Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких


Скачать 443.85 Kb.
Название Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких
страница 1/4
Тип Документы
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы
  1   2   3   4
ИОН_КалибровкаМультиметра
http://mysku.ru/blog/ebay/29712.html

мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких





  • Цена: $6,57

  • Перейти в магазин

 

  • Найти похожие товары на searchsku.ru



к
ак видим — спаяно аккуратно, отмыто достаточно чисто, упаковано в антистатик с наклейкой, на которой подписаны результаты замеров на их эталонном вольтметре — 5 знаков после запятой. микросхема, правда, запаяна
 AD584KH, что соответствует картинке из лота, но не соответствует описанию. 

из минусов я бы отметил неприпаяные лепестки для батарейки, да и вообще их дурацкую конструкцию — я долго крутил их в руках, прикидывая как получше расположить, и результатом так и не доволен на 100%. кстати, батарейки в комплекте не было. входное напряжение от 4.5 до 40В, ну и естественно должно быть выше выходного, то есть использовать нужно либо 12В батарейку, либо 2 кроны, например.

штатные щупы от мультиметров отлично входят в гнёзда приборчика — чего так на вид не скажешь.


http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=52829&start=60
Для выбора ИОН можно воспользоваться хотя и устаревшей, но всё ещё непревзойдённой по полезности статьёй М. Пушкарёва "Интегральные источники опорного напряжения" http://www.kit-e.ru/articles/elcomp/2007_6_71.php

В моём "калибровочном наборе" в первой коробочке смонтированы на фторопластовой подложке четыре проволочных прецизионных резистора МРХ и С5-27 с допусками 0,03 и 0,01% соответственно. Во второй коробочке собрана на монтажной плате вот такая схемка:



Конденсатор С4 - плёночный с малой утечкой, остальные - керамические. Резисторы R2-R4 желательно малошумящие, у меня стоят С2-29В, допуск на них роли не играет. На IC2 собран активный фильтр. AD8551 - ОУ со стабилизацией прерыванием, имеет очень малое напряжение смещения нуля и его дрейф.
Калибровка ИОН прибора смещает передаточную характеристику почти на всех режимах сразу. Поэтому нужно выбрать один, метрологически самый важный, и уже для него выбрать/собрать калибровочный источник. 
TL431 к прецизионным ИОН отнести нельзя, но всё же подойдёт с большим натягом и только с буквой "B".
Если бы я решил заняться настройкой  MY68.jpg, то перво-наперво выставил бы потенциометром VR2 опорное напряжение АЦП. Для этого необходимо переключить прибор в режим измерения постоянного напряжения и подать на вход напряжение 0.3 - 0.35 В от калиброванного опорного источника. Как вариант, от любого источника с кратковременной стабильностью не хуже 0,1 %, но параллельно контролировать напряжение прибором более высокого класса. Далее с помощью VR2 нужно получить на дисплее показания, соответствующие опорному напряжению на входе. В этом случае АЦП работает "напрямую", т. е. никакие входные делители здесь не участвуют, а следовательно, мы имеем дело с базовой погрешностью прибора.
После этого, если очень хочется, можно выполнить настройку прибора в режиме измерения переменного напряжения с помощью VR1, в режиме измерения частоты с помощью VR3, ёмкости конденсаторов с помощью VR4 (именно в такой последовательности!). Конечно же снова понадобятся соответствующие эталоны или мультиметр более высокого класса точности.
К сожалению, калибровки режима измерения сопротивления в приборе нет в принципе и быть не может по одной причине: и эталонные резисторы, которые участвуют при измерении сопротивления, и резисторы входного аттенюатора при измерении напряжения - одни и те же. Настраиваем прибор в одном режиме, соответственно сбиваем настройку в другом.
Андрюха 007, если вам доступны микросхемы ИОН типа REF192, REF5025 и др. с малым допуском на выходное напряжение, тогда калибруйте ИОН прибора по ним. Проверить режим омметра можно по прецизионным резисторам (не хуже 0,25%), опять же если они вам доступны. А вот когда увидите отклонение, превышающее паспортную погрешность, тогда и будем думать 
Источники опорного напряжения характеризуются целым рядом параметров, включая номинальное выходное напряжение и его температурную зависимость. Последняя как раз и указана мной на схеме, как коэффициент 5 ppm/C. Величина его взята из справочного листка на REF192. Единицы ppm - это аббревиатура "parts per million", частей на миллион. Приведенное значение 5 ppm/C означает, что при изменении температуры в пределах рабочего диапазона на 1 градус Цельсия выходное напряжение ИОН может измениться не более, чем на 5 миллионных долей. При номинальном напряжении REF192, равном 2,5 В, это изменение составит 12,5 мкВ.
В MY68 всего 6 диапазонов измерения сопротивления. За исключением последнего, все имеют предел допустимой погрешности +/-0,8 %. Следовательно, для проверки мультиметра будет достаточно набора из 6 резисторов с номиналами не менее половины от верхней границы каждого диапазона и допуском 1/5-1/10 от предела допустимой погрешности. Например, можно набрать резисторов С2-29В с допуском 0,1% (Ж) и номиналами в районе 200 Ом, 2 кОм, 20 кОм, 200 кОм, 2 МОм. Равенство номиналов и "круглость" их значений не обязательны, но желательны из соображений удобства оценки результатов.
Для калибровки (проверки) измерения сопротивлений, сделать вот такую табличку, по которой можно периодически проверять мультиметр:


