Методика калибровки мультиметров

TEKTRON

[uquote="Miko2015",url="/forum/viewtopic.php?p=3224221#p3224221"]При правильной реализации ...[/uquote]Всё верно. Теоретически.
С практической точки зрения можно и дополнить. К сожалению, конкретное что-то сказать трудно, т.к. вы не выложили собранную схему и фотки конструктива и испытательной установки, поэтому очень общо (не обижайтесь, если всё это уже учтено, по причинам - см. выше)
Сначала о 399-й и разочарованиях в ней. Вот стандартный набор вопросов, на которые должен ответить сам себе тот, кто недоволен её работой:
Использованы ли:
- ОУ для задания тока,
- батарейное питание,
- питание подогревателя отдельными проводами,
- Кельвиновское подключение стабилитронной части,
Защита от конвекции/сквозняков/ветра,
Правильные (Low EMF) экранированные соединительные провода на вольтметр (вольтметр должен быть один. Работа AutoZero может гадить иголками на вход – раз, и 34401 не имеет клеммы GUARD - два),
Не лежит ли поблизости мобильник?
Подробности частично здесь и несколько следующих постов.
О сквозняках, экранировке и питании от сети...
Несколько десятков мкВ – это несколько ппм , вы уверены, что все остальные критичные компоненты схемы не гадят именно на эти несколько ппм?

Для ЛТЗ1000 борьбу за ппм-ы стОит начинать ещё на этапе составления схемы и разводки платы. От помех надо защищать ВСЕ провода, уходящие за пределы экранированной коробки с платой. Например, проходными дросселями.

А насчёт «работают себе и работают», вот один из примеров. А были и другие.

Реклама

Miko2015

Как раз с практической точки зрения не вижу необходимости ни батарейного питания, ни кельвиновского подключения LM399 - по обычной схеме из datasheet она работает вполне удовлетворительно. То, что в LM399 напрягает - это поп-корн, которого можно ожидать в любой момент и после 1000-часового прогрева...

C LTZ1000 да, весь арсенал надо задействовать. Хотя вот необходимости кельвиновского подключения ИОН к вольтметру со входным сопротивлением 30-50-80ГОм я не понимаю в принципе. От помех оно не спасет, а падение напряжения на проводах ничтожно. Зачем тогда оно?

Про параллельное включение приборов - да, прошел на своем опыте. Правда, не уверен, что дает больший вклад - "иголки" или EMI от дополнительных проводов. По-идее, EMI должно "сажать" напряжение на десятки-сотни мкВ (на 10В), что его и выдает, а что "иголки" привносят - не знаю.

Реклама

0xFF

Вот вот смотришь на разобранный 34470A. И где там этот весь арсенал задействован? Примитивная платка закрытая пластиком. Основная плата унифицирована. Не, я не спорю все как у аудиофилов: теплый ламповый звук, отчетливое движение электронов в пробирке .... Ну да ладно ... Volts-Nuts оно именно так: теплое стабильное ламповое напряжение ...

Покупка: https://www.aliexpress.com/item/1PCS-LT ... 74114.html
Прибыло много б.у. в пластике, годов 94-98, с короткими выводами и буквы В (3 шт) С и D . ... по-моему не плохо ..

Затем, супер-жареные LT1021 в металле ( работали 2 недели при 160С ). Забацал 3 схемки с термокомпенсацией, но схема оказалась фиговой, для 1-ого - супер, для 2 и 3 - все плохо.. (настраивается ужасно) но не суть , Валялись он у меня на столе включенные уже 1.5 месяца. 3 платы. Вот замерил вчера ... те-же цифры ( 5 знаков) что и в начале ... т.е. если и уплыло то не более 4 микровольт .... Ну вот ... уже лучше.

Жарим теперь lm399, с выключенной грелкой и без пластика, 165C , ток 5 ма, аааа я мучитель бедных деталюшек

Результаты к нов году ...
Пожаренные Китайские стабилитроны тоже готовы к употреблению ( но они жарились при 170 градусов и 30 ма ток - все целы ) Результаты к нов году ...

ЗЫ: Вот, Вот: ( я не безумен, есть подобные мне индивидуумы

These references will "settle down" after several hundred hours of continuous operation, such that the annual drift will not be as great as it is when the reference is new. You can artificially age these references in an oven for 30-90 days at 150oC, then temperature cycle them in the freezer, then the oven, etc. (about 25 cycles). What you are doing there is annealing the internal metal and resistors, and getting the materials to "relax". This will get the reference into a state where it drifts very little. The alternative is to continuously power the reference for a few years until it settles down to a (more or less) linear drift profile.

