Форум РадиоКот

Не секрет. С ADS1282 при входном напряжении до 12 В одна морока с нормированием сигнала. С опорой та же история. Просто жалко времени, потраченного на расчёты и подбор компонентов. Но всё же аналоговую часть я попробую довести до конца. Цифровой точно не буду заниматься, пусть это будет приставка к ПК

Mickle писал(а):Не секрет. С ADS1282 при входном напряжении до 12 В одна морока с нормированием сигнала. С опорой та же история. Просто жалко времени, потраченного на расчёты и подбор компонентов. Но всё же аналоговую часть я попробую довести до конца. Цифровой точно не буду заниматься, пусть это будет приставка к ПК

Просто меня тут уже в течение полугода не покидает мысль сделать мультиметр. Конечно, я не собираюсь повторять какой-нибудь Agilent или Tektronix. Сразу скажу, что мыслю сделать это не от не имения оного (на работе agilent 34401a, дома хватает "китайского"). Просто "вставляет" сама идея, думаю, что вы меня понимаете Но что-то пока от мыслей и попыток разобраться в теории пока дальше не продвигаюсь. На работе я занимаюсь конструированием измерительного оборудования, но там оно специфичное - для энергетиков. В одном из приборов мы используем дельта-сигма АЦП ADS1247. Очень замечательный зверёк - умудряется спокойно измерять десятки микровольт) Подумываю, сделать мультиметр на базе них. Думаю, что 5,5 разрядов вполне можно получить с погрешностью 0,1 % (ну точнее я не замахиваюсь). Правда моя задача довольно-таки не тривиальная, ведь мультиметр предполагает измерение тока, напряжения (AC, DC), сопротивления (2W, 4W), может быть частоты, может быть TRUE RMS...

Я понимаю, что задам сейчас вопрос больше риторический, но всё же... Что бы вы могли посоветовать поизучать, чтобы перейти от теории к практике?) Я кидаюсь от изучения мануалов и схем на бренды (благо сайтов с такими материалами сейчас хватает) до изучения теории измерений, погрешностей, цифровой обработки сигналов и т.п. На работе не хочу озучивать эту мысль - народ там в основном консервативный)))

Но в целом у меня такая идея по прибору: вход (частотно-компенсированный делитель, управляемый сигнальными реле) -> релейный выбор закрытого/открытого входа -> сигма-дельта АЦП. Также сигнал с этого делителя заводим на какой-нить недорогой 12 бит АЦП, например встроенный в микроконтроллер, и программно считает TRUE RMS, если выбран этот режим. Считать его сигма-дельтой - не выйдет, из-за невысокой частоты преобразования озученных моделей.

Как-то очень упрощенно именно так.

Ну ток измеряем коммутируемыми шунтами. С DC всё более-менее ясно, с AC надо подумать.

Сопротивления можно измерять двумя АЦП (ток и напряжение, чтобы не городить генератор тока). Таким образом можно получить и 4W схему для небольших сопротивлений (меньше, например, 1 Ома).

Измерение частоты, можно сделать на аппаратном модуле захвата микроконтроллера.

ПО, дисплейчики, кнопочки обсуждению не подлежит. Ибо элементарно, но со своими особенностями, это я знаю по производству наших приборов

Блин, я просто теряюсь от всего. что нужно учесть. Меня сильно беспокоит бюджет погрешностей, т.к. в Хоровице и Хиллле он как-то для меня не очень понятно расписан)

Да, дабы рассеять сомнения в моей квалификации разработчика измерительного оборудования скажу несколько вещей:
1. Я недавно работаю в этой отрасли.
2. В целом аппаратная часть наших приборов не такая навороченная как у мультиметра.
3. Мы не занимаемся мультиметрами, а значит спросить не у кого.

Mickle писал(а):haker_fox, насколько я знаю, какой-либо современной литературы по проектированию мультиметров просто нет в природе. Каждая компания, работающая в этой области, вкладывает немалые средства в НИОКР и просто так результатами делиться не будет.
Поэтому я бы пошёл таким же путём, как и Вы, т.е. путём изучения опыта предшественников: статьи в HP Journal, сервисные руководства и т.п.

Понятно. Спасибо!
З.Ы. Не самый дешёвый АЦП вы выбрали для своей конструкции, да ещё и 32 бита, успехов!!!

