Методика калибровки мультиметров

[Greenpeace]

Мне бы хотябы чтобы первые 3 разряда были стабильны, т.е. 10,000XXXX

Это уже не три, это уже 4.5 или даже 5

Спасибо за уточнение

[Mickle]

Жил да был у меня на полке вольтметр с установленным самодельным модулем ИОН на базе пресловутого LTZ1000. Как обычно ничего не предвещало беды, да решил я при наведении порядка среди приборов включить его и погонять немного. Какого же было моё удивление, когда на графике измеренных значений другой меры на базе LTZ1000 я обнаружил провалы и зубцы амплитудой примерно 1 ppm (10 мкВ при номинале 10 В) - типичные представители взрывной компоненты шума. Дальше - хуже. Чем больше я проводил тестов, пытаясь выяснить причину, тем больше деградировала стабильность показаний и тем больше приходила уверенность, что LTZ1000 в модуле ИОН накрывается медным тазом

Фото модуля ИОН и результат измерения его выходного напряжения синхронно двумя вольтметрами


В конце истории так оно и вышло. Стабилитрон на кристалле LTZ замкнуло накоротко, модуль был демонтирован и распотрошён на запчасти. К слову, болезный LTZ1000 был из партии, которую я приобрёл для экспериментов 5 лет назад. Все остальные чипы имели тот же таймкод и ничем подобным происшедшему меня не удивили. Ирония судьбы: теперь валяются два полурабочих чипа. Один без стабилитрона, но с исправным нагревателем. Второй (LM399) - наоборот.



Что ж, подумал я, пора браться за скальпель паяльник и заодно решить ещё одну проблему, которую я давно обнаружил, но не мог набраться смелости ею заняться. Речь о неприятно-большой температурной погрешности в показаниях прибора. Поскольку её определяют всего два резисторных делителя (в преобразователе 7-10 В и в инверторе), последние были демонтированы и помещены в медную термо-камеру для опытов. Результаты оказались вполне предсказуемы. Делитель преобразователя 7-10 В микропроволочный, выпущен старой доброй Mann Components до того, как её поглотила Vishay. На графике ТКС видна немаленькая квадратичная составляющая, но согласованность ТКС во всём диапазоне температур просто превосходная. А вот с делителем инвертора напряжения не повезло. В последних ревизиях вольтметра стали применять герметичные фольговые делители VPG. Хотя они имеют намного меньшую нелинейность ТКС индивидуальных резисторов, но абсолютная величина и рассогласование ТКС ни в какие ворота не лезут. Поэтому пришлось вместо фольгового поставить микропроволочный, т.к. даунгрейд.



Что получилось в итоге, можно посмотреть по результатам испытаний. Теперь получить краткосрочную нестабильность в 0,02 ppm даже со штатным метровым кабелем - проще простого. При таком разрешении начинают сказываться конструктивные недостатки прибора, например, пластмассовый корпус (хоть и толстый, из необратимой пластмассы, но всё же).

[xDevs]

О, злобные лучи Солнца. Знакомые товарищи, попортить ppm-ы.
А резисторы делителя как замерялись, по очереди, или коммутацией? Есть в наличии такой же делитель но с ибея от товарища hifi-чегототам. Мне интересно сравнить, если не секрет в методике..

[Mickle]

Резисторы замерялись одновременно разными приборами.
Вообще, задача оказалась не такая простая. Режимы омметра в мультиметрах я отбросил сразу из-за недостаточной краткосрочной стабильности. Решил использовать схему, в которой каждый из испытуемых резисторов включается нижним плечом делителя.



Питание всей схемы организовано последовательным соединением 2-х мер на 10 В. Остался вопрос с балластными резисторами. Поскольку измерения синхронные, то тепловой дрейф, колебания термоЭДС и т.п. этих резисторов должны быть малыми до суб-ppm величин. Учитывая, что суммарное время эксперимента составляет не меньше часа, рядовые фольговые или проволочные резисторы с требуемыми характеристиками и номиналом около 10 кОм я найти не смог. Зато вспомнил, что недавно утилизировал так и заинтересовавшие "котов" печатные резисторы на стальной подложке. А так же то, что у меня уже есть собранная на их базе статистическая мера отношения сопротивления 10+10 кОм. 4 кг "живого" веса, настроенные 3 года назад на равенство сопротивлений до 0,1 ppm к моему удивлению и сегодня обеспечивали это самое равенство. Вот эту железяку я и использовал в роли верхних плеч делителей.