TEKTRON

[uquote="Miko2015",url="/forum/viewtopic.php?p=3234576#p3234576"]... вот необходимости кельвиновского подключения ИОН к вольтметру со входным сопротивлением 30-50-80ГОм я не понимаю в принципе...[/uquote]А кто подобное утверждал?

Я речь вёл о кельвиновском подключении стабилитрона (из состава ЛТЗшки) или стабилитронной части ЛМки в схему собственно ИОНа, дабы не подавать на последующие каскады паразитное падение напряжения на токоподводящих проводниках. В частности, и это подразумевалось под необходимостью начинать борьбу за ппм-ы ещё на этапе конструирования печатной платы.

Miko2015 писал(а):...не вижу необходимости ни батарейного питания, ни кельвиновского подключения LM399 - по обычной схеме из datasheet она работает вполне удовлетворительно.

Выделенный пассаж оставлю на вашей совести, учёного учить - только портить. Хозяин -барин.

Реклама

Miko2015

После многочисленных попыток получить что-либо путное от ИОНА, решил переделать один под LM399H. Купленную у Linear и прогретую. В ИОНА как раз есть 18-вольтовый источник питания для стабилитрона (на двух КС191Ф), а для питания подогревателя поставил 7815. Схема по datasheet c LT1001 и резисторами С5-61 (7,5кОм на стабилитрон и задающими чуть меньше 10В для ОУ). Сначала хотел использовать и термостат, но после первых экспериментов отложил это дело – включение-выключения термостата явно сказывалось на выходе. Вернусь к этому позже.
В итоге мера на протяжении нескольких часов выдает стабильное напряжение +/-2мкВ. Измерения провожу Solartron 7081 в 8,5-разрядном режиме. И все бы ничего, но величина этого стабильного напряжения существенно зависит от использованного измерительного кабеля. Для тех, кто не знает – у этого прибора нестандартный 5-штырьковый вход, оригинальные кабели для которого найти отдельно очень сложно. Использую самодельные:
Номер 1 (40см) – импортный двухпроводный фторопластовый кабель, со стороны 7081 припаяны три позолоченных штырька (использованы во всех кабелях, кроме чисто медного), а с другого конца – две желтых китайских лопатки (латунь?);
Номер 2 (95см) – то же, только вместо лопаток – советские позолоченные штекеры;
Номер 3 (105см) – самодельный 4-проводный кабель из луженого (или посеребренного) многожильного фторопластового провода (советского) подключающийся к 7081 по 4-проводной схеме, и имеющий на другом конце две луженые лопатки;
Номер 4 (30см)– свитой одножильный медный сетевой кабель сечением 2,5мм. Его диаметр позволяет вставлять его в вольтметр напрямую, а на ИОНА – под закрутку. Экрана нет.
Номер 5 (25см) – качественный телекомовский экранированный 2-парный кабель 26AWG, подключен напрямую с обоих концов. Жилы луженые. Задействована одна пара.
Во всех кабелях один конец экрана подсоединяется к Guard прибора, а второй – соединен с низкопотенциальной клеммой (или штекером). По RS232 подключен ноутбук, блок питания которого включен в сеть через разделительный трансформатор.
Вольтметр заземлен через шнур питания, мера – нет. Клемма «корпус» ИОНА пока не задействована.
Итак, показания (отсортированы по величине):
Номер 5 – 9,961318В (экранированная витая пара) – принимаем за 0.
Номер 1 – 9,961324В (латунные лопатки) – плюс 0,6ппм
Номер 4 – 9,961351В (медный одножильный) – плюс 3,3ппм.
Номер 2 – 9,961369В (штекеры) – плюс 4,1ппм.
Номер 3 – 9,961385В (длинный 4-х проводный, луженые лопатки) – плюс 6,7ппм.
При этом показания находятся в предела- +/-1,5…2мкВ на протяжении десятков минут, как минимум.
Это термо-ЭДС так влияет? Кому верить? Где истина? Как жить дальше? ☺

Реклама

TEKTRON

Лично в моих конкретных условиях (постоянно включенный вентилятор, дующий прямиком на измерительную установку) использование контактных элементов с полудой или гальваникой приводило к постоянно изменяющемуся напряжению. После того, как опытный главный метролог на вопрос "у вас тут наверное все кабеля позолоченные на Флюк 8508?" просто ответил "а зачем? Латунь же лучше", я на всех своих штекерах ободрал цинковое покрытие до латуни. И получил прекрасный результат. В условиях же спокойного воздуха, по словам посвящённых гуру (и в соответствии с теоретическими основами), о покрытии можно не беспокоиться. Я так понимаю, ТКН вольтметра вы считаете непричастным? Может, кто ещё посоветует, на что обратить внимание? Тут есть люди, поболее меня разбирающиеся и в ИОНах, и в Солартронах

. Да и в кабелях тоже.

