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Discussione: DNA40 Twisted Coil Ni200 + Kanthal (sperimentale)

  1. #1
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    Predefinito DNA40 Twisted Coil Ni200 + Kanthal (sperimentale)

    Che gusto c'è se tutto funziona al primo acchito?

    Scrivo di questa prova sperimentale per invitare i commenti e le critiche di coloro che si sono interessati alle caratteristiche di questo circuito e per i curiosi che trovano piacere nella sperimentazione...

    L'idea stavolta non è farina del mio sacco ma l'ho scopiazzata da ECF leggendo per caso un interminabile 3D sulle varie alchimie che ruotano attorno al DNA40 ed al suo controllo di temperatura.

    Scopo della prova:

    1) Contrastare la duttilità del Nichel. il Nichel è un filo estremamente duttile e quando si fanno una decina o più di spire è veramente poco gestibile col cotone e ancora peggio con la silica wick (al contrario invece, sembra aiutare chi rigenera con le mesh); questo trick risolve parecchio il problema rendendo il filo più rigido.

    2) Aumentare la "massa critica" del metallo, la superficie di evaporazione ed anche l'inerzia termica (abbondantemente compensata dal preheat del circuito ma che in alcune circostanze col solo Ni200 ho trovato addirittura fastidiosa).

    3) Mantenere attivo e funzionale il controllo di temperatura.

    Come materiali la scelta è quasi obbligata: ovviamente l'obbligatorio Ni200 ed il Kanthal.

    Il Ni200 abbiamo visto che aumenta la propria resistività al crescere della temperatura e questo permette al circuito di rilevare la temperatura di esercizio intervenendo in base ai limiti scelti dall'utente. Scelgo di utilizzare uno 0,20.

    Per il Kanthal che conosciamo tutti ho scelto uno 0,15; e su questo mi sono posto subito un interrogativo principe: interferisce nella misurazione della temperatura?
    Da quello che ho trovato (ma potrebbe non essere corretto perché le fonti che riportano il valore del coefficiente sono poche) il Kanthal intorno alle nostre temperature di utilizzo dovrebbe avere delle variazioni di resistività al variare della temperatura praticamente nulle e questo da un lato facilita le cose. Se così fosse, si può facilmente ipotizzare il variare della resistività del twistato con il calcolo della resistenza che si ottiene dai due fili disposti in parallelo con la formula semplificata (Ni*K)/(Ni+K).

    In base al calcolo, variando la resistenza di Ni al variare della temperatura e mantenendo costante la resistenza di K (come ipotizzato) si ottiene che per il filo twistato l'incremento di resistività al variare della temperatura non più è lineare ma si discosta dal comportamento del solo Nichel di qualche centesimo di ohm; questo scostamento parte da circa 0,01 ohm su resistenze twistate da 0,1 ohm e cresce al crescere della resistenza sino ad arrivare a 0,04 ohm sulla resistenza da 1 ohm.

    Probabilmente, se anche il Kanthal avesse un certo incremento di resistività, lo scostamento sarebbe inferiore (ed il calcolo andrebbe magari rifatto includendo anche un bel po' di altre variabili).

    Insomma, sulla carta e con dei primi i calcoli basati sull'ipotesi della costante resistenza del Kanthal, sembrerebbe che lo scostamento del comportamento della twisted rispetto al solo Nichel sia minimo e probabilmente poco influente ai fini del rilevamento della temperatura.

    Non resta che mettere mano all'avvitatore e twistare i due fili!









    Sono solo a 6 ml di liquido e dopo una prima esitazione deludente probabilmente dovuta a qualche mio errore di assemblaggio della coil, sembra funzionare TP incluso; mi riservo ovviamente ulteriori valutazioni sul tutto e lascio a voi la palla!

    Buono svapo


  2. #2
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    Bella questa... avevo letto qualcosina a riguardo anche io, la mia prima domanda è:

    visto che la corrente sceglie sempre la via più veloce (conduttiva) siamo sicuri che di corrente nel kanthal ne passi e quindi si scaldi?

    Altrimenti ha l'effetto di assorbimento termico

  3. Il seguente User ringrazia :


  4. #3
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    @Yerakon due domande preliminari, poi nel caso mille altre:
    • quale è il valore finale della coil a freddo?
    • perché hai scelto il Kathnal 0,15?

  5. I seguenti User ringraziano:


  6. #4
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    Citazione Originariamente Scritto da kerz Visualizza Messaggio
    ... siamo sicuri che di corrente nel kanthal ne passi? ...
    Se non ne passasse del tutto sarei quasi più contento perché a questo punto verrebbe mantenuta la linearità dell'incremento resistivo del Nichel al variare della temperatura.

