Методика калибровки мультиметров

[Miko2015]

Очень хочется надеяться, что не подведут Fluke, который 20 марта представит сразу два 8,5-разрядника взамен 8508А, и Keysight, который должен ответить обновлением 3458А. Вот если и они подведут...

[Mickle]

Может кому пригодится. Сделал два простых для повторения варианта платы ИОН на LTZ1000: одна с LT1013 в корпусе DIP, вторая с LT1013 (или AD8676) в SOIC. Платки крошечные, двусторонние, безо всяких изысков, но делать желательно с металлизацией. Резисторы R1,R2,R4,R5 - фольговые Vishay, С5-61 или Р2-67. Первые спокойно покупаются на ebay, остальные - на мешке. R3,R6,R7 - плёночные, С2-29В и т.п.
В архивах схемы, платы, библиотека для PCAD2006, STL модели пластикового колпачка.



Пытался заказать партию у китайцев на pcbway, но то ли я герберы не умею готовить, то ли былинный PCAD пора сносить и переходить на что-то более новое.

Вложения

STL.RAR

Модели для 3D-принтера

(73.54 KiB) Скачиваний: 316

PCAD2006.RAR

Схемы, печать, библиотеки

(156.86 KiB) Скачиваний: 287

[A_AVL]

С былинным PCADом все ок. Для изготовки герберов скачайте с Резонита программу PCad Export - с ней герберы готовить сильно проще.
Я нормально заказывал платы как на PCBWay, так и с JLCPCB с PCAD

[Mickle]

С герберами оказалось всё в порядке. Их почему-то не показывает on-line просмотрщик PCBWay, но без проблем загружает GerbV.exe. Прикладываю к сообщению, если кому-то будут полезны.

Десерт: табличка с данными лучших 6-7 вольтовых прецизионных стабилитронов (исключая очень старые, военные, заказные, ref-amp и опытные).
Приоритет на изобретение температурно-компенсированного диода Зенера получен в США 18 января 1965 года. В 1966 году в СССР уже производили серию Д818. Но дальше пути разошлись. Начиная с 1973 года J. Dunkley, R. Dobkin и J. Solomon из NatSemi разрабатывают и активно внедряют новые технологии производства стабилитронов с подповерхностным переходом. Эх, сколько же оказывается было клонов у LM199-LM399 Тут и TESLA постаралась, и китайские Zhenhua Electronics, ZhongGuang, и даже НПП "Сапфир". В России же почему-то остановились на "обычных" стабилитронах и даже попытку воссоздать аналог LM199 - 2С483 не довели до конца

Вложения

LTZ5_LT1013.RAR

(27.34 KiB) Скачиваний: 284

LTZ5_AD8676.RAR

(28.82 KiB) Скачиваний: 288

[bsw_m]

Активное термостатирование стабилитрона (или целой меры) позволяет достаточно простым способом решить основною проблему - изменение выходного напряжения меры в зависимости от температуры.
Но у активного термостатирования есть и определенные недостатки, это увеличение скорости дрейфа стабилитрона, некоторое увеличение шума стабилитрона, и относительно высокое энергопотребление (актуально для транспортных мер).
Поэтому была предпринята попытка создать меру напряжения с температурной компенсацией (несколько ранее я упоминал эту идею).
Данная идея была проверена на практике, упрощенная схема, описывающая суть идеи(на ней не показаны цепи фильтрации и т.д.):


В качестве подопытного был взят стабилитрон 2С108В (их есть у меня несколько штук).
Был куплен температурный датчик TMP116, имеющий высокую абсолютную точность и очень высокое разрешение.
Датчик и стабилитрон были расположены так, чтобы иметь максимально возможную тепловую связь. Так же они были помещены в пассивный термостат.
Коррекция ТКН - табличная, т.е. настройка меры - та еще задачка, впрочем, ее можно автоматизировать.
Принцип работы следующий, контроллер раз в секунду считывает значение температуры из датчика, и считывает корректирующий коэффициент коррекции из таблицы. В случае же отсутствия конкретной температуры в таблице, коэффициент коррекции вычисляется по ближайшим точкам.
Коэффициент пересчитывается в значение ШИМ и загружается в таймер контроллера, управляющий ключем SW-SPDT1.
Таким образом получается изменять в некоторых пределах ток стабилитрона и соответственно напряжение стабилизации.

По результатам получилось достичь изменения выходного напряжения меры не более чем на 1мкВ, в диапазоне температур 15-35 градусов.

Какие сделаны выводы по этому исследованию:
1. Принцип вполне себе жизнеспособный и может быть интересен для транспортных мер напряжения, в силу невысокого энергопотребления.
Использовав тот же REF102 и дополнительно скомпенсировав его температурную нестабильность описанным выше методом, можно получить весьма интересную транспортную меру напряжения.
2. Настройка весьма трудоемка, если все делать вручную. Так как надо устанавливать температуру термостата, вносить для каждой точки коррекцию и т.д. Но в случае автоматизации - можно настроить точнее и без больших трудозатрат.