П.С. Разве что померить напряжение каждого из кабелей с закороченными со стороны ИОНа контактами?...

Реклама

Miko2015

ТКН не влияет - я переключал достаточно быстро. И перепроверял - пара микровольт максимум расхождение после очередной замены кабеля.
Наверно, надо сделать тоже самое, но используя В1-18 - его выход помощнее (если это как-то связано с наведенными помехами).
И попробовать поменять местами + и -. В какую сторону тогда будет изменение.

otus

Как бы в теме всё было сказанно,да и не считаю себя специалистом,как говорил
TEKTRON:
Тут есть люди, поболее меня разбирающиеся и в ИОНах, и в Солартронах ... . Да и в кабелях тоже.
Всё же рекомендую сделать небольшую лаб.работу,которая не сложна,запоминается
на всю оставшуюся,но от лени никто не хочет делать,а потом гадать

Делаем тестовый "образцовый" кабель.
Берём медный намоточный провод (лохматого года,когда медь
была медью)удобного диаметра.Фторопластовый кембрик под
диаметр этого провода (чего чего,но этого добра у вас валом)
и собираем две жилы во фтпластовых изоляторах.
Подбираем подходящий экранированный кабель по диаметру и вытаскиваем
из него жилы.Нам нужна наружная часть - экранный чулок и внешнее
покрытие изоляция.Теперь в это протягиваем наши 2 новые жилы,можно
ешё один общий кембрик на них одеть,в этот чулок.
Соблюдаем чистоту поверхностей,чтобы не свести на нет изоляционные
достоинства фторопласта.
Получили экранированный кабель с медными жилами во фторопластовой изоляции
образцовый, так сказать.
Делаем опять из чистой меди коннекторы под прибор.
Или плоские под винт, или из трубки нужного диаметра с продольным
разрезом - банана.Поверхности обезжириваем и зачищаем до блеска мелким
абразивом.Концы кабеля,жорошо зачищенные,зажимаем/заклёпываем к
этим наконечникам.Другой конец кабеля можно также снабдить такими
коннекторами,в зависимости от задачи.Но для начала оставить пока только
зачищенными.Теперь нужен стабильный низкоомный источник для младшего предела
ДММ - 100/200 мВ.Скорее всего это будет нижнее плечо делитея нагруженного
им ИОНа.Тут уже надо смотреть нагрузочную способность самого ИОНа и собирать
делитель из резисторов с малым ТКС.Параллельно резистору,на котором будем
делать замеры,припаиваем две стойки из меди потолще и сточенные в квадрат.
Свободные концы кабеля наматываем с натягом на эти квадратные стойки.
Получилась образцовая цепь.Смотрим показания без напряжения и с напряжением.
Можно погреть места накрутки,позгибать кабель и т.п.
После всяких манипуляций руками всегда дать"остыть" места касания.
Свести к минимуму "сквозняки" и электромагнитные
помехи (Импульсные БП,"сберегайки"и ЛЕД освещение,мобильники и прочая "стрекотня"),
это и так должно быть правилом при токого рода измерениях.
Если показания у нас стабильны,то экспериментируем сначала разного рода
коннекторами на ИОН (если снабдить вторые концы нашего образцового кабеля
медными банана),крокодиллами, гнёздами из разных материаллов и покрытий,а потом
и кабелями.Думаю, увидев один раз глазами всё это "безобразие"

,выводы
сделаете сами что и как,и куда.

Miko2015

Эксперимент повторен с В1-18/1 в качестве меры. Было сделано по 5 замеров в том же 8,5-разрядном режиме.
В этот раз никаких чудес не наблюдалось – все кабели измеряли примерно то же самое.
Вывод: проблема все-таки в выходных цепях ИОН – незащищенная LT1001, видимо, ловит наводки. И корпус прибора, наверно, надо куда-то все же подключить. Все кабели реабилитированы☺

TEKTRON

Для определения источника помех можно повторить эксперимент с ИОНом, запитав его от аккумуляторов. Тогда можно будет достоверно отделить пролезание из сети от наводок "из эфира".

