Методика калибровки мультиметров

[MatrixOid]

Ну что, прибыл наконец ко мне Keithley 2000. Посмотрим, что он скажет по поводу моих самоделок. Приступим.
Девайс №1. Источник опорного напряжения на REF102 с декадным делителем. Имеет два поддиапазона На 1В и 10В.
Начнем с замеров диапазона 1В. Сначала фото







Далее. диапазон 10В:







А теперь табличка с результатами:

[MatrixOid]

Продолжим. Намедни была собрана коробочка с резисторами пяти номиналов. 100R, 1K0, 10K, 100K, 1M0. Что из этого получилось? Смотрим:






100R - 100.0216R (с поправкой по результатам калибровки +16.8ppm=100.0233R) Заявленый допуск 0.05%
1K0 - 1.000075K (с поправкой по результатам калибровки - 1.1ppm=1.0000739K) Заявленый допуск 0.1%
10K - 9.99997K (с поправкой по результатам калибровки -3ppm=9.99994K) Заявленый допуск 0.05%
100K - 99.9928K (с поправкой по результатам калибровки +2.2ppm=99.99302кОм) Заявленый допуск 0.05%
1M0 - 1.000228M (с поправкой по результатам калибровки -30.1ppm=1.000198M) Заявленый допуск 0.02%

[EW1UA]

(с поправкой по результатам калибровки +16.8ppm=

Что вы подразумеваете под калибровкой и поправкой по результатам калибровки?
Калибровки чего и кем?
Поправка кем и чего?

Заявленый допуск 0.05%

Что вы подразумеваете под заявленным допуском?
Допуск чего? Кем заявленный?
Изготовителем резисторов или?..

Ну что, прибыл наконец ко мне Keithley 2000. Посмотрим, что он скажет по поводу моих самоделок.
А теперь табличка с результатами:

И что же он сказал?
Можно ли в табличке увидеть относительные погрешности измерений с учётом погрешностей прибора??

[MatrixOid]

Что вы подразумеваете под калибровкой и поправкой по результатам калибровки?
Калибровки чего и кем?
Поправка кем и чего?

На этот вопрос ответ здесь

Что вы подразумеваете под заявленным допуском?
Допуск чего? Кем заявленный?
Изготовителем резисторов или?..

А вот на этот вопрос - тут

И что же он сказал?
Можно ли в табличке увидеть относительные погрешности измерений с учётом погрешностей прибора??

В ИОН-е применена микросхема REF102AU, паспортное отклонение выходного напряжения +/-10мВ. Мы имеем 4,45мВ+/-0,01мВ. Можно добится и лучшего результата, надо добавить предусмотренную даташитом подстройку выхода. Но надо помнить и о ТКУmax= +/-10ppm/C у этой микры.
Относительные погрешности всех измерений привести не получится, ибо неизвестна аддитивная и мультипликативная составляющие полученных на 1В и 10В погрешностей.
Но зато можно оценить точность декадного делителя. Еще видно, что на диапазоне 1В отклонение от номинала в процентах меньше, делаем вывод, что 90.9кОм резистор в делителе немного больше по фактическому сопротивлению. Он составлен из резисторов 100к и 1М, надо будет делать подбор.

[EW1UA]

Спасибо. Так более понятно, что с чем соотносится.

[Mickle]

Всталю и свои 5 копеек в оценку ИОН с точки зрения линейности воспроизведения напряжений:



Как-то даже слишком хорошо всё это выглядит. Я даже сомневаться начал, нет ли где ошибки в расчётах
Резисторы, насколько я понял, Алексей использовал с допуском +-0,01%. Когда я их подбирал и контролировал, измеренные значения колебались в пределах чуть меньше половины поля допуска. В общем, чудеса.

Ещё было бы интересно, что покажет K2000 при 4-х проводном измерении двух резисторов С5-61 11,1 кОм 0,005%

[MatrixOid]

Да, Михаил, резисторы были использованы с 0,01% группой допуска. Надо будет, когда полезу внутрь, записать порядок расстановки. По расчетам, сопротивление цепочки С5-61 составляет 10,10012кОм, соответственно резистор в цепи делителя 1:10 должен быть на 90,90108кОм. Расчетное сопротивление последовательных МРХ на 100кОм и 1МОм составляет 90,91793кОм. Дельта составила 7.13Ом. Вот откуда взялась неточность деления 1:10. Контактное сопротивление паек явно не наберет 7Ом.

