Referentie weerstanden maken & karakteriseren

Ha heer miedema,

Die lage weerstanden meet ik liever anders ik denk dat is voor elke multimeter een klus.
De bruggen die zo laag gaan meten met een toon en een lock in versterker of een PLL.

Ik heb diverse programma's geschreven voor de HP3458A maar daar heb ik het met @blackdog al eens over gehad.
Ik gebruik de HP3458A als LF scope <0.1Hz.
Wat ik een nadeel vindt van de wat oudere meters met auto cl auto nul dat geeft te veel interferentie met je meting daar is verkerde techniek toegepast maar daar gaat dit draadje niet over.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ha electron920,

Het is duidelijk dat er verbetering mogelijk is :-).

Helaas geen meetbrug hier, en zeker niet zo nauwkeurig en enigszins gekalibreerd....

Mijn gedachten gaan uit naar een externe stroombron, om een hogere stroom door de weerstand te sturen, zeg 100mA.
Maar dan heb je twee 3458A nodig om stroom en spanning gelijktijdig te meten....
Of die stroombron moet zòò stabiel zijn, dat je eerst de stroom kunt meten, en daarna de spanning. Er op vertrouwend dat die stroom ondertussen niet een fractie verloopt....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Als je stroom en spanning gelijktijdig wil meten kan je dan niet beter het vermogen meten ;) ik ben bezig met stukje tekst voor het andere draadje.
Als ik tijd heb zal ik kijken of ik iets kan bedenken.
Vraag heb u op de locatie ook IEEE488 of IEC628 waar de HP3458A nu staat?
Het is een bekend probleem HP heeft hier weer een andere meter voor om kleine weerstanden te meten µΩ de HP3458A is een multimeter van alle markten thuis maar hierdoor vaak een compromis.
Als je in het onderste bereik zit heb je geen 8.5 digit meer :(

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Op 28 mei 2018 08:21:36 schreef electron920:
... Vraag heb u op de locatie ook IEEE488 of IEC628 waar de HP3458A nu staat?...

Ha Henk,
Ik heb hier een Agilent 82357B GPIB-USB interface. Die gebruik ik om met de 3458A via een Excel macro te loggen.
Op de PC draait de Agilent IO Libraries Suite als interface layer.

Zoals gezegd, er is heel weinig software te vinden voor de 3458A, met z'n oudere, afwijkende (niet SCPI) GPIB protocol.
Helaas heb ik niet de vaardigheid om zelf GPIB software te schrijven...

Er is meer wat ik wel over GPIB zou willen doen. Zoals frequentie loggen met mijn Racal-Dana 1998 counter (ook al eentje met een wat ouder, een beetje afwijkend protocol). Maar als niet iemand daar al een stukje software voor heeft geschreven lukt het me niet....

groet, Gertjan.

Lupus

Golden Member

Ha hr. Miedema,

Heb je al naar de frequentie verdeling van de "ruis" gekeken en het type ruis kunnen identificeren?
Ruis identificatie kan een stuk gereedschap zijn de metingen te interpreteren.

Zie ook:
Overzicht eerste college “ruis”
molphys.leidenuniv.nl/~exter/SVR/svr6.ppt
(deze werkt wel)

molphys.leidenuniv.nl/~exter/SVR/noise.pdf
(Noise and Signal Processing, Extra syllabus for (third-year) course“Signaalverwerking & Ruis”),
met name Ch 4.1 Four techniques to improve S/N

Hopelijk ter informatie,

Frans

[Bericht gewijzigd door Lupus op 28 mei 2018 11:37:42 (18%)]

miedema

Golden Member

Ha Lupus,

Nee, ik heb (nog) niet naar het soort ruis gekeken. Tot nu toe gewoon alles zo veel mogelijk gemiddeld (via NLPC of statistic functie)

Maar inderdaad, als je wilt verbeteren moet je eerst kijken waar het grootste probleem zit.

Dank je voor je links. Ziet er interessant uit, ik zal er eens induiken.

groet, Gertjan.