Miko2015

Возвращаясь к поведению ИОНА на LM399H.
Аккумуляторное питание не стал пробовать из-за отсутствия подходящих батарей, да и смысл конструкции пропадет тогда – мне она интересна именно с питанием от сети.
Попробовал заменить LT1001 на буфер на LTC1152. Поскольку питание у нее максимум 14 Вольт, решил сделать его минимальным (запитал через простейший стабилизатор на Д818Д) и транслировать напрямую напряжение стабилитрона LM-ки. Результат – тот же.
Предположив, что дело все-таки в разводке земли и экранировании, переделал все заново – убрал раздельное питание подогревателя и стабилитрона LM, а «звезду» по общей шине питания конкретизировал (в связи с тем, что в ИОНА заземлен «+», а не минус, раньше делать это было неудобно). LM и токозадающий резистор оставил в термостате (температура там должна поддерживаться в районе 50-60С). Корпус ИОНА по-прежнему не заземлен. После трехчасового прогрева (из-за включенного термостата время выхода LM на режим существенно увеличивается – за первые 3 минуты она выходит на свой режим, а затем в течение трех часов постепенно опускается еще на 23 мкВ из-за ТКС токозадающего резистора) замеряю напряжение разными проводами – теперь разница не превышает 2-3мкВ. Это уже куда ни шло. В любом случае, на В1-30, например, такую разницу и не заметишь. Это при ее дорогущем 2С108Р.
Теперь подключим дополнительные вольтметры (основной прибор – Solartron 7081 – работает в 7-разрядном режиме):
Импортные 6,5-разрядники (Keithley 2015, Agilent 34401A, Fluke 8846A заметного влияния не оказали, В7-39 – также не повлиял.
А вот В1-18/1 – на удивление сильно исказил показания– прибавил аж 145мкВ! От полярности подключения к нему эта дельта не зависит.
После дополнительных замеров выяснил, что влияние В1-18/1 уменьшается, если подключена цепочка из двух и более 6,5-разрядников. Шумы при этом возрастают, конечно, но общая картина просматривается. Попробовал оставить один, включив входное сопротивление 10МОм – никакого эффекта. Далее выяснил, что для воздействия достаточно, чтобы дополнительные кабели просто были подключены к ИОНА. Выбран ли этот вход на приборах – неважно. Дело в емкости кабелей? Хорошо, поставлю на выходе имеющуюся под рукой КМ-ку на 4700пФ. Теперь все встало на свои места. В1-18/1 если и влияет, то только внесением помех – без него показания 7081 находятся в пределах 5 мкВ, с ним – 15 мкВ.

В дальнейшем планирую доработать выход так, чтобы можно было подключить конденсатор на 10-20мкФ, как в калибраторах и мерах В1-30.

Выводы:
1. ИОНА можно переделывать с получением неплохих результатов, даже несмотря на то, что его трансформатор не имеет экранирующих обмоток (в отличие таковых у В1-30 и Блока поверки, например). Его термостат можно использовать как для токозадающего резистора, так и для делителя в цепи ОС буферного ОУ. Места там немного, правда, и до ОУ придется провода тянуть оттуда.
2. LM399 - весьма достойный компонент (после прогрева и отбора по отсутствию pop-corn). У меня пока выход годных – примерно 50%. Разницы между настоящими от Linear и e-bay-ными National Semiconductor не заметил. Хотя выглядят последние поскромнее – тонкие луженые выводы их не красят.
3. Мой и так капризный В1-18/1 оказался далеко не таким безупречным, даже когда в настроении, и его подуставший за 25 с лишим лет МДМ-канал, выходит, можно попробовать заменить на чоппер-ОУ – хуже уже не будет.

bsw_m

[uquote="Miko2015",url="/forum/viewtopic.php?p=3244908#p3244908"]3. Мой и так капризный В1-18/1 оказался далеко не таким безупречным, даже когда в настроении, и его подуставший за 25 с лишим лет МДМ-канал, выходит, можно попробовать заменить на чоппер-ОУ – хуже уже не будет.[/uquote]

