Referentie weerstanden maken & karakteriseren

miedema

Golden Member

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.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9887-Weerstand-standaarden-GJM-600pix.jpg
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 :-)

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9315_Vishay-weerstand-standaard-600pix.jpg

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.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9970-weerstand-in-tochtvrij-bakje-600pix.jpg

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...

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9968-weerstand-aansluitbussen-600pix.jpg

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.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9975-low-EMF-4-draads-meetkabel-600pix.jpg

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.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9927-Econistor-1k-gelakt,-klaar-voor-weerstanden-600pix.jpg

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.

Tidak Ada

Golden Member

Ha Gertjan,

Weer lekkere bezig!

Heb je er al aan gedacht on die vorkjes ook in vergulde uitvoering te kopen? Waarschijnlijk zijn die wel te krijgen bij (niet al te) high-end audio suppliers.
Anderzijds, moet je er wel rekening mee houden dat voor het vergulden van dit soort dingen (ook de klemmen) goud-over-nikkel wordt toegepast (Dat maakt de boel slijtvaster). Of dat Seebeck-effect vrij is, weet ik niet.

Een ander optie is het zelf vergulden met zo'n elektrolytische pen, als die nog verkrijgbaar zijn.

Grtz.,

T.A.

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----------------------> TUBECOLLECTORSASSOCIATION@yahoogroups.com
miedema

Golden Member

Ha Tidak Ada :-)

Ik had wel gezocht naar vergulde vorkjes, maar niet (naar mijn zin) gevonden.
Ook een eis is dat ze weinig massa hebben, om zo snel mogelijk thermisch equilibrium te bereiken.
Als je op de foto kijkt, dan zie je dat ik eigenlijk te kleine vorkjes (M5) heb uitgebogen. Het massavorkje (met gele krimpkous is eigenlijk de correcte maat (M6), maar groter & veel meer massa.

Verder is het inderdaad zo dat er veel verguld wordt over nikkel (of erger). De meningen lopen zeer uiteen in hoeverre je qua thermische EMK last van dat nikkel hebt. En het gaat me te ver om dat uit te gaan zoeken. Ook hier: aanpak "goed maar basic", niet "het onderste uit de kan"....
Ook ben ik bij goedkopere vergulde pluggen en vorkjes bang dat dat goud érg dun is, en er zó vanaf valt of slijt.....
Dan heb je toch meer te maken met het basis materiaal, en voegt het vergulden weinig toe.

Eigenlijk ben ik met m'n koperen vorkjes nu helemaal tevreden. thermisch OK, en ze waren nog gratis ook :-) (met dank aan bratsabylgu)
Enig nadeel is natuurlijk dat blank koper oxideert. Maar dat is met de glasvezelpen makkelijk te verhelpen. Zo vaak ga ik in de toekomst die weerstanden ook weer niet meten.

Edit: Kijk voor je fotografische interesse nog even in dit topic voor een paar macro foto's van me :-)

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

De 10k Vishay Z201 referentie

Voor m’n referentie weerstand heb ik gezocht naar een weerstand met zo goed mogelijke specificaties, die nog normaal leverbaar en betaalbaar is. Ik kwam uit bij de Vishay Z201. (Farnell nr. 1867937)
Een weerstand met een tolerantie van 0,005% (50pm), en een beloofde temperatuurscoëfficiënt (tempco) van een extreem lage 0,05ppm/°C. Ik heb gekozen voor een weerstand van 10k, omdat dat een standaard waarde is, net als 10V DC. 10k is relatief makkelijk nauwkeurig te meten. Bij lage weerstanden gaan overgangsweerstanden meespelen, bij hoge weerstanden allerlei lek paden.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9893-Vishay-Z201-weerstand-standaard-GJM-600pix.jpg

Vishay maakt nog veel mooiere, hermetisch gesloten weerstanden. Maar dan worden de prijzen al snel erg hoog, de leverbaarheid slecht , en de levertijden lang....

