Kilkanaście postów wyżej przedstawiłem wyniki pomiarów i badań dla doboru typu przekaźników dla zdalnej HMG-ATU, zaś poniżej efekty eksperymentów z płytkami sieci kondensatorów (C-net), wykonanymi dla
prototypów easyATU.
1. Zmierzono wartości
współczynnika strat D (dissipation factor), czyli 'tangens delta', który mówi wprost o dobroci Q kondensatora i otrzymano:
- kondensatory ceramiczne: 1,2 - 2,8 %
- kondensatory Silver Mica: poniżej 0,08 %
Niestety, pomiary te były wykonywane na niskiej częstotliwości, ale chodziło raczej o względne porównanie obu typów, niż o bezwzględne wartości.
Widać zdecydowaną przewagę kondensatorów mikowych, zgodnie z oczekiwaniem.
2. Sieci kondensatorów dobierano według szeregu 10-20-40-80-160-320-640-1280 pF, składając szeregowo/równolegle po dwa lub więcej kondensatorów o tolerancji 5% i 10%, w celu otrzymania zakładanych wartości.
Dla kondensatorów ceramicznych 500v/1kV przyjęto następujące wartości:
Kod:
wartość wartość użyte
nominalna zmierzona elementy
10 12 18,22
20 24 47,47
40 43 82,82
80 84 150,180
160 168 330,330
320 359 3*330,470
640 720 1000+470,1000+470
1280 1420 500,500,1000+680
Uzyskane wartości nie są dokładnie w szeregu binarnym, ani nie odpowiadają dokładnie wartościom nominalnym, ponieważ w tunerze nie ma to tak naprawdę istotnego znaczenia. Sprawdziłem monotoniczność zmian sumarycznej wartości pojemności przy kolejnym włączaniu (binarnie) przekaźników - wynik w załączonym pliku:
eATU_C-net_by3Z6AEF.pdf (Rozmiar: 85.85 KB / Pobrań: 1102)
.
Widać, że kolejne włączenia dają monotoniczny przyrost pojemności sumarycznej, co jest warunkiem wystarczającym dla poprawnego działania algorytmu wyboru wartości C podczas automatycznego dostrajania (Tak naprawdę nie jest to warunek konieczny, ponieważ zawsze można w programie dodać tablicę przekodowania, ale byłoby to niepraktyczne w konstrukcji, która ma być powielarna...)
Dla sieci kondensatorów mikowych monotoniczność nie jest zachowana i konieczne będzie wprowadzenie tej informacji do programu.
3. Zmierzono
pojemność początkową całej sieci, przy wyłączonych przekaźnikach, z uwzględnieniem pojemności PCB. Otrzymano:
- PCB z kondensatorami ceramicznymi: 17,30 pF
- PCB z kondensatory Silver Mica: 17,12 pF
Stosunkowo duże wartości wynikają ze sporych pojemności międzystykowych przekaźników (zob. badania przekaźników opisane we wcześniejszych postach), jak również pojemności rozproszonych samej PCB.
4. Przeprowadzono pomiary
stabilności pojemności w zależności od temperatury. Mierzono pojemność sumaryczną całego układu (wszystkie przekaźniki włączone) umieszczonego w "komorze termicznej" wykonanej z typowego pojemnika styropianowego (dostępne w marketach), tak jak to przedstawił W7ZOI w swojej EMRFD (str. 7.42), opisując metody pomiaru i kompensacji dryftu termicznego generatorów VFO
(jako źródło ciepła , zamiast żarówek, użyłem... suszarki do włosów
).