Нахожусь под положительным впечатлением от небольшой модернизации ИОН свежекупленного АКИП В7-78/1 Дабы не загромождать тему и не оффтопить выложил туда же некоторые мысли и наблюдения по 6,5-разрядным мультиметрам.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=103615

Наш добрый друг Дейв добрался и до Prema, в виде младшего 6047. По сравнению с большинством 6.5+ мультиметров и правда
бросается в глаза относительная простота примененной схемотехники. Но обилие контуров эквипотенциальной защиты подсказывает, что не все так просто в датском королевстве .
В качестве ИОНа применяется LM299 без каких либо дополнительных ухищрений, шунт для верхних пределов измерения тока - Isabellenhutte 100mOhm.

Занятно видеть монтаж DIP-корпусов в кроватках. Обычно в точной измерительной технике стараются избежать дополнительных источников помех/ошибок, а тут такое.

Кстати касательно нестандартного посадочного места под LTZ1000 в старшем Prema, я думаю на самом деле корпус там все же обычный TO-5, просто выводы были сформованы в посадочное DIP8.

АААа, вот кто у меня енту прему с под носа увел))))))) Дотянулса, проклятый(с)

В этой теме уже отмечалось, как подсчитать максимально допустимую погрешность цифровым мультиметром, при измерении величины конкретного параметра. Везде в формулах паспорта фигурирует число "D" (число единиц младшего разряда).
Однако, открываю паспорт советского цифрового мультиметра "ММЦ-01". И что мы видим, про число "D" ни строчки: графа "предел допускаемой основной погрешности %". Формула из строки для "Напряжение постоянного тока", все пределы:
= +/- [0,2 + 0,1(Uк/Uх - 1)]; где
Uк - конечное значение установленных пределов измерения,
Uх - показание мультиметра, при измерении напряжения.
Как это объяснить, и можно ли этим руководствоваться в настоящее время?

Как и обещал, Lite-версия домашней меры напряжения. Теперь без микроамперметра
Хотя коробочка стала легче, но труда/затрат на её изготовление убавилось ненамного. По сравнению с предыдущей конструкцией в сосуде Дьюара размещён только один LM399-й, имеющий такую же предварительную наработку. Кстати, я последовал совету, который предложил otus, и для верности засыпал внутреннюю полость колбы шариками пенопласта
Вместо статистического делителя на фольговых резисторах теперь на плате размещены 3 микропроволочных резистора С5-60 с допуском 0,005% и группой ТКН 3-5 ppm/C. Ввиду бОльших габаритов последних попал под сокращение ОУ фильтра с обвязкой.
На 4 клеммы передней панели выведены два напряжения (~7 В непосредственно с LM399 и 10.0000 В после масштабирования). Что делать с 5-й, свободной клеммой я думал долго. В конце концов решил подключить к ней стабильный резистор номиналом 10 кОм, пусть будет комбинированная мера. Резистор фольговый С5-61 10 кОм 0,01% 5 ppm, но подобрать его было делом не простым. С одной стороны хотелось, чтобы фактическое сопротивление было ближе в 10 кОм, с другой - чтобы ТКС был как можно меньше. Если первое обеспечить нетрудно, то измерить ТКС нескольких десятков резисторов в диапазоне температур - не позавидуешь. В итоге нашёл один единственный в пределах 10 ppm неопределённости от 10 кОм и ТКС минус 0,5 ppm/C при комнатной температуре.

Что получилось - видно на фотографиях. ТТХ меры получились следующие:
- выходное сопротивление канала 7 В - единицы Ом, 10 В - не более 0,001 Ом.
- температурный коэффициент выходного напряжения соответственно <0,1 ppm/C и -1,6 ppm/C. Как я ни старался, подобрать в делитель микропроволочные резисторы и получить околонулевой ТК деления не получилось. Корпуса разные, материалы выводов разные, тепловой контакт обеспечить сложно, квадратичные коэффициенты сопротивления различаются не только по величине, но и по знаку. К примеру, у экземпляра С5-60 5 кОм при переходе через точку около 35 градусов ТКС вообще менял знак. На следующем графике наглядно видно, как меняется выходное напряжение меры при повышении температуры окружающего воздуха на 18 градусов. Примечательно, что напряжение канала 7 В не изменилось ни на 1 ppm.