Осталось самая малость - термокамера для испытуемого. В конструкции термокамеры врагом №1 являются градиенты температуры. Избалялся я от них так: резистор с термопарой обматывался поролоном и вставлялся в алюминиевый блок, всё это вновь обматывалось поролоном и вставлялось внутрь медной термокамеры с всесторонним нагревом. Провода заранее пропускались через резиновые манжеты.



DVM-7.5 Lite и HP34401A измеряли падение напряжения на резисторах, В7-78/1 - температуру, Datron 1271 - напряжение 2-х последовательно соединённых мер.

[xDevs]

Cпасибо, попробую с подручными материалами.

Тем временем для жаждущих получить 8.5 разрядов:

Спойлер

Пациент на ebay.
Блиц за 1500$ звучит разумно за включающийся прибор.

Судя по серийнику, товарищ середины 90тых, и требует профилактики и зеленки в больных местах (замена всех электролитов, диагностика платы, обновление прошивки, возможно мелкий ремонт).

Если че - я не виноват

[Vovk_Z]

Shipping: $122.54 International Priority Shipping to Ukraine via the Global Shipping Program | See details
Import charges: $710.96 (amount confirmed at checkout)

- такое себе удовольствие

[0xFF]

Требуется помощь:

Имеется мультиметер TENMA 72-410A. Который я использовал как пробник ....
Попытки его откалибровать были безуспешны. И вот случайно на форуме пролетела документация. калибровка и схематика. Ура сказал я щас из тыквы забацаем карету .... а фиг тебе сказала тыква ...

Проблема первая которая решалась просто. Примерно 15 разных потенциометров которые надо крутить для полной калибрации. Все они на 1 оборот. Фига себе сказал я пытаясь поймать "0". каким же образм его калибровали на 0.05%

После серии безуспешных попыток, все потениометры были заменены на 25 оборотов. Мечта подумал я но не тут то было .... ( Я не знаю каким спецом надо быть если 25 оборотный резистор поворачивается на 30 градусов для смены величины на 1 единицу то как надо крутить 1 оборотный , и он всеравно уплывет ...).

Проблема вторая на которй я застрял: По постоянке: предел 2V калибрует опорное напряжение. При этом 20V предел калибровок не имеет. Т.Е. если делаем 1.9000 на 2 то получаем 19.2137 на 20 (+10%)
если занижать опорное то можно найти баланс между 2 и 10. т.е. теперь врут оба ....

на переключатели предела 2В есть свободная группа контактов. было бы замечательно что нибудь туда припаять для компенсации такого поведения .....

Схема: (то-же приаттачено)


Проблема третья (вдруг кто что подскажет) Девайс не имеет схемы поддержки нуля, постоянно плывет, для этого на лицевой панели подстроечник под отвертку, абсолютно раздолбан .... (это был не я, таким купил) он приделан паралельно резистору коррекции нуля на усилителе.
(любопытно можно ли что нибудь прибабахать, типа кнопки, вход закоротили, "0" выставили, запомнили)

И последняя проблема ( как бы мелоч) тусклые индикаторы , светодиодные, они сдохли или ето фича, или есть вариант замены пожирающие такой же ток но гораздо ярче.

Все это спортивный интерес конечно , как без него.

О,да, забыл: Чайник был бы признателен если бы кто нибудь пояснил узел на U5, U6. генератор тока? . а U6 зачем, почему, как и где у генератора тока выход ( это где 2 круглешка где "А") , и самое важное VR12 - предположительно для чего ? и еще такой элемент RE2 (RE1) - Это опторезистор ?



Еще есть keythley 197 ; наполовину рабочй, в смысле он был убитый, переключатели дохлые ктото внутри провода не туда соединил коденсаторы сдохли - щас работает но я не уверен в цифрах. Ну это потом ...
и FLUKE 8050a - ну этот вооще танк, ему 150 лет и никакой калибрации не нужно .... Всем советую, за исключение маленького дисплея который еще дохнет к таму-же.

[Mickle]

Принципиальная схема ломает мозг, а качество её сканирования - глаза

По постоянке: предел 2V калибрует опорное напряжение. При этом 20V предел калибровок не имеет.