Для домашней поверки мультиметра подойдет натор резисторов точности 0,1% с номиналом 2/3 от мах. диапазона.
Для напряжений и токов необходимы приборы с классом точности на порядок выше поверяемого.
Хотя погрешность измерения, в радиолюбительской практике, в пределах 1,0 - 1,5% вполне достаточна.


Далее:

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=52829&sid=2b05620434f2f75a8629117962cb9d69&start=120


Ну что ж, пришло время вывести на испытательный полигон ещё две "конструкции выходного дня", имеющих непосредственное отношение к теме.



Нетрудно догадаться, что это снова транспортная мера напряжения постоянного тока с тремя выходными каналами: основным 10-вольтовым и двумя зависимыми, на 1 В и 0,1 В. Как и в прошлой конструкции в тесноте алюминиевого корпуса от пульта координатно-измерительной машины ютятся 4 основных функциональных блока: стабилизатор питания, источник опорного напряжения (ИОН), масштабирующий усилитель и декадный делитель напряжения.
ИОН построен на базе интегрального стабилитрона LTZ1000 по классической схеме, лишь незначительно отличающейся от той, которую я приводил на странице 3 темы.



Функционально ИОН состоит из двух узлов. Первый - стабилизатор температуры кристалла. В него входит транзистор-термодатчик (выводы 6-8 LTZ1000), симметричный резистивный нагреватель (выводы 1-2) и ОУ DA1.1 с обвязкой. Светодиод HL1 служит для индикации аварийного режима термостата, когда температура окружающей среды Tenv слишком близка к целевой температуре чипа Tcи режим термостабилизация нарушается. Чтобы этого не происходило достаточно, чтобы соблюдалось условие (Tc-Tenv)>=10. Наиболее критичными элементами в этом узле являются резисторы R4 и R5, образующие делитель напряжения, который в свою очередь определяет рабочую температуру термостата. Изменение сопротивления любого из них на величину 100 ppm приводит к погрешности выходного напряжения ИОН в 1 ppm. По этой причине в качестве R4 и R5 рекомендуют выбирать металлофольговые резисторы с близким по величине и знаку ТКС, не превышающим 1 ppm/C (Agilent для своего вольтметра 3458A регламентирует 1,3 ppm/C). Не смотря на это обстоятельство, термостабилизатор работает очень эффективно. Стоит ответить, что типовому температурному коэффициенту напряжения ИОН в 0,05 ppm/C соответствуют колебания температуры чипа всего на 0,00125 градусов Цельсия!
Второй узел ИОН - стабилизатор тока опорного стабилитрона VD2 (выводы 3-4). Для этого предусмотрен датчик тока в виде резистора R1 и ОУ DA1.2 с обвязкой. Транзистор (выводы 4,5,7) служит для компенсации ТК напряжения стабилизации стабилитрона VD2. Наиболее критичными элементами в этом узле являются резисторы R1 и R2. Изменение их сопротивления на 100 ppm вызывает дрейф выходного напряжения ИОН соответственно на -0,15 ppm и -0,4 ppm. Таким образом для R1 вполне допустимо использовать микропроволочный резистор с ТКС до 10 ppm/C, для R2 же требуется более стабильный металлофольговый резистор с ТКС не более 1 ppm/C. 
Что касается операционного усилителя, то к нему предъявляются следующие основные требования: минимальные входные токи и их дрейф, минимальный дрейф напряжения смещения, возможность работы при однополярном питании (rail-to-rail по входам). В справочном листке на LTZ1000 производитель рекомендует ОУ LT1013. Интересно, что практически во всех приборах, имеющих в составе ИОН на базе LTZ1000 (а их не мало, одних лишь мультиметров 7 моделей), используется именно LT1013, и только Fluke в своём 8508A заменила LT1013 на чуть более новый LT1413. Впрочем, это не слепое копирование даташита и не дань традиции. Это лишь говорит о том, что нет на сегодняшний день ОУ, обладающих по совокупности критичных характеристик какими-либо преимуществами перед LT1013.
К моему великому сожалению, запасы LT1013 иссякли неожиданно и не вовремя. Пришлось срочно искать ему замену из числа доступных, к коим я отнёс сдвоенный пикоамперный ОУ AD706. Вполне подходящий по всем показателям, кроме одного - он не rail-to-rail по входам и в типовой схеме включения LTZ1000 самовозбуждается. Эту проблему удалось решить введя в схему резистор начального смещения R11 (в Agilent 3458A он есть, хотя и не нужен) и увеличив ёмкость конденсатора C3.
Теперь немного о втором блоке - масштабирующем усилителе напряжения ИОН (около 7,1 В) в основное напряжение меры 10 В: 