P.S. После сборки меры во время фотосессии обнаружил на одной из фотографий, что забыл запаять блокировочный конденсатор между полигоном и сигнальной "звездой" Но поскольку мой интерес к этой конструкции на тот момент уже иссяк, решил не разбирать и не запаивать.

vladimir49, не вижу здесь особой проблемы. Сейчас как удобно производителю, так он и нормирует метрологические характеристики Разработчики ММЦ-01 избрали способ, соответствующий п.п. 2.3.8 ГОСТ 8.401-80 и п.1.4 ГОСТ 14014-91.

Эх, эта красота источником тока может послужить?
Очень интересно было бы сравнение между 4х и 1х ИОНыми
вариантами.

Mickle писал(а):vladimir49, не вижу здесь особой проблемы. Сейчас как удобно производителю, так он и нормирует метрологические характеристики Разработчики ММЦ-01 избрали способ, соответствующий п.п. 2.3.8 ГОСТ 8.401-80 и п.1.4 ГОСТ 14014-91.

Спасибо за разъяснение. Значит эта формула в принципе не противоречит основам метрологии, применительно к ММЦ-01. Буду ей руководствоваться.

otus писал(а):Эх, эта красота источником тока может послужить? Очень интересно было бы сравнение между 4х и 1х ИОНыми
вариантами.

Для источника тока не хватает как минимум ОУ. Что касается сравнения, это можно. Что будем сравнивать?

Update:
Амплитуда НЧ шумов для меры с одним ИОН 2-2,3 мкВ п-п, для меры с 4-мя ИОН - 1 мкВ п-п. Селективного микровольтметра у меня нет, пришлось воспользоваться суррогатом из нановольтметра с полосой DC-1 Гц и RC цепочки 800 мкФ 1380 Ом. Тем не менее, двухкратное различие в результатах отлично укладывается в теоретические рамки.
При встречном соединении мер и отказе от RC фильтра амплитуда шумов составила примерно те же 2 мкВ. Заметил неприятную особенность: повышенную чувствительность к наводкам. Это выражается в возникновении отклонения выходного напряжения примерно на 0,5 ppm при касании корпуса рукой. Пластик и отсутствие сплошного экрана дают о себе знать.

Mickle писал(а): ...К примеру, у экземпляра С5-60 5 кОм при переходе через точку около 35 градусов ТКС вообще менял знак...

Ага
Самый анекдот, когда эта точка перегиба попадает примерно в середину диапазона изменения.
Замеры при Тверхн. и Тнижн. равны, вроде вот оно, счастье , но между ними-то гулянка будь здоров.
Приходится репу чесать, каким же ТКС маркировать...

Mickle писал(а):... Заметил неприятную особенность: повышенную чувствительность к наводкам. Это выражается в возникновении отклонения выходного напряжения примерно на 0,5 ppm при касании корпуса рукой. Пластик и отсутствие сплошного экрана дают о себе знать.

Двойная экранировка рулит!
Мой ИОН с 7>10конвертером в сплошном экране из миллиметрового оцинкованного листа (у меня и магнитная составляющая помех имеется, но пермаллой добыть не смог) подвешен на отходах фторопластового листа толщиной 5мм внутри корпуса, в свою очередь обшитого со всех сторон таким же листом оцинковки. БП размещён между экранами, силовой транс в собственном сплошном экране из той же оцинковки. Внутренний экран соединён с общим проводом, внешний соединён с заземляющим контактом сетевого фильтра и изолирован от схемы полностью. На внешнем экране поставлена клемма для подключения к экрану кабеля или к шасси другого прибора. И всё равно при подключении моста USB>GPIB показания вольтметра изменяются. Частично скомпенсировать удаётся соединением внешних корпусов меры и вольтметра с корпусом компа плетёнкой. И энергосберегающие лампочки лучше выключить .
Как поборю детские болячки, раздобуду приличные клеммники и проведу все замеры, выложу сюда (жаль, праздники быстро пролетели ).

Устал я тягать неподъёмный нановольтметр для измерения шума ИОН в диапазоне 0,1-10 Гц и решил потратить выходной на изготовление селективного усилителя НЧ в виде компактной приставки с батарейным питанием.
Конструкция получилась вполне работоспособная. Т.к. у меня нет согласованной пары малошумящих полевиков, в первом каскаде использовал чоппер-ОУ MAX44246. Заодно ещё раз для себя подтвердил: LTC2057 никаких преимуществ перед MAX'ом не имеет, кроме меньшего входного тока. В остальном - только проигрывает и к сожалению по таким параметрам, как шум и CMRR.