Имеет. Доведите до конца процедуру калибровки, и предел 20 В обижен не останется. Он корректируется одновременно с пределом 200 мВ потенциометром VR5, задающим поправку коэффициента усиления предусилителя.

Проблема третья (вдруг кто что подскажет) Девайс не имеет схемы поддержки нуля

В силу унификации (читай, удешевления) для режимов измерения постоянного и переменного тока используются одни и те же входной делитель и предусилитель. Одновременно получить широкую полосу пропускания, малые входной ток, смещение, температурные коэффициенты - не такая простая задача для ОУ. Попробуйте заменить LF411 другим широкополосным прецизионным JFET ОУ. Или таким же, но с подбором по минимуму теплового дрейфа.

Чайник был бы признателен если бы кто нибудь пояснил узел на U5, U6. генератор тока? . а U6 зачем, почему, как и где у генератора тока выход ( это где 2 круглешка где "А") , и самое важное VR12 - предположительно для чего ? и еще такой элемент RE2 (RE1) - Это опторезистор ?

Да, узел с U5, U6 - многопредельный источник тока для режима измерения сопротивления. Собственно источник собран на Z3, Q2. ОУ U5 в петле ООС имеет опорный резистор в виде цепочки VR10-11, R43. Петля ПОС тоже содержит цепочку опорных резисторов, суммарный номинал которых зависит от предела измерения. Особняком стоят пределы 2 и 20 МОм. В первом случае в цепочку резисторов ПОС кроме VR1-2,R3-4 добавляются высокоомные резисторы R1-2 верхнего плеча входного делителя до суммарного номинала 10 МОм. А во втором в 10 раз уменьшается измерительный ток не за счёт увеличения R ПОС, а за счёт использования отвода в цепочке R ООС. Если бы не этот приём, пришлось бы использовать дорогостоящий прецизионный резистор на 90-100 МОм.



На ОУ U6 собран двухпороговый компаратор, который управляет реле RE2. Пороговые уровни настраиваются так, что реле своими контактами замыкает защитный 1-Момный резистор R44, пока напряжение на выходе U5 находится в рабочем диапазоне от 10 до 12 В (реально уровни имеют некоторый запас). Стоит лишь напряжению выйти за установленные границы (например, на вход подали случайно 600 В), реле размыкает контакты, и резистор ограничивает ток, протекающий через опорные резисторы и выход U5. В короткий промежуток времени, пока срабатывает защита, выход U5 защищён от перегрузки диодами D9-10 на шины питания.

[0xFF]

Mickle , огромное спасибо.

[alex_lv]

http://www.dii.unipd.it/~gobbo/didattic ... rthrop.pdf
Просто полезная книга по данной тематике. Естественно на общепонятном, правда;)

[EW1UA]

Просто полезная книга по данной тематике. Естественно на общепонятном, правда;)

Фу-ф, я уж подумал, что на китайском.
Спасибо за ссылку на книгу.
Вот ещё 3-е издание той же книги, 2014 год:
http://libgen.io/ads.php?md5=CD729389E3 ... 1188842870
http://bookzz.org/md5/CD729389E36501B089AE9C1188842870

[0xFF]

В общем тыква почти превратилась, 3 дня вертения тримеров, и асимптотическе кривые сошлись, почти, нужно было прогонять по 3-4 раза на каждом типе измерений, для достижения баланса .....

Вот приехал еще один девайс FLUKE 8842A. Если есть какая у кого документация буду премного благодарен.
BTW: Фотки внутри интересуют ?

[Mickle]

Для Fluke 8842A лучше создайте новую тему. Документация есть на родном сайте. Даже со схемами.

[Mickle]

Всё же молодцы братья-китайцы. Поставив на поток производство платок с AD584, 588 и т.п. чипами, они застолбили немалую долю рынка любительских "проверялок" китайских же тестеров. Купил, ткнул щупами, сравнил показания с надписью на стикере. А потом, хоть выбрасывай, т.к. дешевле купить через год новую и не заморачиваться вопросом на сколько же она уплыла и в какую сторону света.
В этом плане всякие ультрастабильные меры на 10 В и иже с ними - в любительской практике совершенно излишни. Возни с ними очень много, цена получается заоблачная, да и просто так не выбросишь или не заменишь на новую.
Такая же история и с моей последней самоделкой с окончанием Nano. Как и куда применить эти 0-10 вольт и миллиампер - так и не нашёл ответа. Пробовал даже использовать калибратор просто как источник напряжения для симуляции сигнала естественной термопары. Но стало жалко, ведь не для этого он был создан К счастью история закончилась вполне оптимистично. В конце концов попал DC-Cal Nano в добрые руки и надёюсь, что он себя покажет с лучшей стороны