Как видно, его схемное решение достаточно тривиально и включает в себя ОУ виртуальной земли IC1.2 и собственно масштабирующий ОУ IC1.1 с резистивным делителем RH/RL в обратной связи. Коэффициент деления последнего является определяющим метрологическим параметром и должен иметь очень малые температурную погрешность и временнУю нестабильность. Одновременно и то и другое практически невозможно обеспечить, используя серийно выпускаемые дискретные резисторы или их сборки. По этой причине в усилителе использован ранее описанный статистический подход, когда единичные резисторы верхнего и нижнего плеч делителя заменяются цепочками последовательно-параллельно соединённых прецизионных резисторов одной марки и желательно из одной партии. Конкретное схемное воплощение и процедуру расчёта делителя предложил известный китайский инженер и популяризатор в области метрологии Lymex Zhang (lymex/BG2VO):



Все резисторы номиналом 10 кОм на схеме являются металлофольговыми С5-61, отобраны из одной нормоупаковки и имеют ТКС не более 1 ppm/C. Резистор R23 с таким номиналом найти не удалось, поэтому он составлен из двух микропроволочных МРХ 499 кОм 0,02% и ТКС не более 5 ppm/C. Резистор R21 типа С5-61 класса ТКС 30 ppm/C. Остальные резисторы R24-R35 типа С2-29В распаяны на контактных площадках трёх декадных двоично-десятичных переключателей и служат для точной подстройки коэффициента деления и соответственно выходного напряжения меры.
Замыкающим в цепочке функциональных блоков является декадный делитель напряжения, с помощью которого формируются выходные напряжения зависимых каналов 1 В и 0,1 В. Бескомпромиссным вариантом здесь является описанный ранее металлофольговый делитель ДН1-ФМ-0,001 (9 кОм,900 Ом,100 Ом), разработанный заводом "Вибратор" для вольтметра Щ1516 и имеющий класс 0,001 (10 ppm).
Подводя итог, хочу сказать, что не смотря на кустарность исполнения, сборку усилителя на универсальной монтажной плате, и как следствие, отсутствие крайне необходимой в таких устройствах эквипотенциальной защиты цепей, монтаж сетевого трансформатора в непосредственной близости к ИОН, отсутствие термотренировки критичных элементов и целый ряд других огрехов, устройство заработало сразу и именно так, как запланировано. Выставленное напряжение 10 В уже продержалось сутки без изменений даже на 1 ppm. Что же до температурного коэффициента и долговременной стабильности, дальше видно будет 
На сколько я понял, регулировка усиления в данной конструкции возможна в пределах +- 75-80 ppm. Т.е. при повторении нужно будет предварительно измерить напряжение у имеющегося LTZ1000 с точностью не хуже 75 ppm?
Да, Вы абсолютно правы. Стоит правда отметить, что получение "красивых" значений с помощью данной регулировки не должно быть самоцелью. Первична стабильность, абсолютная величина напряжения вторична.
Начну свой пост с работы над ошибками 
По результатам предварительных испытаний ранее описанной конструкции, температурный коэффициент выходного напряжения +10 В получился просто огромным. Ниже комнатной температуры он составил примерно 2...2,5 ppm/C, что ни в какие ворота, разумеется, не лезет. Причиной такого поведения стал нештатный режим работы ОУ AD706 в ИОН: протекающий через измерительный резистор R1 ток в 4 мА обеспечивал напряжение смещения лишь 0,4 В на инвертирующем входе ОУ относительно шины питания. По данным спецификации это смещение должно быть не менее 1 В. В результате получилось, что CMRR оказался слишком мал для работы стабилизатора тока, да ещё и сильно зависим от температуры.
Проблема легко решается "хирургически", достаточно перерезать на плате дорожку к выводу 4 ОУ с конденсатором C4 и отдельным проводником соединить их с точкой "Guard" источника питания, которая имеет потенциал на 2,5 В меньше. Исправленный вариант схем приведён ниже. После этой доработки всё стало на свои места и температурный коэффициент выходного напряжения в том числе.