    La tua è una giusta osservazione, è vero che la corrente sceglie "preferibilmente" la via più veloce ma non è la sola; applicando la formula per il calcolo delle resistenze in parallelo vediamo che il valore totale diminuisce e questo ci dice che un po' di corrente passa anche dal Kanthal (altrimenti come valore risultante si avrebbe solo quello della resistenza più bassa).

    (la formula per ottenere il valore finale di più resistenze in parallelo è 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/Rn... che nel caso di due sole resistenze può essere semplificata con (R1*R2)/(R1+R2). )

    Ora però effettivamente una delle due resistenze, il Kanthal, ha un valore nettamente più alto del Nichel e quindi è vero che il suo apporto di calore è minimo e inizialmente tende ad assorbire il calore prodotto dal Nichel, ma come scrivevo al punto 2) questo difetto è corretto dal preheat che il circuito settato in modalità TP fornisce.
    A questo proposito è interessante notare che il preheat del DNA40 non è "a tempo" ma è governato anch'esso dalla temperatura, ovvero "spara" Watt finché la coil non raggiunge un certo valore di temperatura, per poi assestarsi al limite di potenza impostato dall'utente.

    Si otterrebbe un contributo maggiore in termini di calore utilizzando un kanthal più spesso (meno resistivo); però utilizzando il solito calcolo delle resistenze in parallelo si ottiene che l'incremento di resistività della twisted al variare della temperatura si discosta maggiormente dall'incremento che si registra col solo nichel e questo potrebbe falsare il controllo di temperatura.

    Uso il condizionale perché siamo in sperimentazione e sono tutte tematiche da approfondire e perfezionare, ben vengano quindi i dubbi ed i contributi

    - - - Updated - - -

    Citazione Originariamente Scritto da fumok Visualizza Messaggio
    (...)
    • quale è il valore finale della coil a freddo?
    • perché hai scelto il Kathnal 0,15?
    Ho ottenuto una resistenza finale a freddo da 0.29 (per tutte le prove che sto facendo col DNA40, sia col solo Nichel che col twistato, sto usando resistenze più o meno da 0.3/0.4 ohm).

    Ho preferito cominciare le prove con un filo più sottile (lo 0.15) e più resistivo perché dai due calcoli che ho fatto (magari sbagliati ) risulta che il variare della resistenza finale al variare della temperatura è più vicino al comportamento del solo nichel. Usando del kanthal di sezione maggiore sembrerebbe che i valori si allontanino troppo dai valori che il circuito si attende utilizzando il solo Nichel.

    Domani appena trovo il tempo posto il calcolo che ho fatto (niente di fantascientifico, non saprei farlo ) dove si evidenzia questo e in modo da ricevere commenti e suggerimenti...

  7. Il seguente User ringrazia :


  8. #5
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    Sto ragionando sulla formula (RK*RN)/(RK+RN), mi rendo conto che non è l'orario più consono ma mi pare evidente una interessante proprietà.

    Se RK è la resistenza del Kanthal ed RN è la resistenza del NI200, il valore dell'equazione tende a RN per valori RK molto grandi. Il che è del tutto logico se si pensa che una resistenza quasi infinita (RK) verrà percorsa da una corrente quasi nulla. Come corollario mi sento di aggiungere che RK scalderà di conseguenza poco o nulla. Semmai il Kanthal verrà scaldato per conduzione termica dal NI200. L'insieme dei due fili dovrebbe dissipare il calore residuo (ossia quando non c'è attivazione del PV) più velocemente rispetto al solo Nichel.

    Come dici tu la funzione di boost del NI200 basato sulla temperatura e non sul tempo dovrebbe riequilibrare un po' le cose.

    P.S. mamma mia che ragionamenti a quest'ora!
    Ultima modifica di fumok; 25-01-2015 alle 01:22

  9. Il seguente User ringrazia :


  10. #6
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    Consideriamo anche che per scaldare e mantenere in temperatura i 2 fili (di cui uno quasi passivo) ci vuole molta più potenza

    Il TC probabilmente diventa più impreciso perchè l'innalzamento della temperatura in seguito a "secca" verrà mitigato dall'assobimento termico del kanthal

  11. Il seguente User ringrazia :


  12. #7
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    Vero anche questo. Mi aspetto una certa differenza di erogazione, ed eventualmente di intervento del TC, durante i primi tiri con la coil fredda. Dopo qualche tiro il Kanthal avrà una temperatura di partenza abbastanza alta, o meglio la differenza con il Nichel dovrebbe assottigliarsi man mano. Questo almeno per un vaper compulsivo come il sottoscritto.