Но у меня ещё остался второй экземпляр, для которого уже не было компактного корпуса. К тому же я не мог не прислушаться к рекомендациям, здравому смыслу и опыту: от простого источника с одним диапазоном напряжения и тока проку - кот наплакал. Так что я решил число диапазонов расширить за счёт всяких усилителей, конвертеров и делителей. Конечно запихнуть всё это в один корпус уже не получилось. Пришлось перейти к блочно-модульной компоновке.
Базовый блок обеспечивает всё те же 4 декады сопротивления (1, 10, 100 и 1000 кОм), 3 декады напряжения (0-10, 0-1 и 0-0,1 В) и один предел по току (0-10 мА). Второй блок представляет собой прецизионный усилитель с Ку=10 и выходным напряжением до +/-100 В с током нагрузки до 8 мА. Его проектированием я занялся только после того, как малыша увезли на дачу и я временно снял мораторий на проведение работ с высокими вольтами. Третий блок - источник тока, управляемый напряжением. Обеспечивает на выходе 1 А при входном напряжении 1 В.



Вроде бы на вид конструкции получились не очень сложные, но по ощущениям трудоёмкость их просто зашкаливает. Жутко неудобные корпуса и передние панели. Десятки герметичных фольговых и микропроволочных резисторов, которые прежде чем заказать и то сто раз подумаешь стоит ли вкладывать в них целое состояние. А потом оценивай параметры, разбраковывай, группируй...

[MatrixOid]

Все просто шикарно. Вот такие статьи и стимулируют тоже что-то делать самому, а не надеяться на Дядюшку Ляо. Я конечно понимаю, что денег и времени вкинуто немало, но опыт и осознание, что ты что-то можешь сделать сам, дорого стоят.

[3g57]

Все просто шикарно. Вот такие статьи и стимулируют тоже что-то делать самому, а не надеяться на Дядюшку Ляо. Я конечно понимаю, что денег и времени вкинуто немало, но опыт и осознание, что ты что-то можешь сделать сам, дорого стоят.

Алексей! Присоеденяюсь к твоему мнению.
Немного добавлю. На подъме экономики весь этот опыт и
багаж знаний непременно будет востребован.Тогда это
начнёт приносить девиденты.При условии свободных рынков,
прозрачного бизнеса с гарантированной защитой авторских прав.
Останавливаться нельзя.

[xDevs]

Cхемы бы еще, поглазеть да изучить..
А так не отказался бы от таких коробочек, это да .

Утешения ради - готовим к публикации статейку про коммутатор Data Proof 160, часто используемый в метрологических лабораториях. Планы на его использование - групповое измерение резисторов и ИОНов и сравнение различных мультиметров.

[Mickle]

P.S. Очень интересная статья про Data Proof 160. Давно хотел узнать, где применялись эти реле с печатными контактами.
А я разочаровался в сканере Minate. У него разность термоЭДС между каналами достигает нескольких микровольт. В этом плане Prema 2010 намного лучше, по характеристикам он совпадает с Data Proof 160, но очень шумный. А шум у нас в семье не приветствуется. Так что оба они лежат мёртвым грузом.

[MatrixOid]

.При условии свободных рынков,
прозрачного бизнеса с гарантированной защитой авторских прав.

Вы дяденька безнадежный оптимист, однако Не про Россию это, не про Россию

[Arhammon56]

Поставив на поток производство платок с AD584, 588 и т.п. чипами, они застолбили немалую долю рынка любительских "проверялок" китайских же тестеров. Купил, ткнул щупами, сравнил показания с надписью на стикере. А потом, хоть выбрасывай, т.к. дешевле купить через год новую и не заморачиваться вопросом на сколько же она уплыла и в какую сторону света.

Свою экономически оправданную нишу можно найти - главное же наличие образцовой меры. Простенькие ИОНы не сильно дорогие, а долговременную стабильность обеспечивать количеством или отправкой на поверку.