anche conosce e saper applicare la formula per ricavare la resistività del materiale di un filo conoscendone il suo diametro e la sua resistenza al metro, quest'ultimo dato viene fornito in alcuni shop specializzati sull'acquisto di fili per lo svapo.
  r = raggio del diametro del filo
[3] in questo campo, va impostato il diametro del filo con cui vogliamo eseguire la nostra coil, il diametro è espresso in millimetri,  con i pulsanti + e – possiamo salire e scendere con il valore del diametro, per comodità affianco alla prima immagine ho messo una tabella per la conversione delle misure espresse da gauge in mm.

[4] Diametro interno della nostra coil, in pratica il diametro del tondino su cui andremmo ad arrotolare la nostra coil.

[5] Numero delle spire eseguite con il filo, possono essere complete, ad esempio 5 oppure avere un avanzo di mezza spira, con i tasti + e – si aggiunge o toglie mezza spira alla volta, per facilitare la comprensione dei casi in cui si deve contare la spira intera o la mezza spira, potete fare riferimento alle immagini.


Come potete immaginare guardando le immagini quando i contatti sono su lati opposti rispetto alla posizione della coil  il numero di spire è sempre intero, mentre ci saranno sempre "mezze spire" se i contatti sono entrambi sul medesimo lato.
Le coil che hanno spire che interpongono uno spazio tra una e l'altra sono chiamate coil a spire spaziate o spaced coil, quelle dove le spire si toccano sono chiamate micro coil.
[6] In questo campo, anch'esso modificabile con i tasti + e – abbiamo la misura dei piedini (o leg) della coil espressa in mm, ed intesa come la distanza tra la mezzeria della coil e dove il piedino viene bloccato dalle torrette.



[7] Qui avremmo il valore della resistenza espresso in ohm, diretta conseguenza di come abbiamo impostato i dati nei campi che stanno sopra, al variare di uno dei parametri sui campi da [1] a [6] varierà anche il valore della resistenza.

[8] Heat flux, ecco uno dei parametri più importanti, come spiegarlo senza troppi tecnicismi magari poco comprensibili? Ci vorrebbe un'altro al posto mio.
Potremmo iniziare dicendo che all'aumentare del calore del vapore possono variare anche le sfumature degli aromi percepiti, ci possono essere sfumature che vengono percepite con una temperatura del vapore più fredda, altre invece che tendono a venir fuori con vapore più caldo, in linea generale con l'aumentare della temperatura del vapore si riscontra una diminuzione dell'aroma.
A oggi un po' tutti i calcolatori on-line come questo, colorano con il verde l'heat flux ottimale, ossia una fascia di valori dove l'aroma è percepibile, solitamente questa range va da 0,180 W/mm² a 0,330 W/mm². Meglio però rimanere più concentrati sul valore numerico di tali valori che sulla colorazione che potrebbe essere in disaccordo con il nostro palato e che può variare da calcolatore a calcolatore se siamo abituati ad usarne più di uno.
Non è neanche un valore che possa essere considerato perfetto, poiché un valore di 0,260 W/mm² che potremmo considerare così per esempio perfetto per l'atomizzatore X potrebbe essere del tutto fuori luogo per l'atomizzatore Y.



Quindi una data coil con un valore numerico di heat flux progettata per un atomizzatore potrebbe essere inadatta ad un'altro, sebbene la stessa coil possa essere inserita sul suo deck, questo perché tale valore poi nella realtà è influenzato da altri fattori, quali flusso dell'aria (quantità, direzione), apporto di liquido fresco, capacità di tutto l'atom di dissipare il calore.
In sostanza l'heat flux che risulta dal calcolatore è un dato molto importante, un punto di partenza ma non sempre di arrivo, utilissimo per non essere fuori parametri di molto, ad esempio 0,12 W/mm² , oppure 0,430 W/mm², poi sarà il nostro palato a dirci quale è la miglior soluzione in base al vapore realmente prodotto dal nostro atomizzatore, in questo caso se siamo in elettronico e abbiamo progettato la nostra coil in modo che restituisca un W/mm² di 0,220 a 3,7v, abbiamo la possibilità tramite il circuito di partire con una potenza inferiore, ad esempio corrispettiva a 3,3v e poi salire finché non troviamo il giusto compromesso tra calore del vapore, quantità e resa aromatica, ecco che magari scopriremo che per quel dato atomizzatore e quella coil il nostro heat flux ideale è di 0,250 W/mm².
Se avete notato ho parlato di alzare la potenza (W) per trovare un heat flux ideale (W/mm²), ebbene si, se non ci avete fatto caso al salire e scendere della potenza utilizzando i stati + e – del calcolatore nel campo [11], salirà e scenderà anche il valore di heat flux, non potrebbe essere altrimenti visto che tale valore è espresso in W/mm² dove appunto sono presenti i watt.
Tutto sommato se facciamo una coil non propriamente adeguata al nostro atomizzatore con un heat flux che non ci soddisfi possiamo aggiustare il nostro svapo regolando la potenza, questo su circuito elettronico, ma in meccanico? 🤔