 

Теперь пару слов о второй конструкции.
Благодаря очень хорошему человеку, которого многие знают по нику Клапауций - автору замечательного сайта-музеяhttp://www.155la3.ru/, у меня появилась возможность собственноручно "пощупать" самые точные из серийно-выпускаемых резисторов - С5-60 разработки пензенского НИИЭМП.



К какому из двух классов относятся эти резисторы - металлофольговым или микропроволочным - для меня до сих пор остаётся загадкой. В разных справочных листках их относят то к одному, то к другому, то сразу к обоим в зависимости от "буквы" в обозначении. На моих - буква Т, которой нет ни в одном справочнике. Впрочем, это и не важно. В первую очередь важны их фактические характеристики. Отклонение от номинала ограничено допуском +/-0,005%, реально же - в 2 раза меньше. По температурному коэффициенту резисторы относятся к классу 3 ppm/C, результаты собственных измерений показывают 1,3 ppm/C.



Небезыитересно и то, что заявленные высокие метрологические характеристики вынуждают заботиться даже о сопротивлении выводов и мест пайки резисторов. Ведь для того, чтобы выйти за границы 0,005% допуска достаточно такой ничтожной добавки, как 0,25 Ом. Именно поэтому в конструкцию резисторов изначально заложена 4-х контактная кельвиновская схема подключения.
Взяв за основу пару С5-60Т на 5 кОм, можно изготовить для своей домашней лаборатории очень неплохую однозначную меру сопротивления, конечно если в ней есть необходимость. Например, вот такую:

 

В алюминиевой коробочке на печатной плате распаяны соединённые последовательно резисторы С5-60Т 5 кОм 0,005% 3ppm. Все выводы резисторов соединены толстыми медными проводниками с расположенными на пластмассовых крышках винтовыми клеммами, обеспечивая тем самым 4-х контактную схему подключения. Ещё две клеммы соединены с аналоговым датчиком температуры 1019ЕМ1, расположенным по середине платы. Не смотря на то, что выводы резисторов стальные, припаянные к ним проводники - медные, а клеммы изготовлены из "китайской" латуни, паразитная термоЭДС, которой я так опасался, практически отсутствовала даже при перепадах температуры в комнате. 
Стоит заметить, что печатная плата изготовлена не из стеклотекстолита, а из фольгированного фторопласта, что позволило минимизировать утечки. С таким же успехом можно было использовать обычные фторопластовые стойки или монтировать резисторы на весу, врастяжку между клеммами. Более сложной проблемой оказались утечки в кабелях мультиметров, к которым эта мера подключалась. Если комплект кабелей включает 4 одинарных неэкранированных проводника - тогда всё в порядке. У меня же были комплекты экранированных кабелей, в том числе с охранным экраном. С ними как раз и возникли проблемы, вернее, с их изоляцией. 
Нетрудно подсчитать, каково должно быть сопротивление изоляции, чтобы исказить результат измерения на 1 ppm. Для меры в 10 кОм эта величина составляет 10^10 Ом = 10 ГОм. Так любимый мной кабель от мультиметра В7-41 давал систематическую ошибку в виде занижения показаний на 5 ppm, а это немало! Лишь перейдя на кабели с фторопластовой изоляцией эту ошибку удалось устранить.
Про резисторы С5-60Т (опытные) я уже написал постом выше. К сожалению, радиолюбителям в розничной продаже С5-60, С5-61 найти очень затруднительно. Технологический цикл их производства весьма трудоёмкий, поэтому предприятия (их всего-то 2-3 осталось) работают по заказам, just-in-time.
Если не считать радиолюбительского обмена, источников аж целых два:
1) http://erk.su/catalog/cat/80000/600 - есть несколько номиналов С5-60 и С5-61 с допуском 0,005% и ТКС 5-10 ppm.
2) http://www.vegalab.ru/forum/showthread.php/56794 - Константин из Ростова-на-Дону, обращался к нему неоднократно за резисторами С5-61 с допуском 0,01% ТКС 5 ppm.