Разобраться с проблемами УПТ, конечно стоит. Кстати, насчет искажения показаний: В моем приборе при отключенном ЦАП от УПТ (после прохождения всех калибровок), Выход ЦАП дает одно напряжение, как только подключаешь его к ОЭП-16, происходит рост показаний на 250-500мкв, в течение секунд 30-и. Тут было бы интересно проверить на вашем приборе искажение показаний напряжения от ИОН, после подключения В1-18/1 к его выходу, и в течение какого времени это происходит. Сразу, или же ошибка нарастает в течение некоторого времени.
В доставшемся мне В1-18/1 МДМ канал совсем плох, и да первая мысль была заменить его на чоппер ОУ, в силу недоступности ОЭП-16. Но на данный момент рассматриваю еще некоторые варианты. О результатах отпишусь в своей теме.

Miko2015

До недавних пор я опасался заменять МДМ на чоппер в В1-18 полагая, что он сильно опустит класс прибора. Но после этих замеров... Вообще, конечно, самый правильный вариант - замена оптронов на предложенные Михаилом полевики PN4117A. Только схему управления надо переделывать. Заодно и частоту увеличить. Не так просто, как с чоппером. Но если терять нечего - можно и с чоппера начать.
В1-18/1 пока разобрать не могу - он стоит на стеллаже, а места, куда его пристроить, чтобы открыть, нет.

Mickle

Если кто-то решится довести до конца, я скомплектовал два набора того, что я первоначально нарёк проектом MultiRef.
Ввиду недостаточного габарита корпуса, схему пришлось упростить. Под нож пошли источники тока, термодатчик и одна из 2-х клеммных колодок. В наборы включены все метрологически критичные компоненты (выделены розовым), отсутствуют только всякие мелочи (конденсаторы, транзисторы, стабы и пр.). LM399 получили наработку 1800 часов. Во второй набор я включил не один, а пару чипов, у которых по результатам оценки дрейфа знак последнего был противоположным. Для первого набора такого сделать не удалось, так что там только один чип. На LM, резисторы и делитель я приложил сводный лист характеристик. Их нужно воспринимать только как ориентировочные значения.
Корпус(а) практически готов(ы). Наклеены резиновые ножки, смонтирован разъём питания, выходные клеммы и переключатель ПГ2-13 с правильными контактами. Отсутствует фторопластовая платка для монтажа клеммной колодки.
Осталось разработать и изготовить плату, спаять, собрать, настроить и убрать подальше

Добровольцы есть?

P.S. serg-el и MatrixOid решились довести до конца то, что я не смог

serg-el

Может пригодится?
Для проверки, или подбора по параметрам.
Справочный листок, на ОЭП-16 , из архивов Клапауция.

А тут книжка по ним.
Чуть больше данных.
http://nashol.com/2011042354615/polupro ... n-a-m.html

otus

Михаил,позвольте поинтересоваться, проект "мультиреф" остановлен или
задумали что-то по другому ?
Корпус же не преграда,и изготавливается "на коленке" такой как надА

Листовой материал найти же можно и инструмента особого не надо.
Предлогал же вариант - две пластины и рамка между ними.Лицевая панель
не же нужна и для выводов 4 стороны по периметру.
Всё же изобретоно до нас:

Дрель и метчик для винтов крепления пластин крышек к рамке основной инструмент.
Если в середине добавить сквозную стойку,то и хорошим молотком можно шарахнуть
и ничего не сделается,кроме растяжки металла крышек.

serg-el

Otus, я не знаю что это такое

Но на это без содрогания не взглянешь

Одни кристаллы выдранные из корпусов, чего стоят !
Герметизация, конечно хорошо - но не в ущерб ремонтопригодности.
Имхо...

otus

Да особо и не важо что это,просто пример реализации корпуса без в верхней крышки,
чтобы понять идею.
Транспортная мера не должна претендовать на приз от Bang & Olufsen,и выжить
при :
https://www.youtube.com/watch?v=rfqMfp3 ... e=youtu.be

Mickle

[uquote="otus",url="/forum/viewtopic.php?p=3266538#p3266538"]Михаил,позвольте поинтересоваться, проект "мультиреф" остановлен или задумали что-то по другому ?[/uquote] Прошу извинить, что не оправдал надежд. Про состояние этого проекта я написал выше. Вчера отправил полуфабрикаты в виде новогодних подарков более умелым участникам.

otus

Да за что там изиняться,грустно просто,что потрачено столько
вашего времени .....
Одним словом - ç'est la vie