No, in meccanico no, saremmo costretti a rifare la coil da subito se il vapore che esce dal nostro atomizzatore non ci soddisfa.
In meccanico, più che in elettronico, nel progettare la nostra coil il parametro heat flux risulta essere più importante che mai, se consideriamo appunto che una batteria a piena carica al netto di eventuali dispersioni dovrebbe lavorare su una tensione nominale di circa 3,7v, va da se che noi dovremmo progettare una coil che lavori bene con un heat flux ottimale tra quella tensione e quella di batteria quasi scarica (circa 3.2-3.3V). L'heat flux sarebbe la potenza per unità di superficie, se la stessa potenza viene applicata in meno superficie, avremmo un valore calorico più alto, se invece è applicata a più superficie, ad esempio più spire, avremmo meno calore perché vi sarà più effetto di dissipazione.
Il concetto può essere dimostrato anche sul calcolatore, mantenendo fissa la potenza ed aumentando l'unità di superficie aggiungendo una spira o salendo con il diametro avremmo un heat flux che scenderà di valore.
Consiglio vivamente di leggersi la discussione Resa e parametri di regolazione per approfondire questi concetti.

[9] In questo campo troveremo il valore della potenza, sono i watt erogati sul rapporto tra il valore della resistenza e la tensione (volt) impostata sul circuito, oppure quella residua della batteria nel caso di una box meccanica o di un tubo.
La potenza erogata alla coil è in relazione con la tensione e la resistenza, alzando o abbassando la tensione nel campo [11] avremmo un innalzamento o diminuzione dei watt, stesso effetto lo si avrà se cambierà il valore della resistenza, agendo sui parametri da [1] a [7] lo potremmo verificare direttamente sul calcolatore.
Cosa altrettanto importante è che i watt sono parte del valore W/mm², ovvero dell'heat flux, il quale varierà se variano i watt. [10] Qui abbiamo la corrente generata dalla coil. Se si utilizzasse un sistema con regolazione elettronica questo valore indicherebbe solo la corrente che dal circuito va alla coil e non la corrente che il circuito preleva dalla batteria [vedi il link "Corrente prelevata dalla batteria nei device elettronici"  su FAQ e Concetti utili ]. In questo caso il dato servirebbe solo per verificare che il valore non ecceda gli eventuali limiti di erogazione del circuito.
Al contrario questo è un valore da monitorare con molta attenzione su un sistema meccanico puro per capire se tale corrente sia superiore a quella di scarica continua della batteria che stiamo attualmente usando, una valore da considerare per preservare la salute della batteria e, soprattutto, per metterci in sicurezza.
Dobbiamo perciò conoscere anche le specifiche della batteria che stiamo utilizzando.
Un solo esempio senza dilungarmi troppo, stiamo progettando una coil da 0,47 ohm su box meccanica per uno svapo semi polmonare che a 3,7v di tensione nominale il calcolatore ci indica che la corrente necessaria è di 7,82A, la nostra batteria ha le seguenti specifiche: Panasonic NCR18650B 3350mAh – 6.7A, come potete veder la corrente di scarica indicata dalle specifiche della batteria è di 6,7A, quella indicata sul calcolatore è di 7,82, la corrente necessaria è dunque superiore a quella che la batteria può fornire, senza considerare poi che è buona norma tenere dei margini di sicurezza, dunque la batteria è inadatta, o la si cambia con una di almeno 10A di scarica o si cambia la coil che stiamo progettando.