Ha Lupus,

Ik zie geen linkje maar zal ongetwijfeld met Google lukken.
Maar inderdaad is het probleem met HP3458A in de lage range interferentie van de sampler.
Aan de anderenkant valt dit binnen specificaties je zult je alleen moeten realiseren dat je geen 0.5Ω met 7 cijfers achter die komma stabiel kunt meten |:(
Een van de manieren is ook hier de LF substitutie methode.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Lupus

Golden Member

Ha heren Miedema en electron920,

Het gaat mij om de significantie van de gemeten waarde.
Als ik een lijstje zou moeten maken van parameters die een (grote of kleine) invloed
op de meting hebben, dan zou dat lijstje toch wel snel meer dan 20 variabelen tellen.

Belangrijk, mijns inziens, is wat hier dan de grof- en de fijn-regelaars zijn, ofwel de partiële afgeleiden (sensitivity coëfficiënten).

Voorbeelden grof-regelaars zijn:
klimaat, temperatuur, constantheid meet omstandigheden, externe invloeden, conditie en traceerbaarheid andere meters, calibratie geschiedenis alle elementen, etc.

Wel boeiend,

Frans

miedema

Golden Member

Referentie weerstanden weer gemeten

Inmiddels zijn we weer een jaar verder...

Afgelopen maand heeft de Agilent 3458A van Blackdog hier weer gelogeerd (waarvoor dank! _/-\o_ )
Gedurende die maand heb ik mijn referentie weerstanden een aantal keer gemeten. Steeds wanneer de temperatuur in mijn werkkamer mooi rond de 20°C lag.

Elke meetronde duurde bijna een dag. Elke weerstand kreeg na aansluiten een uur om te stabiliseren. Deel van dat probleem is, dat als je een weerstand beet pakt, je er lichaamswarmte in stopt. Je ziet de temperatuur van de weerstand zo een graad of meer oplopen. En vervolgens duurt het uren voor die temperatuur weer stabiel terug is op de oude waarde...

Daarom droeg ik tijdens het wisselen van weerstanden handschoenen, later zelfs ook katoenen binnen handschoenen voor meer isolatie. Dat maakte het probleem minder, maar loste het niet op. Natuurlijk pakte ik de weerstand alleen maar bij de klemmen op :-).

De resultaten van die metingen heb ik gemiddeld om tot de huidige waarden van mijn referentie weerstanden te komen.

Om jullie niet langer in spanning te houden hier het resultaat:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2019/r-standaard/Weerstand-standaarden-GJM---waarde-en-drift-2017-2019-600pix.png
Klik op tabel voor een grotere, betere leesbare versie

Dit is het derde jaar dat ik (de meeste van) deze weerstanden meet. Daardoor wordt het nu leuker: Je kunt trends gaan herkennen in de drift van de weerstanden :-).

.

Drift van de weerstanden

Om die drift makkelijker te kunnen zien heb ik die even uit de bovenstaande tabel gehaald:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2019/r-standaard/Referentie-weerstanden-GJM---drift-2017-2019-600pix.png

De Vishay VCS332T 1 Ohm en de Vishay VHP101T 10kΩ heb ik vorig jaar pas gebouwd.
Voor hun is het dus het eerste jaar, zij zijn net zo ver als de rest een jaar terug was.

De Vishay VCS332T 1 Ohm is qua specificaties een maat minder dan de andere Vishay's, en dat zien we hier terug....
Maar hij is nog jong :-), dus laten we zien hoe het verder gaat. Gezien de overige meetresultaten kan ik verwachten dat z'n drift met de jaren minder wordt. (en met deze drift kruipt de weerstand dichter naar z'n nominale waarde...)

Als we de Vishay VHP101T vergelijken met de overige weerstanden in hun 1e jaar, dan doet hij het prima! -0,7ppm drift in het eerste jaar is een stuk beter dan de andere weerstanden in hun 1e jaar presteerden!
Ik denk dat deze mooie hermetische weerstand het vooral goed doet omdat het weerstand element mechanisch is ontkoppeld door de doorvoeren in de hermetische behuizing. Hierdoor heeft het weerstandselement minder stress opgelopen tijdens de inbouw.

Dat wordt onderstreept door het gedrag van de Vishay Z201 10kΩ. Hoewel dit een erg mooie weerstand is (erg nauwkeurig, èn erg lage tempco) is z'n drift (nog) het hoogst van allemaal....
De Vishay weerstandfolies zijn oorspronkelijk ontwikkeld voor trekstrookjes... Deze weerstand bleek èrg gevoelig voor druk op z'n aansluitdraden. Ik denk dus dat deze weerstand tijdens de bouw (en ombouw naar de huidige versie) mechanische stress heeft opgelopen, die nog steeds aan het wegtrekken is. De drift is het 2e jaar bijna de helft van het 1e jaar, hopelijk zet die trend zich voort....

De General Electric Econistors hadden het 1e jaar al een vrij lage drift, nu is die drift nog een stuk verder gezakt!
Deze weerstanden waren al behoorlijk oud toen ik ze van Blackdog kreeg, dus hun eigen initiële drift zal inmiddels erg laag zijn. Het is dus een redelijke veronderstelling dat die drift in het eerste jaar vooral voortkwam uit de stress ontstaan door de inbouw in de weerstandbakjes.

De CAL-R 100kΩ nr.60 en de Julie Labs 999,5kΩ nr.25 + serie R gooi ik hier ook op 1 hoop.
Ook deze 2 mooie oude weerstanden van Ite driftten het 2e jaar veel minder dan het 1e jaar, en zijn nu wonderlijk stabiel.

Deze weerstanden heb ik indertijd op waarde gebracht door serie of parallel weerstanden toe te voegen. Dit resultaat onderstreept dat dat dus prima gaat! De invloed van de, veel minder mooie, correctieweerstanden is zo klein dat hun (ongetwijfeld vèèl grotere) drift inderdaad nauwelijks zichtbaar is :-).

In het algemeen is de trend dat de drift het 2e jaar een stuk minder is dan het 1e jaar. Het is dus redelijk om te veronderstellen dat in dat 1e jaar de drift nog deels veroorzaakt werd door mechanische en thermische stress van de bouw van de weerstandsbakjes. Ik neem aan dat die stress inmiddels verdwenen is, maar daar weten we pas meer over als ik over een jaar weer meet :-).

.

De waarde van de weerstanden

Èèn ding heb ik in bovenstaand meetresultaat nog niet meegenomen: de drift van de meter (Agilent 3458A) zelf :o .
Vorig jaar had ik de luxe van een vers gekalibreerde meter, maar inmiddels is die natuurlijk ook een jaar verder gedrift.

Om die drift te verdisconteren heb ik aan de hand van de kalibratie rapporten van de 3458A uitgerekend hoeveel deze 3458A drift. (Er zat 3 jaar tussen kalibraties, dus het verschil tussen die 2 kalibraties, gedeeld door 3 levert de gemiddelde drift per jaar op. (De onzekerheden van de gebruikte referenties voor de cal vergeet ik gemakshalve maar even :-)...)

Hier een tabel met de drift van de 3458A, en daaruit volgende correcties:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2019/r-standaard/Weerstand-standaarden-GJM---waarde-en-drift-2019-+-drift-3458A-600pix.png
Klik op tabel voor een grotere, betere leesbare versie

En eindelijk zien we binnen de rode lijnen de huidige waarden van m'n referentie weerstanden, zo nauwkeurig als ik ze kan benaderen :-).

Het getuigt van de stabiliteit van m'n referentieweerstanden dat hun drift aardig in de orde van grootte van een Agilent 3458A komt....

Groet, Gertjan.

hoi Gertjan,

Bedankt weer voor de mooie metingen.
Mooi om te zien dat de oudjes niet onderdoen voor de jonkies.
Ik kijk uit naar de update van 2020!

Ite

Ha heer miedema,

Ik had het draadje over het hoofd gezien :o mooi de mogelijkheid tot een update ziet er goed uit.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.