Цены в диапазоне от 50 до 80 рублей/шт.
  1   2   3   4

Похожие:

Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Сказочная безопасность Как обучать ребенка правилам безопасности по народным сказкам
А действительно, почему сказки (и песенки, и прибаутки) для самых-самых маленьких такие плохокончающиеся?
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon А задумывались ли вы, почему сказки (и песенки, и прибаутки) для...
Ы судьбы, благополучно выпутываются из переделок и начинают "жить-поживать". А у младенцев сплошной "караул!". То лиса колобка проглотит,...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon А задумывались ли вы, почему сказки (и песенки, и прибаутки) для...
Ы судьбы, благополучно выпутываются из переделок и начинают "жить-поживать". А у младенцев сплошной "караул!". То лиса колобка проглотит,...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Инструкция по эксплуатации код 392291 К/память Verbatim 2Gb/sd micro
На сегодня одной из самых маленьких существующих карт памяти является карта Microsd (TransFlash), которая позволяет хранить большое...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Инструкция расходомеры счетчики ультразвуковые. Методика калибровки...
Документ разработан акционерным обществом «Транснефть Метрология» (ао «Транснефть Метрология»)
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Руководство по изучению дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация»
«Метрология, стандартизация и сертификация» является базой при подготовке инженеров электротехнического профиля и должна формировать...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Инструкция по применению серно-дегтярной мази
И пожалуй, сложно найти более безопасное и натуральное средство от лишая и чесотки, чем серно-дегтярная мазь. А ведь ее эффективность...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Комплект контрольно-оценочных средств по учебной дисциплине Метрология,...
Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности «Теплоснабжение...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Доклад о деятельности мбоу дод «Детская музыкально-хоровая школа...
Основные задачи развития мбоу дод «дмхш «Мечта» нмр рт на 2012-2013 уч год
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Методические указания к выполнению практических и лабораторных работ...
Стандартом начального профессионального образования по специальности 260807 «Технология продукции общественного питания», утвержденным...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Исследование, проведенное в Германии, показало, что самое безопасное...
Тем более что по статистике внутри автомобиля погибает вдвое больше малышей, чем под колёсами. Чтобы не сожалеть о непоправимых последствиях,...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Когда у человека есть мечта, это хорошо. Когда человек готов на все,...
И всего-то и нужно для этого, что умереть. А потом, естественно, воскреснуть. А заодно уничтожить целый мир, населенный легионами...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Инструкция по обслуживанию назначение
Вами внешний фильтр fzn-1, fzn-2 или fzn-3 предназначен для очистки воды в аквариуме. Фильтры серии fzn предназначены для аквариумов...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Что такое автокресло?
Детское автокресло — это специальное удерживающее устройство для транспортировки детей в автомобиле. Автокресло предназначено для...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Что такое автокресло?
Детское автокресло — это специальное удерживающее устройство для транспортировки детей в автомобиле. Автокресло предназначено для...
Мечта начинающего перфекциониста, или метрология для самых маленьких icon Что такое автокресло?
Детское автокресло – это удерживающее устройство, предназначенное для перевозки детей в автомобиле (дуу). Автокресло предназначено...

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск