Referentie weerstanden maken & karakteriseren
Ik kreeg behoefte aan een paar referentie weerstanden. Om gedrag en drift van m’n meters te kunnen zien (korte èn lange termijn), en om meer over het gedrag van weerstanden te weten te komen.
Over m'n eerste stappen heb ik al geschreven in het "10K en 1K "Home Made" Referentie weerstanden" topic van Blackdog. Maar omdat het karakteriseren weer een verhaal apart is, en dit ook lang doorloopt (jaren!) toch een apart topic.
alle foto's klikbaar voor grotere versie
Een referentie weerstand maken, hoe ingewikkeld kan dat zijn? Gewoon een goede weerstand kopen, en die in een bakje solderen, klaar! Er blijken toch nog wel wat haken en ogen te zijn
Belangrijkste zorgenkinderen zijn temperatuur coëfficiënt van de weerstand, en thermisch opgewekte spanninkjes. Door die tempco van de weerstand heeft de weerstand bij elke temperatuur een andere waarde, en welke is correct? Op de overgangen van 2 verschillende metalen worden (bij temperatuursverschil) spanninkjes opgewekt (thermische EMK, Seebeck), en die worden vrolijk bij de weerstandsmeting opgeteld. Ook is er nog invloed door de luchtvochtigheid....
Alles overziend heb ik gekozen voor een zo simpel mogelijke oplossing. Waarbij alle kernproblemen zo goed mogelijk opgelost zijn, zonder extreme en/of dure oplossingen te kiezen.
Allereerst de methode van meten: natuurlijk een 4-draadsmeting, zodat de weerstand van de meetsnoeren niet mee gemeten wordt. Spelend met het zo goed mogelijk meten van weerstanden kom je de problemen vanzelf tegen
Als je Ohms probeert te meten tot op de ppm nauwkeurig heb je het over hele kleine spanninkjes. Dus om de behuizing te aarden is er een massaklem.
Wat betreft de temperatuur is het belangrijk dat de weerstand (en aansluitklemmen!) zo constant mogelijk op temperatuur worden gehouden. Ik heb gekozen voor een dikwandig aluminium bakje. Hierdoor zit de weerstand in een afgesloten ruimte, op een redelijk constante temperatuur. Om die temperatuur te meten heb ik een temperatuursensor ingebouwd (LM35) Het mooie van die oplossing is dat je dus altijd de temperatuur meet met dezelfde sensor, en dus ook met dezelfde afwijking, die daardoor niet belangrijk meer is. Als je de tempco van de weerstand weet is het simpel om terug te rekenen naar de nominale weerstandwaarde.
Om minimaal last te hebben van thermische EMK (Seebeck) is het van belang dat ook de klemmen plus stekers op constante temperatuur blijven. Tocht is de pest voor een meting! Daarom heb ik een plastic doosje gemaakt waar de weerstand tijdens de meting inzit. Op de bodem een laagje schuim, zodat het bakje niet wordt afgekoeld door de ondergrond.
Om Seebeck effecten te verminderen heb ik materialen gebruikt waarvan de coëfficiënten dicht van bij elkaar liggen : koper, goud en zilver. Messing is nog redelijk, maar nikkel alweer 2x zo slecht als messing. Normale apparaatklemmen zijn gemaakt van vernikkeld messing, dus niet best...
Ik heb hier voor de sense klemmem verguld messing gebruikt. Nog maar de helft Seebeck... Nog mooier is bussen van Tellurium koper. Maar dan kom je in de exotische prijsklasse. En mijn aanpak is hier "goed maar basic", niet "het onderste uit de kan"
Aansluiten blijkt het best te gaan met vorkjes (laagste overgangsweerstand) Ik gebruik gewone AMP vorkjes, die zijn standaard van vertind koper. Voor de kritische sense aansluitingen heb ik het tin er afgevijld, zodat puur koper over blijft.
De gebruikte kabel is afgeschermd, en heeft getwiste aders van mooi koper. Die aders zijn vrij dun, zodat minimaal warmte aan de apparaatklemmen wordt onttrokken
De aansluitlipjes aan de binnenkant zijn van verzilverd messing, en kortgeknipt om ze minder massa te geven.
Hier zie je de afgenipte soldeerlippen aan de apparaatklemmen zitten. Ook de temperatuursensor is al gemonteerd. Voor de gemoedsrust van rbeckers en de mijne is er nog een ontkoppel Ctje direct over de voedingsbussen van de LM35 bijgekomen.
Als je goed kijkt op deze foto, dan kun je zien dat ik alle chassisdelen afgelakt heb. Samen met de pakking maakt dit het kastje behoorlijk luchtdicht. Door ook een zakje silicagel op de bodem te leggen hoop ik zo ook de factor luchtvochtigheid constant te houden.
Zo, even genoeg na deze lange aanloop. Volgende keer over de Vishay Z201 weerstand.
Groet, Gertjan.