    Probabilmente la soglia del TC dovrebbe essere abbassata di un tot, facendolo intervenire prima (un esempio con numeri più o meno a caso da 450°F a 400°F).

  13. Il seguente User ringrazia :


  14. #8
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    Citazione Originariamente Scritto da fumok Visualizza Messaggio
    (...) R1 scalderà di conseguenza poco o nulla. (...)
    Si, l'ho scritto prima rispondendo a Kerz (apporto di calore minimo ecc ecc... )
    (Vista l'ora tarda ti perdono per non avermi letto con attenzione )

    Citazione Originariamente Scritto da kerz Visualizza Messaggio
    (...) ci vuole molta più potenza (...)
    Ni, nel senso che assorbe più potenza (non molta eh... ) ma solo in fase di preheat (boost), il tempo di mandare la treccia in temperatura.
    Una volta raggiunta la temperatura è solo l'evaporazione che assorbe il calore, il Kanthal non assorbe più nulla (per quel che riguarda la dissipazione del calore a questo punto vedilo come se fosse un filo solo).

    Stessa cosa per il TC, interviene una volta che la treccia è in temperatura. Anche qua probabilmente conviene considerare i due fili come corpo unico, sono a stretto contatto tra loro per cui inizialmente in fase di preheat per qualche frazione di secondo il Nichel cede calore al Kanthal, poi è un corpo unico con una temperatura unica (e la resistività attraverso la quale viene misurata la temperatura).

    - - - Updated - - -

    Citazione Originariamente Scritto da fumok Visualizza Messaggio
    (...)durante i primi tiri con la coil fredda(...)
    Probabilmente la soglia del TC dovrebbe essere abbassata di un tot(...)
    Avendo aumentato la massa metallica va da se che l'inerzia è differente sia in riscaldamento che in raffreddamento, ma non così sensibilmente (almeno da quel che sto constatando). I due fili sono a stretto contatto per cui lo scambio calore è rapidissimo, non sono necessari i primi tiri, ma bastano le frazioni di secondo della funzione di boost che continua sinché non viene rilevato il valore di resistività appropriato (e quindi rilevata la temperatura che a questo punto riguarda l'itera treccia).

    Quello dell'abbassamento della soglia è un'osservazione più che ragionevole, un quesito che mi sono posto anche io ma non mi sono ancora dato una risposta definitiva solo alcune preliminari considerazioni:

    1) Il motivo dell'abbassamento della soglia non è tanto per questioni di scambio di temperatura (per le ragioni che ho descritto sopra) ma quanto per il fatto che la progressione dell'incremento di resistività è "inquinato" dalla presenza di un materiale diverso; in altre parole se a 450 F la resistenza del solo nichel è di 0.6 Ohm con la treccia è inferiore e di qualche centesimo di Ohm (con la treccia Ni da 0.20 e K da 0.15).

    2) L'incremento di resistività della treccia "inquinata" non ha la stessa linea rispetto al solo nichel e sicuramente introduce degli errori nel definire la temperatura; resta da capire l'entità di questi errori e se sono trascurabili o meno. Da una prima bozza di calcolo questo errori sembrerebbero trascurabili, appunto nell'ordine di qualche centesimo di Ohm e come scrivevo prima aumentano al diminuire della resistività del Kantahl (sezioni maggiori)...

    Ora però ho sonno e farei più danni che altro domani faccio e vi propongo un semplice calcolo per scoprire di quanto la curva di crescita della resistenza della treccia in questione è inferiore al solo nichel. Per ora solo un grazie per i vostri interventi.

    - - - Updated - - -

    è passata la notte...

    Vediamo se riesco ad abbozzare un sistema per arrivare facilmente a spiegare/mi (soprattutto "a mi" ) il comportamento termico del filo twistato.

    Nella semplificazione del metodo non credo di arrivare alla perfezione del calcolo e non mi ci sforzo neppure perché 1) non saprei farlo, 2) probabilmente è inutile arrivare ad affinamenti troppo spinti che risulterebbero solo complicati e poco intuitivi (oltre che noiosi da leggere); mi accontento di ottenere degli ordini di grandezza accettabili e con una spiegazione facilmente interpretabile per averne un'idea di massima di ciò che accade; mi perdonerete quindi se ci sono degli arrotondamenti e se sono trascurati degli altri elementi considerati di minore influenza...

    Inizio con una considerazione banale che tra l'altro è facilmente intuibile: finché c'è sufficiente liquido nel sistema, la temperatura è livellata proprio dalla sua presenza perché è l'evaporazione che assorbe il calore prodotto dall'energia fornita dalla resistenza; quando il liquido va ad esaurirsi la temperatura della resistenza si incrementa e lo fa con un repentino picco finale al suo esaurimento.