Over de Vishay Z201 doen wilde en uiteenlopende verhalen op internet de ronde. Dat komt enerzijds omdat de Vishay specificaties vrij optimistisch zijn ,uitgaande van ideale omstandigheden. De belangrijkste reden ben ik inmiddels achter: de Z201 is een kruidje roer me niet.....

De eerste versie van het Z201 bakje heb ik hier laten zien in het topic van Blackdog.
Hier nog even een foto van de 1e versie:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-standaard/IMG_9320_Vishay-weerstand-standaard-intern-600pix.jpg

De Z201 gevoelig is voor mechanische spanning op de pootjes...
Daar kwam ik achter toen ik de weerstand bij Blackdog aan z’n uiterst nauwkeurige 3458A meter had hangen. Ik had een tyrapje om weerstand en temperatuur sensor gedaan om ze goed te koppelen Daardoor werden weerstand en sensor ook iets tegen elkaar getrokken. (ik had ze natuurlijk al tegen elkaar gemonteerd). Toen ik dat tyrapje gemonteerd had meende ik al weerstandsverandering te zien... Door bij Blackdog dat tyrapje weer los te knippen zag je de weerstand op de meter veranderen.
Verder experimenteren leerde toen dat de weerstand te veranderen is door tegen de weerstand te duwen etc. Zelfs wrikken met een banaansteker in de aansluitbus gaf (miniem, sub ppm) weerstandsverloop....

Al met al reden voor versie 2:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9905-Vishay-Z201-weerstand-standaard-int-600pix.jpg

De weerstand zat rechtstreeks onder de klemmen geschroefd, en zit nu op een keramische draadsteun midden in het bakje.

Daar had ik de volgende redenen voor:
- Weerstand blijkt dus gevoelig voor bewegen en mechanische spanning op z’n pootjes
- Meeste warmte komt weerstand binnen via de geleidende pootjes. Die zitten nu aan dunne draadjes i.p.v. rechtstreeks aan de aansluitklemmen.
- Nu kunnen de moeren van de aansluitklemmen aangedraaid worden (service in de toekomst etc.) zonder de weerstand te beïnvloeden.
- Het koperdraad van de weerstand is erg zacht. Ik was bang dat dat in de loop van de tijd zou vervormen door de druk van de moeren, en dat dan de contactweerstand in de loop van de tijd zou verslechteren.

In het nieuwe bakje gedraagt de weerstand zich anders!

De weerstandswaarde is met ruim 12ppm gedaald. (kan ook door het solderen komen...)
En het temperatuursgedrag is totaal anders! Dit is een tempco meting van de weerstand in het originele bakje:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Vishay-Z201-verloop-versus-temperatuur-2-600pix.png

Bij een temperatuursverandering van zo'n 20° verandert de weerstand 6ppm. Ik kon uit deze meting een heldere tempco curve uithalen:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Vishay-Z201-weerstand-versus-temperatuur-2-600pix.png

Ik kom op een tempco van rond de -0,3ppm/°C. Een hele mooie waarde, maar niet wat Vishay beloofd heeft....
Het getrapte verloop van de curve komt omdat de stappen op de Y-as slechts 1 laatste digit van m'n meter zijn. Het is de resolutie van m'n meting.....

Maar toen ik dezelfde meting herhaalde met de Z201 gemonteerd in het nieuwe bakje kreeg ik dit:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Vishay-Z201-nieuw-verloop-versus-tijd-4-600pix.png

De temperatuurs afhankelijkheid is duidelijk veel kleiner geworden! Maar van wat er over blijft kan ik weinig zinnigs opmaken..... De daling links (eerste anderhalf uur) is tempco van de meter. Hoewel die al de hele nacht had aangestaan werd hij toch nog wat opgewarmd omdat er voor de meting wat meer aanstond. Als belangrijkste boosdoener verdenk ik de warmte van de TL-buis onder de meterplank....