[11] Agendo sui tasti + e – potremmo variare la tensione e simulare come cambiano i valori dell'heat flux, della potenza e dell'assorbimento di corrente, potremmo così simulare cosa può succedere nel caso in cui la coil fosse utilizzata in una box con circuito, utile è la possibilità di variare la tensione anche e soprattutto se si programma e realizza una coil per poterla usare in un sistema meccanico, ad esempio una box a lamelle, in questo caso imposteremmo la tensione a 3,7v che sarà la tensioni nominale di esercizio della nostra batteria, sul calcolatore poter variare la tensione è utile ad esempio per rendersi conto di: come cambiano i valori di heat flux e Ampere se utilizziamo una box meccanica limitata a 50W. osservare il cambiamento dei valori al calare della tensione della batteria (3,7v--->3,6v--->3,5v--->ecc...) su una meccanica pura. [12] Il numero di resistenze che andremmo ad inserire nel nostro atomizzatore.
Programmate sul calcolatore una resistenza a vostro piacimento e poi portate questo contatore a 2, vedrete che il valore in ohm si dimezzerà, la potenza verrà raddoppiata così come la corrente necessaria, mentre il valore dell'heat flux rimarrà invariato.




[13] Il numero di fili dello stesso tipo con il quale realizziamo la resistenza, portando a 2 il contatore otterremmo le medesime reazioni che otterremmo con il contatore del campo [12].
La coil realizzata sarà di questo tipo, una parallela.



Sono due resistenze che corrono in parallelo, questo tipo di resistenza viene chiamata appunto parallela, una doppia coil monoposto utile per andare in subohm con spazi contenuti o per raggiungere valori con fili più sottili, magari perché al momento non abbiamo a disposizione un filo più adatto.

Volendo possiamo sfruttare questo campo anche per coil con fili Twistati.



Il calcolatore nel campo [13] interpreta la coil sempre come una parallela, due fili che scorrono uno affianco a l'altro, con un filo twisted (vedi fig. sopra) con un passo (P) non troppo stretto, ad esempio di 2 o 2,5 mm otterremmo valori reali che si avvicinano a quelli del calcolatore, approssimativamente otterremmo un incremento della resistenza nell'ordine di un 10% 15% (perché usiamo più filo) e un minor valore dell'heat flux sempre nell'ordine di un 10% 15%.
In sintesi il calcolatore può essere usato anche per fili twistati, i valori che ne usciranno saranno valori comunque attendibili, maggiore attenzione va posta nel caso in cui si voglia utilizzare questo metodo per creare resistenze estreme.
  [14] Lunghezza del filo utilizzato per realizzare la coil, spire e piedini compresi, ovvero tutto il filo utilizzato da dove viene serrato sulla torretta del positivo a quella del negativo.
Se otterremmo ad esempio un valore di 10cm dovremmo avere a disposizione più di 10cm di filo per realizzare la nostra coil.
Suggerisco di tagliare uno spezzone di filo di almeno 5 cm più lungo del valore che esce in questo campo.

[15] La larghezza della nostra coil, questo valore non è altro che il prodotto del diametro del filo per il numero di spire, qui la larghezza intesa come una micro coil (spire attaccate), nel caso di coil con spire spaziate la larghezza nella realtà sarà maggiore, in alcuni calcolatori più evoluti è possibile impostare il passo tra una spira e l'altra, tuttavia è un valore di poca importanza che influenza solo in minima parte il valore in ohm della resistenza finale.

Esempi di coil

1-1,2 ohm per atomizzatore per tiro di guancia, diversi materiali.


Atom wasp nano un atomizzatore che si presta bene alle parallele.


Goon, doppia coil da utilizzare su meccanica non limitata.


Ribbon in ni80 per un 18mm in bf sul quale è necessario tenere molto basso l'heat flux.


FAQ e Concetti utili.

Micro coil o spaced coil?
Ho tre fili dello stesso diametro in kanthal, ni80 e ss316L voglio fare una resistenza da 1ohm, con quale filo posso ottenere la coil più reattiva?

Una volta si utilizzava un heat flux di 0,350 W/mm², cos'è cambiato ora? Link 1 Link 2 Quali attrezzi per iniziare a rigenerare? Link 1 Link 2
A quanti Watt devo usare la mia coil? Corrente prelevata dalla batteria nei device elettronici
Scegliere il diametro della coil
La legge di ohm
I materiali più usati .....................................................................
Un dovuto ringraziamento a @johnnymax e a @DrGi per avermi seguito nella stesura di questa guida.  
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