    Arriviamo a noi:

    1) l'incremento di resistività, o meglio, il valore di resistenza che si ottiene col nichel portato ad una certa temperatura, l'abbiamo già valutato utilizzando la formula semplificata RT= R0(1+(coeff*t)); utilizzando un coefficiente di 0,0058 si ottiene un ordine di grandezza sufficiente per proseguire l'indagine.
    (nota: in rete per il nichel si trovano svariati coefficienti con differenze - probabilmente dovute ai diversi gradi di purezza? - non lo so, ma fortunatamente non ci occorre avere precisione assoluta ma solo un ordine di grandezza accettabile per proseguire col passo successivo).

    Per farla breve, applicando la formula otteniamo che partendo da una resistenza di Ni200 iniziale di 0,3 ohm a 20 °C ed aumentando la temperatura di 250 °C (482 °F) si arriva ad una resistenza finale di circa 0,7 ohm.

    2) Partendo da quest'ordine di grandezza (da 0.3 a 0.7 ohm) , possiamo stilare una tabellina comparativa per valutare la differenza di comportamento della twisted rispetto al solo nichel.

    La twisted è composta da circa 10 cm di Nichel diametro 0.20 e 10 cm di Kanthal da 0.15; a Temperatura ambiente si parte con (numeri arrotondati):

    Ni= 0,3 ohm
    K= 7 ohm
    TWisted= 0,288 ohm (calcolata con (RK*RN)/(RK+RN) (OT ndr ho scoperto come fare i pedice! Grazie @fumok )

    Col crescere della temperatura possiamo ottenere una sequenza comparativa tra il crescere della resistenza del solo Nichel e della twisted "inquinata" dal Kanthal (assumendo che il Kanthal non vari la sua resistenza al variare di temperatura), dove non contano tanto i valori assoluti dell'incremento in ohm ma è importante lo scostamento tra l'incremento del treccia rispetto al nichel, il DELTA di questa tabellina:



    Si evince che la treccia subisce "l'inquinamento" del kantahl e che i valori che verranno letti dal circuito sono (di poco e con una sequenza non lineare) inferiori rispetto a ciò che che ci si attende da solo nichel. Questo sembra non pregiudicare irreparabilmente il funzionamento del TP che continua ad intevenire, certo, con qualche lieve differenza che appare però trascurabile. (Aumentando la sezione del Kanthal e ripetendo il calcolo si ottiene che il DELTA diventa più importante, così come le inerzie termiche e via dicendo...).

    Ripeto per chi legge per la prima volta: è tutto sperimentale e non è da prendere come oro colato.

    ...

    Per concludere un'aspetto che non ho ancora sviscerato: la fumosità della treccia è ottima!

    Buona domenica a tutti
    Ultima modifica di Yerakon; 25-01-2015 alle 12:09

  15. I seguenti User ringraziano:


  16. #9
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    La tabella è interessante, il delta è progressivo e crescente... nel finale raggiunge un buon 20% di scostamento, il ché non é poco

    Si traduce in un leggero ritardo nell'entrata in funzione del TP (o TC) compensabile facilmente con la riduzione del suo valore impostato di un 20% appunto.

    Se la treccia soddisfa il palato non vedo controindicazioni... ben fatta!


    P.S.: dai non chiamarla "inquinata" che sa di sporco ibrida?

  17. Il seguente User ringrazia :


  18. #10
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    Citazione Originariamente Scritto da kerz Visualizza Messaggio
    ... ibrida?
    Verissimo, vada per ibrida!

    ...

    Esatto Sergio, abbassando il livello di soglia di un certo valore si dovrebbe ottenere un risultato analogo al solo Nichel.
    Nel finale l'incremento, come hai notato, è crescente; dalla tabella parrebbe quindi che realizzando resistenze che lavorano nel range inferiore, tipo da 0,1 a 0,4 ohm l'influenza del secondo materiale sia meno impattante rispetto al range 0,3-0,7 ed anche quindi la percentuale di correzione.

    Attualmente col BF ho lasciato la soglia dei 450 °F e l'intervento del TP appare puntuale e ben prima della steccata, forse grazie al fatto che quando la resistenza tende all'asciutto l'impennata di temperatura è repentina; man mano che evaporano i millilitri sto cercando di affinare di quando è realmente necessario regolare la soglia.

    Ho ancora dei dubbi da chiarire e non è improbabile che rimetta mano alla tabella introducendo una variante al kanthal...

    Buon pranzo

  19. Il seguente User ringrazia :


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