Amatorskie wzorce pojemności

W czterech artykułach omówiłem trzy rodziny tanich mierników pojemności i indukcyjności, dostępnych na chińskich portalach. Wszystkie są konstrukcjami amatorskimi, a ich chińskie realizacje są zawodne. Do ich sprawdzenia potrzebne są jakieś wzorce, w szczególności wzorce pojemności.

Artykuł Jaki miernik RLC kupić? A jakiego nie kupować? zawierał odpowiedź, na jakie tanie mierniki pojemności i indukcyjności warto zwrócić uwagę. Potem w artykułach M024, M025 oraz M026 omówiłem trzy grupy przyrządów. Wszystkie są opracowane przez amatorów. Zaskakują interesującymi rozwiązaniami, ale mają też rozmaite wady. Właśnie z uwagi na ich wady i dużą niepewność wskazań, każdy szanujący się hobbysta powinien posiadać jakieś kondensatory wzorcowe, które pozwolą sprawdzić ich działanie i dokładność. Wbrew pozorom, nabycie niedrogich kondensatorów o wąskiej tolerancji nie jest ani trudne, ani kosztowne.

Wzorce pojemności DIY – na ile dokładne?

W laboratoriach wykorzystywane są wzorce pojemności – stabilne kondensatory o niezmiennych parametrach – przykład na fotografii 1.

Laboratoryjne wzorce pojemności są bardzo kosztowne. Nie są przeznaczone dla amatorów. Na ile jednak bardzo dokładny pomiar i dobór pojemności jest potrzebny współczesnym hobbystom? Dawniej, w epoce analogowej, dość często były potrzebne kondensatory o dokładnie określonej pojemności, albo jak najbardziej stabilne, albo mające dokładnie określony temperaturowy współczynnik pojemności. Dziś zdecydowana większość hobbystów, w tym także radioamatorów, bardzo rzadko potrzebuje stabilnych kondensatorów o ściśle określonej wartości. Jednak także współczesnym elektronikom przydają się czasem nie tyle prawdziwe wzorce pojemności, co stabilne kondensatory o w miarę dokładnie określonej pojemności. Zwykle nie spełniają one wysokich wymagań pomiarowych, a są wykorzystywane głównie dla zaspokojenia ciekawości, służąc do sprawdzania i kalibrowania różnych mierników pojemności, zarówno multimetrów, jak i innych przyrządów, z których wiele ma kiepską dokładność.

Nabycie bardzo dobrych, stabilnych rezystorów wzorcowych jest dziś łatwe (choć kosztowne, bo jeden naprawdę dobry rezystor kosztuje kilkaset złotych). Można jednak okazyjnie kupić tanie rezystory o tolerancji 0,1% i o współczynniku cieplnym lepszym niż 15 ppm/°C. Zdecydowanie trudniej w warunkach amatorskich zdobyć kondensatory o dobrych parametrach, które mogłyby służyć jako amatorskie wzorce. Bardzo dobra wiadomość jest taka, że niskim kosztem można wejść w posiadanie kondensatorów o tolerancji ±1%, ±0,5%, a nawet ±0,3%.

Fotografia tytułowa oraz fotografia 2 pokazują przykłady takich amatorskich wzorców.

Fabryczna tolerancja użytych w nich kondensatorów to co najmniej ±1%, a jeżeli ktoś ma dostęp do precyzyjnego laboratoryjnego miernika pojemności, może zmierzyć rzeczywistą pojemność swoich wzorców, by potem, przy własnych pomiarach, uzyskać dokładność nawet 0,1%, zależnie od kondensatora i zakresu temperatur, w jakich będą dokonywane pomiary.

Najtańsze styrofleksowe „wzorce pojemności”

W przypadku dokładnych pomiarów napięcia czy rezystancji, błąd (niepewność) rzędu 0,5% byłby nieakceptowalny, natomiast przy pomiarach pojemności dokładność 0,5% należy uznać za zupełnie wystarczającą. Na pewno w przypadku hobbysty, ale nie tylko.

Taką tolerancję ±0,5% mają stare kondensatory polistyrenowe, czyli styrofleksowe, produkowane dawniej między innymi przez krajowy MIFLEX.

MIFLEX produkował głównie kondensatory styrofleksowe KSF-020 o słabej tolerancji, zawierające na obudowie literkę J (± 5%), K (± 10%) lub M (± 20%), przeznaczone do sprzętu powszechnego użytku. Takie kondensatory mają dobre parametry elektryczne, ale dla nas są nieprzydatne, bo ich tolerancja jest zbyt szeroka. Co teraz dla nas ważne, produkowane były też kondensatory styrofleksowe do sprzętu profesjonalnego, o wąskiej tolerancji, umieszczane w plastikowych prostopadłościennych obudowach. Otóż dostępne były kondensatory polistyrenowe KSF-022 (a także KSF–019) o różnej tolerancji: 5%, 2%, 1% i co nas najbardziej interesuje, także o tolerancji ±0,5%.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w sierpniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu zawsze wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 8/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.