Технические зарактеристики:
Потребляемый ток от 9-вольтовых батареек - 1,4 мА.
Время установления режима при подаче сигнала на вход - 10-15 мин.
Коэффициент усиления 500000.
Собственный уровень шума (0,1-10 Гц) 160-200 нВ п-п.

Схема:



Результаты измерения НЧ шума того, что было под рукой:







P.S. Раз уж пришлось разгребать приборную стойку, решил ещё одну проблему. Давно подозревал, что прыгающие 2-3 единицы младшего разряда показаний Datron 1071 имеют нездоровую причину. Даже место её расположения (инвертор следящего питания входного усилителя) чувствовал наверняка. И точно, конденсатор фильтра вдвое уменьшил ёмкость и на порядок увеличил ESR. После замены (и второго для профилактики) показания при измерении эталона 10 В не шелохнутся ни на 1 ppm, а в режиме 7,5 разрядов - на 0,3 ppm.

Вам хоть есть, чего тягать . А вот тем, кому нечего, ваша конструкция поможет очень сильно!
Не уточните тип составных кондёров С1, С4 и С8, быть может особые требования к ним или тренировки?
То же о С2?

Как не трудно догадаться, за основу была взята схема из апнота 124: 775 Nanovolt Noise Measurement for A Low Noise Voltage Reference, http://www.linear.com/docs/28585.
В оригинале входная RC цепочка состоит из 200-градусного танталового конденсатора 1300 мкФ 30 В и проволочного резистора 1,2 кОм. Отнюдь не каждый может выложить за конденсатор 400$, и я в их числе Впрочем, превосходно можно обойтись отечественными ЭТО или К52. Причём не обязательно набирать номинал 1300 мкФ, можно обойтись и меньшим, лишь бы постоянная времени RC цепочки была той же самой.
Я испытывал 8 шт. К52-2 200 мкФ 50 В и забраковал по току утечки лишь два. Этот ток обусловлен как минимум двумя причинами: конечным сопротивлением диэлектрика и эффектом диэлектрической абсорбции. Важно, чтобы при выдержке батареи конденсаторов нужного номинала в течении 10-15 мин. с разностью потенциалов на обкладках 10 В остаточный ток через них не превышал такую величину, которая создаст на резисторе R1 падение напряжения свыше 0,5 мВ. В противном случае первый каскад усилителя и все последующие войдут в насыщение. Ещё лучше обеспечить 10-ти или более кратный запас по току утечки, чтобы он не привносил дополнительный шум на вход усилителя. Вопрос: почему 10-15 минут? Для меня это вполне допустимое время подготовки к одному измерению. А вот ждать 24 часа, как предлагает Джим Уильямс, это чересчур.
К сожалению, К52-2 не вписались в габариты имеющегося корпуса. Поэтому я решил заменить их на обычную керамику X5R. По диэлектрической абсорбции этот вариант равноценен танталовым конденсаторам. Но как оказалось остаточный ток утечки даже после длительной выдержки конденсаторов под напряжением в 20-50 раз выше, чем у отобранных К52-2. Хуже всего то, что этот ток зависит от влажности. Пришлось долго прогревать плату феном и покрыть её в 2 слоя акриловым лаком.
Конденсаторы C4 и C8 можно заменить на цепочку из включенных встречно друг другу электролитических конденсаторов. Ток утечки здесь менее критичен. В оригинале он лимитирован 0,2 мкА, хотя мне представляется это требование ничем необоснованным.
Резисторы: R1 - проволочный (у меня С5-22), R6, R13 - любые, остальные - металлоплёночные (С2-29В, С2-13).

Схема и печатная плата в архиве.

Красотень. Скопипастить позволите?
А то я давно думу думаю на предмет измерения шумов, а под рукой только неподходящие скоростные утюги осциллографы Tek.

Правда у меня входы 50 омные, и ОУ Linearовские всякие разные, так что слегка другая конструкция получится. Заодно можно попробовать запитаться прямо от осциллографа, у них порты +-15В если я правильно припомню TekConnect.

Mickle, Спасибо! И извините за занудство , но ни на чертеже платы, ни на фото стороны проводников мне не удалось обнаружить соединения защитного экрана входной дорожки ни с землёй, ни с какой другой цепью. Экран просто висит в воздухе. Это специально так сделано?
Ещё раз извините, если что-то проглядел - в последние годы зрение у меня не улучшается...