Добавлено after 33 minutes 4 seconds:
Как мне видится автоматизация настройки:
Плата меры напряжения помещается в регулируемый термостат, скорость изменения в котором задается скажем 1градус за 5-10минут.
Изменение температуры фиксируется датчиком меры и заноситься в компьютер, к которому подключен 7.5 или 8.5 разрядный вольтметр.
Вычисляется корректирующий коэффициент и заносится в таблицу.

Теоретически, исходя из разрешения датчика TMP116 в 0.0078 градуса, можно достичь температурной компенсации в районе 0.05ppm/C (для стабилитрона 2С108В и других, имеющих собственный ТКН 5ppm)

[MegaVolt1976]

bsw_m писал(а):

Данная идея была проверена на практике, упрощенная схема, описывающая суть идеи(на ней не показаны цепи фильтрации и т.д.):

А можно глянуть на полную схему? Или это ноухау?

[bsw_m]

MegaVolt1976 писал(а):

bsw_m писал(а):

Данная идея была проверена на практике, упрощенная схема, описывающая суть идеи(на ней не показаны цепи фильтрации и т.д.):

А можно глянуть на полную схему? Или это ноухау?

На данный момент, при себе нету, но если на словах, то после ключа, реализующего ШИМ деление - фильтр, который можно подсмотреть в схеме меры на LM399 с ШИМ формированием выходных 10В.
А дальше вообще неинтересно - TMP116 в даташитовском включении, подключенный к STM32F030F4.

Если говорить про применение этого подхода к REF102, то по сути - вся схема уже внутри REF102, есть. Нужно только взять микроконтроллер (любой удобный), TMP116(TMP117), ключ например DG419, после него фильтр и через резистор на вход Trim, кстати, одновременно еще можно подогнать выход под красивые 10.000 000В

[MegaVolt1976]

bsw_m писал(а):

Если говорить про применение этого подхода к REF102, то по сути - вся схема уже внутри REF102, есть. Нужно только взять микроконтроллер (любой удобный), TMP116(TMP117), ключ например DG419, после него фильтр и через резистор на вход Trim, кстати, одновременно еще можно подогнать выход под красивые 10.000 000В

Красивая идея

[Mickle]

И мне тоже нравится. Интересно, что в это же время на eevblog независимо пришли к похожей концепции термокомпенсации "в цифре", только делитель ООС тоже PWM.

Offtop: если кто-то лудит и паяет ИКН переменного тока, может пригодиться табличка с характеристиками резисторов. В ней приведено процентное отношение реактивной составляющей полного сопротивления к активной на частоте 100 кГц. Когда составлял эту таблицу обнаружил, что во многих справочниках приводится неправильная размерность в формуле для граничной частоты резисторов МРХ (должны быть кГц, а не Гц).

[bsw_m]

Идею с цифровой табличной термокомпенсацией я озвучивал еще на 133-й странице, но вот проверить ее в жизни смог совсем недавно. Впрочем, эта идея уже витала в воздухе с того момента, как была предложена мера на LM399 с PWM делителем.
Единственное, с чем я не согласен относительно предложения на eevblog, это отключение термостата у LM399. А вот термокомпенсация стабилитронов 2DW232 мне кажется более интересной мыслью.
Сейчас вот есть желание реализовать по этому принципу групповую меру на скажем 6-и REF102С.
Плюсы - мера получится очень простая и малошумящая, при этом от нее можно ожидать хорошей краткосрочной стабильности, и возможно, неплохой долгосрочной.

Добавлено after 36 seconds:
Михаил, спасибо за очередную полезность в виде таблички.

Добавлено after 15 minutes 43 seconds:
P.S. После реализации групповой меры на REF102 и снятия ее характеристик - опубликую все данные для повторения этой поделки.

[Mickle]

От малошумящей групповой меры можно получить ещё меньше шума, если номинал каждого из весовых резисторов назначать обратно пропорциональным квадрату размаха напряжения шума соответствующего ИОН:

[MegaVolt1976]

Mickle писал(а):

И мне тоже нравится. Интересно, что в это же время на eevblog независимо пришли к похожей концепции термокомпенсации "в цифре", только делитель ООС тоже PWM.

А можно ссылочку?
[uquote]
Offtop: если кто-то лудит и паяет ИКН переменного тока, может пригодиться табличка с характеристиками резисторов. В ней приведено процентное отношение реактивной составляющей полного сопротивления к активной на частоте 100 кГц. Когда составлял эту таблицу обнаружил, что во многих справочниках приводится неправильная размерность в формуле для граничной частоты резисторов МРХ (должны быть кГц, а не Гц).[/uquote]Спасибо интересная информация. Жаль нету Вишеевских резисторов.

[Mickle]

MegaVolt1976 писал(а):

А можно ссылочку?

Примерно последний десяток страниц: https://www.eevblog.com/forum/metrology ... rence/950/

Спасибо интересная информация. Жаль нету Вишеевских резисторов.

Всё же один герметичный есть, т.с. для сравнения. Больше не делал, ибо разницы с Р2-67 и С5-61 никакой.

[MegaVolt1976]

Mickle писал(а):

MegaVolt1976 писал(а):

А можно ссылочку?

Примерно последний десяток страниц:

Спасибо.

Всё же один герметичный есть, т.с. для сравнения. Больше не делал, ибо разницы с Р2-67 и С5-61 никакой.

Я имел в виду z-foil у них там грозятся практически нулевыми паразитами.

Последний раз редактировалось MegaVolt1976 Вт апр 02, 2019 12:10:53, всего редактировалось 1 раз.

[Mickle]

Увы, нет у меня z-foil, как и многих других. Если где-то попадутся по символической цене, обязательно попробую

[0xFF]

Бодался я с цифровой компенсацией. Проблема была в сенсоре, почему то напрочь забыл про цифр. сенсоры. т.е. идея интересная. но в общем я думаю идеальна для очень широкого диапазона температур, где вариация значительно нелинейна. а при +-5 градусов. Те. от +17 +27 обычный с терморезистором подходит. ну это так ....

UPD: AD587 (керамика) с ноября (по тек. время) в термостате +50, (40 куплено, все али, любой индекс, самое дешевое, разное время и продавцы) рабочих 24: за все время упрыгало: <1ppm-6; 1ppm-4 ; 2-3ppm-9 4-6ppm-3 >6ppm-2. это вроде нормально, с учетом что несколько чипов давали очень стабильный выход по времени, я их использовал как контрольные. те что <1ppm - у них значение постоянно с практический момента включения. Ну и графики я не строил,это так спорадические измерения. Момент2 : без понятия как поведут чипы если давать им вкл\выкл - могут скакнуть куда нибудь.
Вывод: если купить 5, и все 5 рабочие, шанс что 1 чип нормальный достаточно высок.

UPD2: банановый колхоз, по мотивам одной картинки.
медная фольга, скрученная в профиль и косо отрезанная, нужно короче что бы фактический полностью в гнездо заходила и термоусадку на конец +: медь, супер дешево, термо минимально т.к. масса небольшая, контачит и пружинит хорошо, не жалко наждачкой потереть. -: смотреть страшно.

Спойлер

UPD3: шумы
Схемку вот обнаружил: ну про r1,r2+c1,c2 это понятно , а вот фильтр на оу я забыл, Будем делать .... ( r1,r2 -в некоторых вариантах 20к 200к)

Спойлер

[MegaVolt1976]

Господа подскажите может кто знает что это за чудо прибор Ф138? Никакой информации в сети не могу найти.
Сeдя по картинкам способен измерять чуть ли не пиковольты.

http://ay.by/lot/mikrovoltampermetr-f13 ... 29097.html

Это часть какого то комплекса? Судя по тому что входы не стандартные. Или он сам способен быть нановольтметром?
Из того что мельком нашлось в инете вроде как применён МДМ на полевиках. Но на фотках я его не нахожу.

Собственно вопрос можно ли его оживить в нановольтметр или не выйдет? Кто что думает?

[Mickle]

Оживить в нановольтметр нельзя, и даже в самого себя. На задней стенке написано Ф138/У - это блок управления. А ещё к нему через многоштырьковый разъём толстенным кабелем подключается здоровенная бандура Ф138/Ф - фотогальванометрический усилитель. В нём как раз расположена вся магия нановольт и 4 винтовых зажима, 3 из которых медные.
P.S. Фото внешнего вида есть на "западприборе", поиск по Ф139 (модель той же конструкции, но менее чувствительная).

Последний раз редактировалось Mickle Чт апр 11, 2019 16:27:46, всего редактировалось 1 раз.

[MegaVolt1976]

Mickle писал(а):

Оживить в нановольтметр нельзя, и даже в самого себя. На задней стенке написано Ф138/У - это блок управления. А ещё к нему через многоштырьковый разъём толстенным кабелем подключается здоровенная бандура Ф138/Ф - фотогальванометрический усилитель. В нём как раз расположена вся магия нановольт и 4 винтовых зажима, 3 из которых медные.

Спасибо. Может есть фотки этого чуда техники?

[bsw_m]

Публикация с разрешения изготовителя.
Новый эталон сопротивления 1-го разряда из Минска:

Пока официально еще не поставляется и вроде как названия нет.
Из интересного: очень высокая долговременная стабильность, на индикаторе показания реального сопротивления при текущей температуре. Данный эталон можно так-же использовать и на переменном токе, частотой до 100кГц.
Будут доступны номиналы до 100кОм