Verder lijkt die Z201 zich nu dus weinig meer van temperatuur aan te trekken... Ondanks een variatie van 20°C varieert de weerstand niet meer dan 1ppm. Toen ik dat zag heb ik aan het eind van de meting de temperatuur snel nog een keer omhoog en weer terug gejaagd. (Bijna) zelfde resultaat. (Vermoedelijk door de snelle temp verandering meer hysteresis)
Nu gedraagt hij zich opeens een stuk beter volgens de Vishay specs....
Natuurlijk moet ik dit nog beter gaan uitzoeken, maar het zit flink aan de grens van mijn meetmogelijkheden...

Wel denk ik nu te weten waarom die Vishay Z201 een kruidje roer me niet is. De gebruikte weerstand folies werden oorspronkelijk door Vishay ontwikkeld voor rekstrookjesachtige toepassingen. Die gevoeligheid voor mechanische spanningen is dus niet zo raar. De weerstand is opgebouwd uit 2 folies met tegengestelde temperatuurscoëfficiënten. Die als het goed is mekaar precies compenseren. Maar als er op 1 folie een toefje meer spanning staat dan op de andere....

Ook lijken er hysteresis effecten te zijn. Maar de bottomline is toch dat deze weerstand èrg ongevoelig is voor temperatuurschommelingen.
Wordt vervolgd... :-)

Groet, Gertjan.

Gertjan, netjes!

Als de temperatuur meet, meet dan ook de relatieve vochtigheid.

miedema

Golden Member

Ha René,

Luchtvochtigheid is zeker een punt van aandacht.
Vandaar dat onderin m'n weerstandbehuizingen een zakje silicagel korrels ligt.
Nu de bakjes (hopelijk) hermetisch dicht zitten valt er weinig meer te meten....

Ik heb berichten gelezen dat de Econistors gevoelig zouden kunnen zijn voor luchtvochtigheid. Tot 2ppm/%RH. Dat zou flink zijn....
Maar de berichten zijn erg uiteenlopend. Ook niet zo raar voor weerstanden die al decennia lang gefabriceerd worden.
Inderdaad begin ik me wat zorgen te maken over verloop door lage RH in het bakje door de silicagel...... Aangezien dat een langzaam proces is (tijdconstante van dagen tot maanden) zal ik dat af moeten wachten....

groet! Gertjan.

Tidak Ada

Golden Member

Ha Gertjan,

Jij zegt 'hermetisch afgesloten', maar ik zie dat je bij de doorvoeren van de aansluitbussen geen afdichting hebt.
Je zou toch moeten beginnen hier iets met O-ringen te doen, maar ook hermetische connectors moeten toepassen.

Aan de andere kant, als je werkelijk hermetisch wilt afdichten, zul je de druk tussen buiten en binnen moeten equilibreren door middel van een gaatje dat aan de binnenzijde wordt afgedicht door een elastisch membraan.
Zoiets wordt ook in een harddisk toegepast.
Doe je dit niet, dan zal er altijd lucht van buiten naar binnen stromen als de druk in het kastje lager is dan buiten, met het gevolg dat er waterdamp mee naar binnen stroomt, maar niet meer naar buiten kan. Hierdoor zal de rel. vochtigheid binnen steeds groter worden.

Grtz.,

T.A.

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----------------------> TUBECOLLECTORSASSOCIATION@yahoogroups.com

Op 26 maart 2017 20:46:28 schreef Tidak Ada:
Doe je dit niet, dan zal er altijd lucht van buiten naar binnen stromen als de druk in het kastje lager is dan buiten, met het gevolg dat er waterdamp mee naar binnen stroomt, maar niet meer naar buiten kan. Hierdoor zal de rel. vochtigheid binnen steeds groter worden.