Otrzymano następujące wyniki:
Kod:
sieć kondensatorów ceramicznych sieć kondensatorów Silver Mica
temperatura pojemność temperatura pojemność
[st. Celsjusza] [nF] [st. Celsjusza] [nF]
23 2,82 24 2,47
34 2,78 35 2,47
55 2,64 48 2,47
70 2,47
Widać doskonałą stabilność kondensatorów mikowych oraz niepokojąco duże zmiany w przypadku kondensatorów ceramicznych: ok. 6 % przy 30 stopniowym wzroście temperatury. Czy to jest istotne w zastosowaniu dla ATU? Teoretycznie, w tunerze automatycznym, układ zauważy zmianę pojemności C-net jako odstrojenie anteny i algorytm po prostu "dociągnie", zapamiętując nową nastawę w EEROM
Ale należy brać pod uwagę, że
zdalna ATU będzie w polskich warunkach narażona na temperatury od -20 do nawet +80 st. Celsjusza (i więcej! przy ew. niekorzystnym umiejscowieniu gdzieś na maszcie w pełnym słońcu..)
5. Nie przeprowadzono pomiarów
zmian pojemności w zależności od napięcia przykładanego do sieci kondensatorów. Należy jednak przewidywać, że i tutaj kondensatory mikowe będą zdecydowanie górować nad ceramicznymi.
Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że jedyną zaletą, jaką mają popularne wysokonapięciowe kondensatory ceramiczne w porównaniu z dostępnymi kondensatorami Silver Mica, jest... cena!
Czy zatem zupełnie nie nadają się one do zastosowania w ATU? Ależ oczywiście nadają się! 
Należy tylko zapewnić:
- w miarę stabilną temperaturę pracy układu
- względną niezmienność warunków obciążenia
- niskie poziomy mocy sygnału w.cz.
Takie warunki panują np. w Ryszarda SP6IFN, który będzie testował prototyp easyATU w warunkach "polowych": TRX stoi na biurku przy oknie, zaś antena (41m LW - zawsze ta sama) zaczyna się zaraz za oknem!
I oczywiście Ryszard bardzo sporadycznie pracuje z mocami większymi niż 15W
Natomiast do zdalnego ATU, które będzie przykręcone (od strony północnej) do komina (w mojej altanie ogrodowej), pod krótkim masztem z pionową GP, używaną zazwyczaj z mocami 50-100W - kondensatory ceramiczne nie nadają się zupełnie... Tam będzie zastosowana płytka z popularnymi 500V Silver Mica (łączonymi szeregowo dla uzyskania większego marginesu napięcia).
A co jeśli mamy kilka anten i nadajnik 200..500W? No cóż, wtedy pozostaje wykonanie kondensatorów we własnym zakresie - na wzór tych, które zastosował Peter G3XJP w swojej PIC-a-TUNE, albo...
rozwiązanie skuteczne, ale bynajmniej nie tanie!
Na koniec jeszcze kilka uwag:
1. Do pomiarów pojemności i współczynnika strat kondensatorów wykorzystano: automatyczny miernik E318 oraz miernik pojemności KT7115, natomiast temperaturę mierzono przy pomocy czujnika LM35ZD zasilanego z +5V z wyjściem podłączonym wprost do miernika Sanwa PC5000.
2. Ani TME ani rezystory.net nie udostępniają kart katalogowych sprzedawanych kondensatorów ceramicznych wysokonapięciowych - nawet pytani o to wprost, odpowiadają, że nie ma... Jedynie Micros zamieszcza na swojej stronie podstawowe parametry:
kc 1.0k1.05.pdf (Rozmiar: 121.37 KB / Pobrań: 1015)
3. Popularne kiedyś kondensatory mikowe, rosyjskie "czekoladki" nie nadają się absolutnie do układów nadawczych - po prostu nie są przeznaczone do przenoszenia dużych prądów (chociaż są też takie, które można stosować - to te wyciągane ze starych urządzeń nadawczych, tylko że mają one znacznie większe gabaryty i raczej nie są łatwo dostępne...)
4. O kondensatorach już była mowa na naszym Forum - zob np. ten
wątek. Warto także odwiedzić doskonałą stronę
CapSite 2009.