Ещё было бы интересно, что покажет K2000 при 4-х проводном измерении двух резисторов С5-61 11,1 кОм 0,005%

А вот и результаты:

[Mickle]

[xDevs]

Беру неглядя!

[TEKTRON]

Круто! USB для заливки FW, или это полноценный интерфейс с PC?
Особенно впечатляет "взрослая" стартовая последовательность на дисплее.
ТТХ известны?

[Mickle]

Железяка прошивается через ISP. USB-VCOM служит для полноценной связи с ПК ("remote"). FT232 не распаяна, т.к. не продаётся она в нашем огороде, поэтому интерфейс пока отдыхает.
Железяка умеет воспроизводить от 0 до +0,103 В, +1,03 В и +10,3 В с шагом 1 ppm. При необходимости можно перевести в двуполярный режим. Умеет измерять с 6-7 разрядами от 0 до +2 В, +5 В и +12,5 В без использования PGA в АЦП. Имеет ultra-low leakage мультиплексор для всевозможных видов самокалибровки и хитрых режимов измерений.
От чего я отказался: 1) от использования готового модуля с LTZ1000 в ИОН, т.к. LM399 для такой поделки более, чем достаточно; 2) от полноценной поддержки режима измерения и воспроизведения сопротивления. Последнее обусловлено отсутствием хороших поляризованных реле и места на плате для их размещения вместе с эталонными резисторами. Впрочем это дело поправимо и при особом желании всё это можно выполнить на отдельной плате-мезонине.
На данный момент я успел протестировать только основной функционал канала воспроизведения. К сожалению настолько долго я провозился с своей кустарной печатной платой ("ручная" металлизация via проволочками), что отпуск неожиданно подошёл к концу и придётся отложить разработку firmware на неопределённый срок.

[TrexREXX]

Железяка прошивается через ISP. USB-VCOM служит для полноценной связи с ПК ("remote"). FT232 не распаяна, т.к. не продаётся она в нашем огороде, поэтому интерфейс пока отдыхает.

Михаил, ВЫ как всегда на высоте!
А по поводу FT232: я брал на АлиЕхпресс по смешной цене уже готовые модульки USB-UART, USB_TTL и специально у разных продавцов, все ОК!

[SIM31]

А термостат не пробовали собирать? Я думаю что можно повысить точность всех тут обсуждаемых дел, засунув оборудование в ящик из пенопласта (вернее более прочного пеноплекса) с термостатом внутри. Мощность нагревателя 5-10Вт (чем мощнее, тем быстрее выйдет в режим), при использовании микроконтроллера можно получить 0.1 градуса точность. Воздух внутри гонять вентилятором, чтобы был минимальный градиент температур. Температура похоже оптимальна в 30 градусов (у нас жарче не бывает). Точность измерения температуры не так важна, главное, чтобы была стабильной (датчики температуры калибровать не надо), будет 30.3 или 29.5 не важно, важна стабильность. Далее при установившейся температуре калибруем оборудование раз и навсегда.

В ящик можно и мультиметр поместить, почти бесплатно повышение точности на порядок. Резисторы, АЦП, ИОН.

Можно и наоборот, использовать ящик для измерения температурной нестабильности, нагревая оборудование, и смотреть как плывут показания.

Размер зависит задач, если нужен ИОН единственный, можно сделать размером с пачку сигарет. Или ящик размером с лист бумаги А4, с запасом, по сложности и цене примерно одинаково.

Минимальный вариант REF3130 на 3 вольта (15 ppm/°C), цена 2$ (их можно поставить 2, 3 штуки и получить сразу 6, 9 вольт, причем более высокой точности). ИОН питает простой стабилизатор LM75L05 (хотя и он один в термостате уже справится с калибровкой тестера 0.65 mV/°C, при точности в 0.1°C, у большинства тестеры не покажут доли мВ на этом диапазоне).

Термостат в самом простом случае на любом ОУ и терморезисторе или диоде, будет такой естественный ШИМ с небольшим гистерезисом (особенно если датчик ближе к нагревателю ставить). Итого деталей на 5$, на глаз неплохая точность и достаточно универсальное решение хоть яблоки суши там

Даже уже применили LM399 со встроенным термостатом, обвязка может быть нестабильной, всё равно лучше будет работать устройство в термостате. Если откалибровали при 21°C можно подумать об элементах Пельте, которые смогут не только нагревать, но и охлаждать устройства, поддерживая идеальные 21-25°C.

Корпус можно готовый взять, чтобы не колхозить лишний раз


термобокс транспортировочный
https://www.youtube.com/watch?v=iOk61DrBRGs

Тут всё таки колхозят, можно прикинуть утечки тепла
https://www.youtube.com/watch?v=jwSVfI6VMBk

0.5 литра *330000 кДж кг /(6 часов *3600 сек) = 7 Вт для того ящика, при разнице температур в 30-40 градусов.

[Evgeny1]

обычно температуру стабилизируют градусах на 80ти

[SIM31]

обычно температуру стабилизируют градусах на 80ти

Это нужно для крутой промышленной автоматики, чтобы ИОН работал до 80 как положено. После 80 начнет плыть. Для обычных условий лучше 30 градусов, и параметры от номинальных не далеко уплывут (калибруют при 25 градусах примерно), и проще температуру поддерживать. У кого дома жара под 40, тем, конечно, нужно повыше, те же 40. Мне, например, да и большинству думаю, при 40 градусах будет не до калибровки мультиметра

[MatrixOid]

В то время, как все стремятся к тому, как в минимальном объеме достичь максимальных параметров, мы делаем самые большие и тяжелые измерители

Большинство присутствующих в этой теме занимаются своими устройствами в качестве хобби, а не работы, а значит это все барахло находится дома, понимаете ДОМА!!! А дома часто есть не один член семьи, а часто и маленькие дети. И вот куда девать эти огромные короба с термостатами? Я представляю, какой короб нужен для HP 3458А Тут наоборот думаешь, как минимизировать занимаемое место.

[SIM31]

А дома часто есть не один член семьи, а часто и маленькие дети.

Как раз оборудование в коробе будет защищено не только от перепадов температуры, но и от детей

И вот куда девать эти огромные короба с термостатами? Я представляю, какой короб нужен для HP 3458А

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... view=print

Посмотрел на устройство, в термокожухе он станет больше на 4 см во все стороны, 2 см теплоизоляция, 2 оставить для циркуляции воздуха. Да и разборным термокожух его можно сделать. Ну пока это больше эксперимент.

Да и по габаритам вопрос открыт, в минимальном варианте вполне же можно уместится в спичечный коробок по размерам, ИОН, вспомогательные элементы и нагреватель резистор на 0.5 Вт, даже лучше в чем-то, быстрее на рабочий режим выйдет, за минуту может.

Другое дело что квартира сама как термокожух, с кондиционером / обогревателем можно достаточно точно установить температуру (21 или 25 градусов). Только датчик температуры из кондиционера или обогревателя нужно перенести на рабочее место, так как градиент по температуре зимой может быть в 10 градусов (внизу на полу холодно, вверху тепло).

[otus]

Уж как-то рекламой отдаёт
Здешний народ думаю любую "тумбочку" или "бар" способен пенопластом
"укутать"

[SIM31]

Здешний народ думаю любую "тумбочку" или "бар" способен пенопластом "укутать"

Тоже вариант. Вот у меня стол письменный, в нем выдвижной ящик, из верхнего можно сделать термостат, при этом функция ящика не нарушится. Ставим в него "тепловую пушку" - вентилятор от компа обдувающий лампочку на 40 Вт. За 5-10 минут прогреет всё до стабильной температуры (проверить можно датчиками температуры в разных углах и по центру или пирометром). Пенопласт может и не нужен, нужно измерить утечки тепла и погрешность из-за них, и затраты энергии чуть больше будут. Это стационарный вариант. Переносной вариант любая коробка или тазик пластиковый. Опять же необходимость пенопласта под вопросом, вроде и полезен, но неудобен, особенно толстый. Из тонких теплоизоляторов есть подложка для ламината, 2-3 миллиметра, стоит вообще копейки.

[RU3DDM]

Появились время и возможность протестировать имеющиеся у меня мультиметры UT-71C и HoldPeak HP-890CN на наиболее для меня значимом диапазоне mV DC
(400 mV у UT-71C и 60 mV у HoldPeak HP-890CN) Вот вкратце,что из этого вышло...

Грустно, самый нужный диапазон измерений единицы-десятки милливольт в UT-71C такой кривой