Nee hoor. Er stroomt vochtige lucht in, maar ook uit het kastje. Er ontstaat een evenwicht mbt tot de luchtvochtigheid. Als je gelijk had, dan zouden we alle woestijnen kunnen omvormen tot oasen met miljoenen kastjes van miedema.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
miedema

Golden Member

Ha Tidak Ada,

Ik schreef dat de "de bakjes (hopelijk) hermetisch dicht zitten" :-)
De connectors heb ik 2x afgelakt om ze luchtdicht te maken. Op de grote versie van de laatste foto in de startpost is dat wel te zien.
Het werkt goed, dat was goed te merken door b.v. aan de BNC connector te zuigen. Zonder lak was het makkelijk er lucht door te zuigen, afgelakt lukte dat niet meer.

ik heb gezocht naar hermetisch afsluitende connectoren, met name voor de temperatuur sensor wilde ik een klein 3 of 4 polig connectortje gebruiken (ala 4p Lemo). Maar helaas, behalve een paar kostbare types kon ik ze niet luchtdicht vinden. Meestal omdat de aansluitpinnen losjes in de kunststof voet zitten... Er zijn wel allerlei IP- 65 connectors, maar die zijn dan dicht als mannetje en vrouwtje aan elkaar zitten. En dit chassisdeel slijt z'n meeste dagen alleen...

Omdat de behuizing natuurlijk niet echt hermetisch is, ligt onderin het bakje een zakje silicagel, zodat binnenkomend vocht daardoor opgenomen wordt.

Dank voor je meedenken! Ik sta open voor betere ideeën om m'n weerstanden op constante luchtvochtigheid te houden :-)
De uitdaging is vooral om dat gedurende vele jaren ook zo te houden....

groet, Gertjan

flash2b

Golden Member

In plaats van lak, had ik Liquid Gasket gebruikt. Dat spul wordt gebruikt in de autobranche om pakkingen te maken en kan derhalve hoge temperaturen en druk aan en word 'pakt' goed op metalen delen.

Ik heb deze:
https://www.permatex.com/wp-content/uploads/2016/02/80022.jpg

Maar ik zou me er verder niet druk om maken, hoe je het nu hebt opgelost. Precisie meters zoals een Keithley DMM5710 hebben ook geen luchtdichte behuizing om zich heen.

<ot>
Valt me trouwens op dat er nog niet 'gezeurd' wordt over de handgeschreven labels. Ik weet het Dymo labels zijn not-done (ik hem daarom een Brother P-Touch) :+
</ot>

miedema

Golden Member

Ha flash2b,

Hoge temperaturen zijn hier niet van toepassing. Bij de eerste tempco metingen merkte ik dat bij 40°C de moeren van de apparaatklemmen na afloop wat losser zaten omdat het kunststof wat week geworden was en dus wat vervormd...
Verder is het eigenlijk alleen maar zinnig om tempco te testen op het stukje dat je nodig hebt. Zeg 15°...25°C. Dat geeft een beter beeld, zeker als de tempco curve niet lineair is.
En als de tempco eenmaal bepaald is worden de weerstanden alleen nog maar rond de 20°C gebruikt :-)

Ik kende die Gasket Maker niet. Dus goed om te weten dat het bestaat.

De 1 jaar spec van die Keithley DMM5710 is voor het 10k weerstandbereik ±45ppm. Daar zit de luchtvochtigheid variatie gewoon in verdisconteerd.Ik zou m'n weerstand het liefst op 1ppm stabiel willen houden....

Voorlopig zie ik die bakjes nog als prototypes, met dus tijdelijke markeringen. Wel heb ik al besloten om er geen frontjes voor te maken, omdat dat extra laagje papier tussen kast en chassisdelen de luchtafdichting niet ten goede komt.
Maar dank voor het idee: Wellicht ga ik er wel Dymo labels op plakken :-)

groet! Gertjan.

flash2b

Golden Member

Ik vermelde dit om een idee te geven dat dit spul wel tegen een stootje kan en dus niet gemakkelijk verteerd zoals gewone siliconen kit. Ik heb dit blauwe goedje al vaker gebruikt om vocht dichte aansluitingen te sealen voor het gebruik buiten, en daar is het het dus zomaar in een range van -10 tot +80. Het is te koop bij de betere auto onderdelen vakzaak.

