Методика калибровки мультиметров

[Mickle]

0) Делитель рассчитывался на рабочее напряжение в калибровочной схеме 20 вольт. Это соответствует примерно 0,2 мВт на один корпус резистора. Запас по напряжению есть, но использоваться никогда не будет, т.к. нет таких задач.
1) Число резисторов определялось, как графоаналитическое решение задачи линейного программирования по минимизации целевой функции отклонения Кд в условиях ограничений, в т.ч. на сопротивление плеча 8<R<12 кОм, ТКД<0,1 ppm/C, МКД<0,1 ppm/Вт, СКО ТКС групп имеющихся резисторов, габаритные размеры ёмкостей для заливки маслом или парафином и др.
2) 1,01 кОм.
3) Ради требуемого симметричного диапазона регулирования Кд потенциометром на лицевой панели.

[TrexREXX]

TrexREXX писал(а):

Моим первым цифровым был прибор из журнала Радио, за 19983г.№5 автора Л. Ануфриева.

Извиняюсь

Спойлер

Как там, в будущем? Коррупцию-то победили за прошедшие 17965 лет?

Все как всегда, вместо того: я тоже собирал цифровой мультиметр из Радио за 1983 год
Вы заметили только ОПЕчАТКУ, печально.......

[TEKTRON]

Mickle, большое СПАСИБО!
Можно ещё спросить?

4) При отборе резисторов ставилась ли задача свести результирующий ТКС групп или даже плеч к нулю, или целью было подобрать каждому резистору близнеца в другое плечо, а ненулевой ТКС плеч полагался не первостепенным?
5) С какой точностью измерялся ТКС резисторов перед отбором?
6) Каков максимальный ТКС отобранных резисторов?
7) Парафиново-стеариновая смесь - какое процентное содержание? Имеет ли смысл добавить воск для снижения твердости?
8.) При таких коротких выводах после пайки ТКС резисторов не уполз? И вообще, ТКД изделия после сборки проверялся? Что получилось?

Почему спрашиваю - я пошёл именно первым путём(получить нулевой ТКС каждого из плеч), но увы... Опять же резисторов с отрицательным ТКС уже почти не осталось... С головоломным математически-статистическим аппаратом у меня тоже не шибко. Отсюда вопросы практического плана.

TrexREXX, не понимаю, что обидного для себя вы углядели в моей шутке. С тем же успехом и вы тоже могли бы прореагировать с юмором: борьба продолжается , и тем самым исчерпать тему. А извинился я постом выше.
Мультиметры я не собирал, поначалу ограничился омметром с линейной шкалой (Радио или ВРЛ, не помню), частотомером с автоматическим выбором пределов (чешская Аматерске Радио) и ГЗЧ с болометром. Всё осталось в СССР

[Mickle]

4) Ставилась задача обеспечить близкий средний ТКС обоих плеч. Нулевой оказался недостижим из-за асимметрии закона распределения.
Компоновку сначала делал в экселе, потом распечатывал и по ней распаивал резисторы.



5) С какой точностью - не могу сказать, баланса погрешностей не считал. Методика была следующая. Нагретый до 58 градусов трубчатый термостат. Резисторы пронумерованы и разложены на столе. Два термометра: один рядом с резисторами, второй в термостате. Предварительно (один раз) определялся интервал времени, который необходим для прогрева резистора при помещении его в термостат. Далее как на конвеере: пинцетом берём резистор, вставляем в кельвиновскую панельку, списываем показания омметра в режиме OComp и до упора вставляем резистор в термостат. Засекаем время. По истечении интервала считываем показания обоих термометров и омметра. Снимаем резистор, даём панельке остыть и готовимся к следующему. И так продолжаем несколько дней подряд.
6) Максимальный ТКС виден в левом-верхнем углу листа с гистограммой: Заголовок: Методика калибровки мультиметров
7) Не знаю. Купил пакет обычных свечей в Магните, вытащил фитили и переплавил на газу.
8 ) ТК не проверял, но теперь он оказался просто не важен. Релейный коммутатор позволяет оперативно выполнять подстройку Кд прямо "на лету".

[TEKTRON]

Спасибо за пояснения.

Mickle писал(а):

...вставляем в кельвиновскую панельку...

Можно об этом подробнее?
Попытался представить конструкцию - по 2 изолированных контакта на вывод... какой-то краевой разъём на тонкую плату?

[Mickle]

Так точно!
Фото остались здесь, в п.2: Заголовок: Для volt-nuts котов

[TEKTRON]

Спасибо!
п.4 интересен, если что... Вес не смущает.

[0xFF]

" Методика была следующая. Нагретый до 58 градусов трубчатый термостат." - ага .... очень знакомо, только я на melf в последнее время, очень миниатюрно. И что заметил, некоторый сплавы имеют волнообразный ТК то до +45-56С - положит, а потом отрицательный - упс, можно оптимистично намерить.

Hammon divider, ранее я упоминал, 3- последовательно 3-паралельно получаем 1:10. (можно и больше - меньше будут разные коэфф) если ткс резисторов стремится к одинаковой величине (пофиг какой), результативная ткс стремится к нулю. Таже фигня с флюке делителем, тока они используют мост, и уравновешивают его затем пере коммутируют части в делитель ..... - калибровка ( неужели правильно написал) Тоже самое можно использовать с делителем на 1:2. собираем мост, 4 резистора, резисторы изменяем - уравновешиваем, разбираем мост и собираем делитель - вуаля, точность согласно точности уравновешивания (те вооще 1 резистор крутим). Но он к сожалению не термо-компенсируется ... (хотя если на релюшках, может и можно к конкретной температуре подстроить на 2-3 измерения, пока не нагреется) (Ну в общем "0" напряжения проще, чем скажем определенное значение сопротивления, я думаю)

LT1021 пластик, DIP8, 86 года рождения, паян, перегрузок не имел, в банке. Мы изучаем зависимость Vout от влажности, общем конкретно ничего серьезного Т.К. экземпляр попался с аагромным ткс, да еще погода -бах +35, бах +15- ночью.
Итак, результаты: плачевны.

Общий взгляд: если кристалл в железной герметичной банке то в принципе на него ничего не влияет. снизу клей. сверху может тоже клей. А кристалл в пластике обжат со всех сторон. Поэтому деформации пластика передаются на кристалл, на его структуру, деформируют, ну и электроны заедают. (по поводу бу LTZ1000 передавленный трактором - как там с деформацией кристалла ... ) Т.е. пластик впитывая молекулы воды разбухает - увеличивая нагрузку на кристалл соотв кристалл деформируется - напряжение меняется... даже если все молекулы улетят обратно то остаточные напряжения остаются навечно.

В общем в сухой среде: среднее 10.00025 , влажная насыщенная среда (я использовал дистиллированную воду, но все равно есть шанс что создалась проводимость на корректирующий пин) среднее: 10.00057. обратно сухая среда 10.00042. Т.е. я думаю, с погодой дождь-солнце\сухо - это будет ну скажем 5ррм , в экстриме 20-40ррм.
И если экстрим - то обратно на тот же Vout не возвратится - видимо деформации настолько велики - что это необратимо .... Опять же ... субьективно к кристаллу, к пластику, к упаковке, дождю и так далее ....

Т.е. будем использовать пластик и запаяем в металлическую коробку .... ( Если кто собирается рекомендую (нет не моя рекомендация) LT1027 - наиболее удачный чип со всех сторон (ткс, гистерезис Vout в зависимость Vin, долговременная стабильность итд) , к сожалению в банке не выпускался, странно)

[ufi]

А нет у кого данных по работе LTZ1000 в нестабилизированном режиме?
Все-таки цена модуля падает в два раза, а преимущества по шуму и стабильности остаются.

[YellowColor]

Это которая вот эта схема с первой страницы даташита?

basicltz1k.png

(40.94 KiB) Скачиваний: 473

[ufi]

На шестой, где указана методика подборки тока для минимизации ТКН. Т.е. режим нестабилизированный, но термокомпенсированный.

[Mickle]

ufi писал(а):

А нет у кого данных по работе LTZ1000 в нестабилизированном режиме?

Вот здесь (https://www.eevblog.com/forum/metrology ... 1000/1125/) поверхностно затрагивали этот вопрос. Кроме того, в 2011 году вопрос активно обсуждался в переписке группы volt-nuts. Можно посмотреть в архиве примерно с конца сентября: https://lists.febo.com/pipermail/volt-n ... .febo.com/
Лично моё мнение - овчинка выделки не стоит. Отказ от термостабилизации добавляет больше проблем, чем их решает.

В копилку опыта:
Немного усовершенствованная версия УНЧ с Ку=500000 для измерения амплитуды шума ИОН в диапазоне 0,1-10 Гц: в первом каскаде использован малошумящий сдвоенный ОУ по схеме усреднения, добавлена защита от перегрузки по входу, а так же светодиодный индикатор выхода первого каскада из линейного режима усиления.



Резистор R1 - металлофольговый или проволочный, R2-R10 и R15-R17 - типа С2-29В. Вместо VT1-VT2 можно применить маломощные биполярные транзисторы (КТ3102, КТ3107) или кремниевые диоды с малым обратным током утечки. Конденсатор C1 собран из 95 шт. К73-17 4,7 мкФ 63 В, соединённых в батарею. С2-С3, С7-С9 - плёночные (лавсановые, полистирольные). С4-С5 и С12-С13 - электролитические, подобранные по току утечки не более 200 нА при напряжении 10 В. ОУ DA2-DA3 могут быть заменены практически на любые микромощные прецизионные.



Особое внимание следует уделить выбору конденсаторов для батареи C1. От их качества (сопротивления изоляции, диэлектрической абсорбции) зависят шумовая полка усилителя при постоянном напряжении на входе, время выхода на рабочий режим при перезарядке С1. Желательно, чтобы ток утечки всей батареи не превышал 1 нА. Важен даже не сам ток (он может быть и больше), а его вариация, т.е. шум. К примеру, пусть ко входу усилителя подключен источник напряжения 10 В и ток утечки С1 составляет 1 нА. Тогда даже 10% колебание этого тока создаст помеху, эквивалентную 0,3 мкВ. В то время, как расчётная амплитуда собственных шумов усилителя в полосе частот менее 0,1 мкВ.
Для выбора конденсаторов я собрал импровизированный стенд из малошумящего ИОН 10В (на LTZ1000), шунта на 10 кОм (резистор С5-60) и мультиметра HP 34401A на пределе 100 мВ. Т.к. большая часть конденсаторов (75 шт.) была из одной нормоупаковки, я проверил только половину из них и удостоверившись в малом разбросе параметров остальные конденсаторы решил не проверять. Это стало роковой ошибкой, т.к. один из 95 штук оказался с большой утечкой в 2 нА при 10 В. Пришлось распаивать почти целый ряд, пока обнаружил проблемный конденсатор. Тестировал всё батарею в сборе таким образом: зарядил до 10 В и раз в сутки контролировал напряжение высокоомным вольтметром. Через 6 суток напряжение упало до 9,75 В, что соответствует току утечки 0,2 нА.
Тестирование усилителя с к/з входом показало шумовую полку менее 100 нВ. Вполне неплохо.



Пробую измерить шум 10 В ИОН на базе LTZ1000. Получил 1,2 мкВ п-п, что в точности совпадает с результатом 4-х летней давности на предыдущей версии усилителя:



К сожалению, больше ничего малошумящего не нашёл. Свинцовый аккумулятор вышел из строя, шум отечественных В1-30 и без усилителя видно, одним лишь мультиметром, а Datron 4000A измерить просто не успел
АЧХ усилителя измерял, подавая на вход синусоидальный сигнал 1 мкВ RMS с самодельного калибратора напряжения. Т.к. частота задаётся только целыми числами, график продолжить влево, увы, невозможно. Фактический коэффициент усиления получился на 10% меньше заданного, что для кустарных измерений вполне терпимо.

Вложения

Усилитель.rar

(26.74 KiB) Скачиваний: 361

[moLCHec]

В качестве защитных в данном случае диоды BAV199 не подходят ? А если входной резистор С2-29 поставить сильно шуметь будет ?

[Mickle]

BAV199 отлично подойдут, наверное, как и многие другие. Если использовать С2-29В, то выбирать нужно тип с минимальным коэффициентом токового шума. А ещё лучше заменить на проволочный, например, С5-5.

[YellowColor]

А почему применены именно К73-17?
К73-16 существуют на ёмкость до 22 мкФ, что более чем в 4 раза может сократить количество конденсаторов, да и в теории параметры и повторяемость характеристик у них должны быть получше.

[Mickle]

Кроме них я рассматривал несколько вариантов: полипропиленовые Vishay и Wima MKP, К78-19. Т.к. по абсорбции и сопротивлению изоляции они все одного уровня, критерием выбора стала удельная цена за 1 мкФ. Абсолютным победителем стали К73-17 - 1,27 руб/мкФ

P.S. Хорошую альтернативу подсказал strannik2039: использовать в качестве С1 несколько штук пусковых/фазосдвигающих конденсаторов с полипропиленовым диэлектриком (CBB60, К78-17 и т.п.).

[moLCHec]

ага я тоже гляжу на пусковые
TS11-12 100uF Конденсаторы металлизированные, полипропиленовые 384 руб/шт при партии от 5шт. + у меня скидка 10%
а К73-17 у нас на 4,7 мкФ стоят более 20 руб/шт

Добавлено after 5 minutes 44 seconds:
хммм, наверно глупо а если обмотку реле, да она не бифилярно намотана и ТКС у нее высокий, но в данном случая он на АЧХ только будет влиять. Не покупать же фольговый резистор ради усилителя ... а проволочные С5-5 у нас днем с огнем не сыщешь

[Mickle]

moLCHec писал(а):

Не покупать же фольговый резистор ради усилителя ... а проволочные С5-5 у нас днем с огнем не сыщешь

Не проблема. Напишите в л/с адрес и желаемые номиналы.

[Vovk_Z]

Зачем такой большой Ку, и почему такой маленький R1 (он же шунтируется источником)?

[Mickle]

Ку в оригинальном аппноте LT №124 был ещё больше. Мне такой Ку кажется более удобным при подключении усилителя не только к осциллографу, но и мультиметру.
Номинал такой, чтобы уменьшить собственный шум усилителя. Даже 3,32 кОм в полосе 10 Гц даёт джонсоновские 23 нВ скз, что превышает амплитуду шума первого каскада.