Tidak Ada

Golden Member

Op 26 maart 2017 22:16:33 schreef flash2b:
In plaats van lak, had ik Liquid Gasket gebruikt. Dat spul wordt gebruikt in de autobranche om pakkingen te maken en kan derhalve hoge temperaturen en druk aan en word 'pakt' goed op metalen delen.
[....]

Dat noemen we in Nederlad 'Vloeibare pakking'. Gewoon om even aan het Nederlandse woord te memoreren, dus geen 'gezeur' ;)
Was trouwens een goeie tip! Hopelijk hard het ook voldoende uit als het niet verhit wordt.
Alternatieven vind je vast bij Loctite.

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op 26 maart 2017 22:54:27 (13%)]

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----------------------> TUBECOLLECTORSASSOCIATION@yahoogroups.com

Op 26 maart 2017 21:28:06 schreef miedema:
..Ik sta open voor betere ideeën om m'n weerstanden op constante luchtvochtigheid te houden :-)
De uitdaging is vooral om dat gedurende vele jaren ook zo te houden....

Ik ken één manier om de luchtvochtigheid op een stabiele waarde te houden. Je moet dan in je Tupperware-bakje een koele wand te maken met een vaste lage temperatuur, bijv 40C. (Peltier-element?) De luchtvochtigheid in dat Tupperware-bakje en dus ook in je precisie-weerstand wordt de luchtvochtigheid die hoort bij 40C. Zie stoomtabellen.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
miedema

Golden Member

Ha ohm pi,

Interessant idee! Het voegt wel flink wat complexiteit toe....
En dat past niet meer in mijn "goed maar basic", niet "het onderste uit de kan" aanpak :-(

Grootste probleem van een "actieve" aanpak is dat je moet bedenken dat ik van deze weerstanden over vele jaren, zelfs hopelijk decennia , de drift en andere eigenschappen wil volgen.
Na de eerste test & finetune periode zullen ze alleen uit de kast komen als ik ze nodig heb, of voor de jaarlijkse controle/drift meting.
Aangezien het proces van het binnendringen van vocht in de weerstanden heel langzaam is, denk aan weken of maanden, zou die actieve luchtvochtigheid regeling altijd aan moeten staan....

@ Tidak & flash2b
Een andere overweging bij mijn keuze voor het afdichtmiddel was dat als het doosje min of meer luchtdicht is, alle gassen die de lak/kit nog uitdampt niet de weerstanden mogen aantasten. Dat was ook een reden dat ik gekozen heb voor een lak die bedoelt is voor elektronica gebruik.

Ik gebruikte Plastic70 van Kontact Chemie, bedoeld voor conformal coating. Beetje lak in de de dop van de spuitbus spuiten, en dan met een kwastje aanbrengen.
Het spul is waterdun, en zuigt dus mooi in de spleetjes en gaatjes in en onder de connectoren. De tweede aangebrachte laag ligt daar dan mooi als een externe laag overheen.
Natuurlijk heb ik na het lakken het bakje eerst een week open op de kachel laten liggen...

groet, Gertjan.

Kan je de truc niet toepassen die men bij lenzen van verrekijkers gebruikt om condensatie te voorkomen.
Deze worden geassembleerd in een omgeving die rijk is aan stikstof.
Stikstof is een beetje "lichter" dan lucht (soortelijk gewicht 1.26 tov 1.29 kg/m³), hierdoor zal de stikstof de omgevingslucht steeds proberen naar buiten te duwen.

Bij het "drogen" van airco installaties doet men iets gelijkaardig.
Men vult (voor het vullen met freon), de airco installatie onder druk met stikstof om de aanwezige lucht te verwijderen. Hierdoor wordt ook het aanwezige vocht verwijderd. Anders zou dit kunnen bevriezen tot ijsbolletjes en zo de compressor beschadigen.

Indien je een dichte glazen stolp hebt, kan je die omhoog hangen (met de opening naar beneden) en vullen met stikstof. Omdat stikstof lichter is dan lucht gaat deze de aanwezige lucht (en de opgeloste waterdamp) vervangen.

Dan is het de bedoeling dat je de behuizing onder de stolp plaatst en deze daar dicht schroeft.

Om de stikstof binnen de behuizing te houden is het misschien ook aangewezen om het huidige deksel als onderzijde te gebruiken en het hoge gedeelte als bovenzijde. Ervan uitgaande dat de gegoten alu behuizing dichter is dan de rubberen afdichting rondom het deksel.

Eventueel de aansluitklemmen beneden aan de voorzijde monteren en de weerstand bovenin, waar de kans op aanwzigheid van stikstof groter is.

[Bericht gewijzigd door pamwikkeling op 27 maart 2017 10:50:15 (17%)]

Leuke, interessante en goede ideeën maar ik verwacht er weinig verbetering van de o.a. de drift van.
Mijn 10kΩ precisie weerstand van Vishay (een eenvoudiger type dan die van Gertjan) drift al zo weinig dat het lastig meten is.

miedema

Golden Member

Ha pamwikkeling,

Bedankt voor je interessante idee! Ik moet er wat langer op kauwen...
Belangrijkste vraag is of ik denk dat m'n bakje zo luchtdicht is dat die stikstof er na vele jaren nog steeds in zit.
Je toevoeging geeft aan dat je ook al op dat vlak zat te denken.

Wat je in elk geval niet wilt, is dat je over jaren een bepaalde drift van de weerstand meet, en dat dan blijkt dat die als oorzaak heeft dat de stikstof langzaam ontsnapt is. Dan kun je beter zonder beginnen...
(Dan heb je dus wel variatie door RH verschillen, maar die zullen zich in jaren wel uitmiddelen).

@ rbeckers
Ook mijn Vishay Z201 lijkt erg stabiel. ( maar het proces van vocht in de behuizing trekken kan maanden duren...)
Het lijkt er op de Econistors gevoeliger zijn. Weet nog niks zeker....

groet, Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi,

Ik denk dat de kastjes van Gertjan "dicht" genoeg zijn.
De temperatuur en de veroudering zijn volgens mij dominant.

Natuurlijk kan het mooier, maar de gevoeligheid voor vocht is meestal opgegeven voor een gebruik in een "open" omgeving.
Bij Gertjan zit het geheel in een "waterdicht" doosje dat maakt de variaties volgens mij zo klein, dat dit niet meer meespeeld.

Groet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
miedema

Golden Member

Ha Blackdog :-)

Dat denk ik natuurlijk ook.
Die gedachten zijn het uitgangspunt waarmee ik m'n kastjes bedacht heb.
Maar ik blijf natuurlijk open staan voor betere ideeën.

En nu ik een zakje gedroogde silicagel onder in de afgesloten Econistor bakjes heb liggen meen ik een effect te zien....
Eerst een paar dagen afwachten, en rustig verder meten om te kijken of er echt wat te zien is....

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Ondertussen ga ik verder met m’n inhaalslag :-)

De Econistor referentie weerstanden

Toen Blackdog hoorde van mijn referentie weerstand plannen gaf hij mij spontaan een handvol Econistor weerstanden :-). Dit zijn 2kΩ 0,1% draadgewonden precisieweerstanden, oorspronkelijk ontwikkeld en gemaakt door General Resistance.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9980_GE-Econistor-close-up-600pix.jpg

Ze worden nog steeds gemaakt. General Resistance is nu overgenomen door Prime Technology, en ze worden nu gemaakt in de Dominicaanse Republiek. Ze worden internationaal verkocht door distributeur RhoPoint onder de naam "Econistor". Ook gewoon te koop bij Farnell.
Hier een oude datasheet (met dank aan Blackdog), en een recente datasheet.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9982_GE-Econistor-close-up-600pix.jpg

De weerstanden van Blackdog zijn gemaakt in 1989 (datecode 8919). Voordeel is hopelijk dat door die ouderdom de meeste veroudering nu wel geweest is, en de resterende lange termijn drift laag zal zijn.

Toen ik de weerstanden kreeg van Blackdog zei hij met een lachje dat ik dan zelf maar moest bedenken hoe ik een mooi 10k setje bij elkaar zocht. Dat lachje deed mij vermoeden dat dat lastiger kon zijn dan je op het eerste gezicht zou vermoeden.

En dat bleek ook. Metend aan de weerstanden kwam ik er al snel achter dat ik eigenlijk elke keer net wat anders meette. Ook met fatsoenlijke Kelvin kabels. Er waren gewoon te veel variabelen: contact weerstand, temperatuur van de weerstanden, temperatuur van de meter....
Laten we maar zeggen dat het me een aardig beeld gaf van de problematiek rond het maken van, en meten aan referentieweerstanden :-)
Het schoonpoetsen en oxidevrij maken van alle aansluitdraden was de eerste flinke verbetering.
Daarna kon ik met een heel lang opgewarmde meter, in een kamer op stabiele temperatuur betrouwbare metingen doen. Zo heb ik alle weerstanden gemeten:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9945-Econistors-gemeten-600pix.jpg

Maar wat zeggen die getallen? Bij een andere temperatuur (van weerstanden en/of meter) meet ik weer wat anders.... En als ik de specificaties van m’n Fluke 8846A uitpluis, dan heb ik op het 10kΩ bereik, een jaar na calibratie, alles bij elkaar 110ppm onzekerheid. Dus de 2 laatste digits zijn eigenlijk onzeker. Volgens het calibratie rapport geeft de meter op het 10kΩ bereik 15ppm te weinig aan, maar dat was een jaar geleden...

Maar relatief had ik de weerstanden nu wél goed op volgorde, tot op de ppm nauwkeurig.
Volgende stap was om 1 weerstand in een bakje te zetten, en die beter te karakteriseren:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9915-Econistor-2-int-600pix.jpg

Daarmee ben ik naar Blackdog geweest, en hebben we die weerstand aan zijn 3458A gemeten. Die 8,5 digit meter is een factor 10 nauwkeuriger (en stabieler!) dan mijn Fluke 8846A.
Mijn “1.999,91” bleek bij hem aan de 3458A 1999,992Ohm te meten. Dat dan wel bij 22,62°C.....

Nu kon ik mijn “hoera waarden” omrekenen naar absolute Ohms.
Behalve dan dat die tempco factor was nog onzeker was....
Dus heb ik van dat 2kΩ bakje de temperatuurcoëfficiënt gemeten:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-standaard/2k-Econistor-Bram-verloop-versus-temp-600pix.png

(een verhaal op zich, maar hier al verteld)
Voor het stukje rond 20°C kwam ik op 2,5ppm/°C uit. Nu kon ik de gemeten waarden naar de waarde bij de door mij gekozen standaard temperatuur van 20°C omrekenen. En kon ik dus eindelijk setjes van 10k en 1k bij elkaar zoeken.
Door de weerstanden in een spreadsheet te zetten ging dat een stuk makkelijker.

Hier het setje van de 5 uitgezochte Econistors gemonteerd in het bakje. De andere 2 weerstanden zitten er onder gemonteerd om het totaal thermisch compact te houden.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9933-Econistor-10k-weerstanden-gemonteerd-600pix.jpg

Maar wat voor 10kΩ wilde ik eigenlijk?
Mooi rond 10.000,00 op mijn meter? Zeker niet! Volgens het calibratie rapport geeft mijn meter 15ppm te laag aan, en ik schat dat daar inmiddels zo’n 18ppm is bijgekomen.
Mooi rond 10.000,000 op de 3458A van Blackdog dan? Beter (ong. 10x beter...), maar toch ook maar niet.... Ook die meter is al weer een jaar uit z’n cal. En zelfs als die meter perfect was, dan zullen m’n weerstanden driften, en na een tijdje toch weer anders zijn....

Uiteindelijk heb ik gekozen om m’n 10k Econistor zo dicht mogelijk bij m’n Vishay Z201 te maken.
Uiteindelijk zal ik die 2 weerstanden blijven vergelijken, en de Vishay zit erg dicht bij de 10kΩ.

Voor later gebruik maakt de absolute waarde me eigenlijk niet zoveel uit. Als je een meter wilt checken zie net zo goed hoeveel hij afwijkt met 10.000,00 Ohm als met 10,001,23 Ohm... Ook voor dingen als drift meten vergelijk je toch steeds een waarde met z’n voorgangers.

Groet, Gertjan.

Een 4 puntsmeting bij een multimeter, werkt die als een brug van wheatstone, of zijn het echt 2 sense lijnen?

Zo maar even een gedachtegang, maar als het een wheatstone brug is dan zou je misschien bij een 4 puntsmeting beter 4 terminals (banaanbussen) kunnen gebruiken met hetzelfde plating materiaal. Aangezien dan bij alle overgangen de seebeck spanningen gelijk zijn, zodat ze in een stroomkring elkaar opheffen.

miedema

Golden Member

Ha Red_Arrow,

Ik had inderdaad natuurlijk eerst even die 4-draadsmeting uit moeten leggen... Begin bij het begin :-)

Bij elke weerstand meting stuurt de meter een bekende stroom door de weerstand, en meet vervolgens de spanning over die weerstand. Nadeel van het meten met 2 draden is dat je de weerstand van die draden dus ook mee meet (want door de meetstroom valt daar ook spanning over...)

Hier een (van internet geplukt) schemaatje van het 4-draads principe:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/4-draads-meting-600pix.png

(De klemmen hebben dezelfde kleur en volgorde als op mijn bakjes)

Het principe is nog steeds hetzelfde. Maar nu worden aparte aansluitingen (source) gebruikt om de stroom door de weerstand Rsubject te sturen. De meter meet nu de spanning over de weerstand via de aparte sense aansluitingen.

De meetstroom loopt dus niet door de spanning meetdraden, waardoor daar ook geen spanningsval optreed, en puur de spanning over Rsubject gemeten wordt.

Nu terug naar jouw vraag:
Die source klemmen zijn dus niet kritisch, mocht daar extra weerstand of spanninkjes ontstaan, dan regelt de stroombron van de meter bij, zodat toch weer precies de nominale stroom door de weerstand Rsubject loopt.

Maar als er over de sense klemmen spanninkjes door thermische EMK (Seebeck) ontstaan, dan worden die door de meter vrolijk bij de spanning over Rsubject opgeteld...

groet, Gertjan.

Om met het Seebeck effect te beginnen:
Verwissel het rode paar met het zwarte paar.
Dat zou hetzelfde resultaat moeten geven.

Moet je eens wat moeilijkere componenten vergelijken.

Ziet er, behalve de rode cijfers ;), weer goed uit.

Ik zie dat je weerstand met één las aan beide rode connectoren hebt gesoldeerd en met nog één las aan beide zwarte connectoren hebt gesoldeerd.
Gaat dat wel goed? Gevoelsmatig zou ik de uiteinden van de weerstand aan de voedingsconnectoren solderen en halverwege de aansluitdraden met soepel draad aftakkingen solderen naar de meetbussen.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 27 maart 2017 20:10:15 (13%)]

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl