Referentie weerstanden maken & karakteriseren

miedema

Golden Member

Ha electron920,

Leuke formule :-)
Ik had ook al gezien uit mijn meetresultaten dat het weglekken van de lading uit die kabel (of eigenlijk juist opladen bij het weer aanzetten van de stroombron) naar een asymptoot gaat. En je dus steeds langer moet wachten op het laatste beetje precisie.

Dus, waarom niet gewoon die stroombron altijd aan laten staan? Continue optimaal en stabiel :-)
Dan maar geen Offset Compensation. Er zijn meer wegen om fouten te minimaliseren, en met mijn Fluke 8846A moet ik het ook zonder doen....

Ziet er goed uit, die Belden 83317. Inderdaad ideaal, verzilverd koper in teflon mantel. Nog redelijk lage capaciteiten ook. Toevallig een tip voor een adresje dat me minder als een volle rol wil verkopen?
Ik meen dat spul ook wel eerder op radiomarkten gezien te hebben. Goed speuren dus de komende weken...

@ Blackdog,
Goed om te horen. De 3458A heeft het in elk geval geweldig naar zijn zin hier :-)
Maar eerst maar eens kijken hoever we zijn tegen die tijd. Mijn plan was om dan m'n weerstanden klaar en stabiel te hebben.
Maar dit soort dingen kost meer tijd dan je denkt....
En soms zit er een hobbel op het pad :-)
(Eigenlijk alleen maar het beter leren kennen m'n materiaal en meetgereedschap, een leermomentje 8)7 ).

groet! Gertjan.

Ha heer miedema,

Probeer bij Hemmink importeur van Bedea.
En wat u zeg boven de 100kΩ kan de bron continu aanstaan is mijn ervaring.
Deze kabel vindt je denk ik niet zo snel op de radio beurs wel 50Ω coax teflon is denk ik zeker goed bruikbaar capaciteit zal iets hoger zijn 62pF in die buurt maar je gebruikt geen meters als verbinding.
En er zijn zeker meerdere wegen naar Rome.
Je kunt wel naar 6 draads overschakelen adapter voor uw Fluke maar... wat je probeert is een referentie weerstand neer te zetten.
En deze te gruiken om naar ik aanneem andere meters te testen en dan heb je aan 6 draads niets misschien zelf 4 draads niet aan te sluiten.
Een ander constructie is dat heb ik ook gemaakt de weerstand in je box en de aansluitdraden er vast aan deze zijn dan altijd meegenomen in het calibratie proces.

Groet Henk.

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

Blackdog, mooi dat extra vakantie aanbod van de 3458A.

En weer mooie tabellen (met vermelde temperatuur en relatieve vochtigheid) en grafieken.

miedema

Golden Member

Ha electron920,

Ik wil eigenlijk voor alle weerstandsbereiken die Offset Compensation afzweren.....
Gewoon goed zorgen dat alles stabiel is, geen Seebeck, goed afgeschermd etc.

Ik ben even in 6-draads meten gedoken, maar dat gaat me nog te ver :-)

Teflon coax heb ik hier nog liggen, soort RG-174, maar dan teflon.
Zou ik kunnen gebruiken voor de meetopzet in jouw plaatje eerder.
Mijn twijfels daarbij zitten er in dat ik gemerkt heb dat bij de 8846A de stroombron kennelijk zwevend is. Een eerdere poging om aan de min van de source afschermingen te knopen resulteerde in een verslechtering. (meer ruis in uitlezing)

M'n weerstanden zijn vooral bedoeld om van te leren....
Verder gebruik ik ze als transfer standaard. Zo kan ik aan de hand van de 3458A metingen de afwijking van mijn 8846A nauwkeuriger in kaart brengen.
Die 100k en 1M bakjes had ik juist gemaakt omdat ik wel in de gaten had dat hogere impedanties meten een stuk lastiger wordt, en dat blijkt dus ook te kloppen :-)

@ rbeckers
temperatuur en luchtvochtigheid staan er vooral bij om jou een warm gevoel te geven :-)
Maar even serieus, ik verwacht pas als ik op lange termijn weerstanden ga volgen, ik plezier zal hebben van bijhouden van de rh. En je weet nooit waar achteraf die lange termijn begonnen is...

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

De kabel ik denk RG316 is zeker bruikbaar.
Ik denk ook dat stabiliteit en reproduceerbaarheid het beste is je kunt dan beter de afwijking mee nemen als het maar stabiel is.
Niet alleen de kabel maar ook je weerstand (maar dit had ik aangegeven) heeft een capaciteit en bij hoge waarden is dit uitkijken.
Wat ik bedoelde met direct de kabels is zonder de bussen en altijd de zelfde lengte ook teflon.

Groet Henk.

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

Golden Member

Inmiddels tijd gehad om beter naar de oorzaak van het afwijken van mijn weerstandsmetingen met de 3458A bij gebruik van de Offset Compensation.

De kern van het probleem wordt meteen duidelijk als je naar het schema van de meetopzet kijkt:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/Ohm-meet-schema-600pix.png

C1 staat voor de meetkabel, niet alleen diens capaciteit, maar ook z'n diëlectische absorptie. De kabel wordt gevoed uit een stroombron, zeer hoge uitgangsimpedantie dus. En aan de andere kant de meetweerstand, ook al hoog-Ohmig..... Opgeslagen lading in de kabel kan dus maar moeilijk wegvloeien. En andersom, vanaf nul, ook langzaam opbouwen.

Bij 4-draads meting is het iets uitgebreider, maar het probleem blijft identiek: de sourcedraden zitten tussen stroombron en hoog-Ohmige weerstand, en de sensedraden tussen die weerstand en de ook al hoog-Ohmige voltmeter.

Ik heb geprobeerd deze situatie te simuleren. Ik kan blokken tot 20Vtt maken, en met een serieweerstand van 400kΩ loopt er dan 50µA. Hiermee heb ik de kabels aangestuurd. Niet zo hoog-Ohmig als een goede stroombron, maar komt in de buurt.
Vervolgens de scope aan de sense draden gehangen (10:1 probe, 10MΩ in):

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/3458A-OffComp-kabel-vergelijk-600pix.png
klik op plaatje voor grote versie

Pas als ik de frequentie verhoogde naar 5kHz kreeg ik echt schuine oplaad en ontlaad curven op de flanken van de blok te zien.
Hier heb ik ze verschoven om ze uit elkaar te houden, maar als ik ze op elkaar schoof was er weinig verschil te zien.

Hoewel, als je goed kijkt..... Ik heb onder het horizontale deel gele asymptoten getekend, en ingezoomd kun je net zien dat de witte curve van de oude kabel daar langzamer naar toe gaat dan de blauwe curve van de nieuwe CAT kabel. Wel met wat fantasie... de 8 bits van de scope is hier de beperking....

Maar we hebben het natuurlijk ook maar over een meetverschil van rond de 15ppm... Om zulke kleine verschillen te kunnen zien heb ik die blok i.p.v. op de scope op m'n Fluke 8846A aangesloten. Op AC, filter laagste stand (3Hz) en ingang op hoog-Ohmig.
En nu kon ik zien dat de gemeten spanning een beetje opliep als ik de frequentie verlaagde! Tot 3Hz, daaronder begon de meter zelf af te vallen. Helaas was dit niet zo makkelijk in een plaatje te vangen....

Crux van dit verhaal is dat niet alleen de capaciteit van de kabel meespeelt (daar is makkelijk rekening meet te houden). Maar ook de diëlectische absorptie. Dit verschijnsel, waarbij energie in de isolatie (diëlecticum van een condensator) wordt opgeslagen is veel trager, en gooit hier dus roet in het eten ;-)

Ik heb gekregen of dit inzicht kon bevestigen door de kabels te meten met m'n Philips RCL meter.

Eerst de oude meetkabel, de Canare Starquad:
De capaciteit:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0125--RCL-Starquad-C-600pix.jpg

En de dissipatie factor:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0126--RCL-Starquad-D-600pix.jpg

Vervolgens de blauwe CAT-5E kabel waaraan ik ook hierboven gemeten heb.
De capaciteit:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0123--RCL-CAT-5-blauw-C-600pix.jpg

En de dissipatie factor:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0124--RCL-CAT-5-blauw-D-600pix.jpg

We zien dat capaciteiten mekaar niet echt ontlopen. Maar de dissipatie factor van de oude meetkabel is 8x hoger! Precies wat ik dacht :-)
De grootste afwijking in weerstand metingen deed zich voor tussen deze twee kabels. Aangezien de capaciteiten in dezelfde orde van grootte liggen, is het helder dat het verschil gemaakt wordt door de dissipatie factor.

Voor de volledigheid heb ik ook mijn nieuwe meetkabel gemeten, gemaakt van de zwarte CAT-5E (afgeschermd)
De capaciteit:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0128--RCL-CAT-5-zwart-C-600pix.jpg

En de dissipatie factor:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0129--RCL-CAT-5-zwart-D-600pix.jpg

De meetresultaten van deze nieuwe meetkabel zijn niet helemaal 1:1 te vergelijken met de andere, omdat hij 30cm langer is. De oude kabel was wat kort als ik de weerstanden in de koelbox moest stoppen voor tempco metingen. Bovendien brak bij de oude kabel er nog wel eens een kabelvorkje af, en werd hij dan na reparatie weer wat korter, vandaar :-).

We zien dat de capaciteit inderdaad wat hoger is door de langere lengte, maar niet schokkend.
En de dissipatie factor is net zo prettig laag als bij de blauwe CAT-5 kabel :-).

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Mooie vergelijking van de kabels ik denk dan ook dat niet de absolute capaciteiten maar de εr het verschil maakt.
De Tan δ die hoek is in grote mate bepalend voor de DF (diëlektrische verliesfactor) hoe meer lucht in de kabel hoe beter.
Maar ook het meten van hoog Ω weerstanden met een puls want daar praten we over als je constant doet nullen geeft deze afwijking een en ander afhankelijk welk diëlektrisch materiaal gebruikt is.
In serie met de condensator moeten we deze verlies weerstand denken.
Die kabel van belden komt hier beter tot zijn recht aan de andere kant nu ik dit schrijf zou een schuimkabel in dit opzicht nog beter zijn.
Ik heb te weinig tijd (ben immers ook nog met de behuizingen bezig en dat is qua boren en tappen niet zo simpel :( ) maar anders zou ik een aantal kabels (schuim en bamboe) kunnen meten maar eens kijken.
Als je eens probeer om de 4-draads meting uit te voeren volgens mijn voorstel in ieder geval probeer ik hier de condensor van de kabel te aarden (ontladen) om deze reden zijn niet alle kabels afgeschermd.

Groet Henk.

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

Gertjan, dat CAT5E kabels goed zijn wordt hier wederom bevestigd.
O.a. de getwiste paren helpen mee.
STP is wat complexer i.v.m. waar de afscherming aan te hangen.

Ik verwacht dat Teflon kabels ook interessant zullen zijn.

Ha heer rbeckers,

De UTP maar ook de STP kabels zijn niet echt voor mobiel gebruik maar meer voor een vaste opstelling eenmalig leggen in goot of buis.
Als je zo'n UTP kabel een aantal malen buig of op rol slaat gaat de twist er uit.
Nu realiseer ik mij ook wel de Gertjan wel weet wat i doet ;) maar voor dat een ieder te pas en te onpas UTP gaat gebruiken.
Ik werk aan deze kant met de Belden 83317 ik gaf aan @heer miedema de verkeerde importeur op |:(
Maar het enige waar je rekening mee moet houden is als je meetapparaat op deze manier werkt dat je systeem in rust kan komen ik heb voor diverse meters aan deze kant tabellen gemaakt.
Overigens moet je bij een hoge resolutie ook op de thermische EMF aan de generatorkant letten (de klemmen op je meter) en uiteraard de thermische ruis.
Zowel de HP3458 als mijn Datron 1281 zijn niet echt geschikt om snel en nauwkeurig hoge weerstanden te meten.

Groet Henk.

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

Golden Member

Ha electron920,

Ik heb de Offset Compensation nu geheel afgezworen, en dus is het weer alles DC wat de klok slaat :-)

Ik moet trouw blijven aan mijn voornemens in m'n startpost: M'n aanpak voor deze weerstanden & metingen is "goed maar basic", niet "het onderste uit de kan". Als grens stel ik de resolutie van mijn 8846A, dus zeg 1ppm. Wel is het lastig om daar bij te blijven met een 3458A in huis :-)

Die Offset Compensation wordt denk ik weer interessant als ik naar lage weerstanden ga kijken. Als het zover komt....

Zeer goed om te horen dat er nog aan de weerstandsbrug / 87512A kloon gebouwd wordt! ;-)

edit, zag dat electron920 alweer gepost had...
De technische eigenschappen van UTP/STP zijn voor mijn doel prima, maar de praktische eigenschappen voor gebruik als meetkabels slecht :-)
Inderdaad moet je voor precisie geduld hebben. Voor een nauwkeurige meting neem ik een uur per weerstand. Dan is alles echt stabiel.
Om de klemmen van de 3458A zit schuim gewikkeld, met een klittebandje, scheelt in de stabiliteit van de uitlezing...
"Snel en nauwkeurig" gaan niet goed samen.... :-)

@rbeckers,
Ethernet is een lastig hoogfrequent signaal, en daar heb je een goede kabel voor nodig.
De afscherming van de STP hangt aan de Guard. Ik gebruik nu 1 paartje voor sense, en een ander paarje voor source. Een derde paartje hangt samen met het shield aan de Guard.
2 radiomarkten deze week, dus ik ben op zoek naar teflon kabel....

groet, Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op 22 mei 2017 18:47:12 (20%)]

miedema

Golden Member

Precisie weerstanden tunen

Nu mijn weerstanden een tijd stabiel zijn kan ik ze gaan tunen, beter op waarde brengen. Met name de weerstanden van Ite zijn mooi, lijken stabiel, en hebben een lage tempco. Wel zijn ze door de vele jaren heen wat gedrift. Het zijn dus ideale kandidaten om te kijken of ze beter op waarde te brengen zijn, en hoe goed dan de originele eigenschappen behouden blijven.

Ik wil proberen de weerstanden net boven hun nominale waarde te krijgen. Net boven, omdat een afwijking van 10.000,236 nou eenmaal makkelijker afleest dan van 9.999,764....

Het lijkt zo makkelijk: gewoon een weerstandje parallel of in serie, en klaar is Kees.... De waarde van die weerstand bepalen valt echter tegen, als je op de ppm nauwkeurig uit wilt komen. Met berekenen kom je slechts in de buurt. Er zitten domweg teveel toleranties in....

Qua tempco is de situatie veel gunstiger: Als de correctieweerstand de weerstandswaarde slechts 1% veranderd, dan zal de invloed van de tempco van die weerstand ook 100x zo klein zijn. Dus zelfs een ordinaire metaalfilmweerstand met een tempco van 100ppm zie je terug als een verschil van slechts 1ppm :-)

Helemaal mooi zou natuurlijk zijn om de tempco te verbeteren :-)
Door weerstanden te nemen met tegengestelde tempco kun je de originele tempco compenseren.
Zover ben ik niet gegaan. In de eerste plaats zijn de benodigde correcties daarvoor te klein. En van al die weerstanden de tempco meten, opzoek naar de beste, is domweg vèèl te veel werk....

En dan nu de praktijk:

Ik begon met de CAL-R 100k weerstand. die meette (tempco en cal. gecorrigeerd) 100.002,68 Ohm, dus 26,8ppm te hoog. Even rekenen leert dat je er dan dat daar 3,73GΩ parallel moet. Oeps, 3,73 Giga Ohm... GigaOhm weerstanden zijn er alleen in hele grote stappen, en met enorme tempco's (min.100ppm) te koop....

Na uitgerekend te hebben hoe groot de parallel weerstand moet zijn een eerste test:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0098-Giga-R-in-grayhill-600pix.jpg

Voor die eerste tests gebruik ik een paar super-handige klemmetjes van Grayhill. Philips leverde ze 30 jaar terug al bij z'n LCR meter, en gelukkig worden ze nog steeds gemaakt :-) (credits voor Blackdog, hij vond ze terug bij Mouser)
Maar die klemmen leveren natuurlijk wel weer flink wat extra Seebeck op... En de 4-draadsmeting klopt ook niet helemaal meer, en de weerstanden missen de afscherming van het bakje. Maar toch bleek dit de stabielste manier om de eerste tests te doen.

De opstelling stop ik dan in een blikken trommel om te meten:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0100-test-Giga-R-in-blikken-trommel-600pix.jpg

Deze trommel gebruik ik inmiddels voor al m'n Ohm metingen. Ik heb er een apparaatklem ingeschroefd met veertandringen om een betrouwbaar massa contact te hebben.

Helaas kwam ik met deze 3,92GΩ te hoog uit. Dus wat lager geprobeerd: 2GΩ + 1,5GΩ:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0103-test-2x-Giga-R-in-blikken-trommel-600pix.jpg

Je ziet dat ik hier ook een andere meet methode probeer: 4-draadsmeten over beide weerstanden parallel.

Deze combinatie kwam beter in de buurt, dus een kandidaat om serieus te proberen: provisorisch parallel gesoldeerd:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0107-test-2x-Giga-R-temp-gesoldeerd-600pix.jpg

Solderen is veel stabieler dan bovenstaande tests. Maar betekend ook een dag wachten voordat alle warme er uit is, en de weerstanden stabiel zijn (helemaal stabiel duurt minimaal een paar dagen)

Na een paar dagen wachten en meten bleek de waarde toch aan de hoge kant te blijven. Een paar uur na solderen zat ik op +2ppm, maar na een paar dagen bleef deze combi steken op +3,6ppm...

Een volgende test was met 2GΩ + 1GΩ, en dat ging nèt: net gesoldeerd zat ik op -1ppm, maar na een paar dagen op +1,3ppm. Mooi!

Dus die weerstanden netjes in het bakje gesoldeerd:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0112-CAL-R-met-Giga-Rs-gecompenseerd-v1-600pix.jpg

....En toen kwam ik er achter dat de 100kΩ die ik steeds gemeten had eigenlijk niet klopte door de combinatie van gebruikte meetkabel en gebruik van de Offset Compensation van de 3458A... Dus eigenlijk was de waarde van m'n 100k bakje nu zo'n 15ppm te hoog......

Dus, nadat ik m'n meetmethode weer op orde had, en m'n vertrouwen in het meetresultaat hersteld, door naar de volgende ronde...

Testen met het overbruggen van de 1G weerstand bleek dat alleen de 2GΩ weerstand zo ongeveer goed zou moeten zijn.
Dus die 1GΩ er weer uitgesloopt:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0141-CAL-R-100k-met-Giga-Rs-gecompenseerd-v2---zijaanzicht-600pix.jpg

De dag na solderen bleef de waarde schommelen rond +0,5ppm, lijkt ideaal. Maar vanmorgen meette ik -1ppm... Verder afwachten dus, hoe dit gaat stabiliseren.

groet, Gertjan.

Mooi gemonteerd.
Maar probeer wel om het ronde getal te krijgen de, andere parameters ;) niet slechter te maken.

flash2b

Golden Member

Op 23 mei 2017 11:10:30 schreef miedema:
[afbeelding]

Voor die eerste tests gebruik ik een paar super-handige klemmetjes van Grayhill. Philips leverde ze 30 jaar terug al bij z'n LCR meter, en gelukkig worden ze nog steeds gemaakt :-) (credits voor Blackdog, hij vond ze terug bij Mouser)

Ik gebruik deze:
http://media.rs-online.com/t_large/R3277994-01.jpg

RS: http://nl.rs-online.com/web/p/4-mm-test-plugs-sockets/3277994/ maar ook bij Conrad goedkoper te krijgen: https://www.conrad.nl/nl/staeubli-kls4-rot-pluimstekker-stek...41554.html

miedema

Golden Member

Ha René,

Bekijken in hoeverre deze correctie de eigenschappen van de weerstand beïnvloedt is natuurlijk doel van de excersitie :-)

In dit geval heb ik goede hoop. Die 100k weerstand wordt zeg 30ppm veranderd. Dat betekend dat de 2GΩ slechts 30/1.000.000 van de totale waarde uitmaakt. En dus de (op zich slechte) tempco van 100ppm/°C van die 2GΩ in het totaal slechts een invloed van 100ppm x 30/1.000.000 = 0,003ppm/°C zal hebben.

Maar the proof of the Pudding is in the eating......

@ flash2b
Ziet er ook goed uit!
En hoe bevallen ze? Het goede van die Grayhill is dat ze flink klemmen, en zeer betrouwbaar contact maken.
Bij gelegenheid zal ik een paar van die MC meebestellen.

De CAL-R weerstanden bijtunen is voor jou ook een optie, om die weerstanden waar je zo ongelukkig over was weer in het gareel te krijgen :-)

groet, Gertjan.

flash2b

Golden Member

Het handige van die Grayhill klemmen is dat het onderdeel er haaks op wordt gezet wat handig is voor axiale onderdelen (het gros van alle onderdelen). Bij de MC klemmen is het handig voor radiale onderdelen en axiale onderdelen kunnen ook maar moeten eerst worden verbogen.

Wat is de digikey Mouser bestelcode voor die Grayhill klemmen, kon ze nl. niet vinden.

Mijn benchtype LCR heeft trouwens BNC aansluitingen dus daar kan ik de klemmen niet voor gebruiken, wel voor mijn handheld.

Ik gebruik de MC klemmen veel voor draden aan mijn voeding aan te sluiten en ook die hebben flink wat druk voor goed contact. Ze zijn in 2 kleuren te verkrijgen.

miedema

Golden Member

Ha flash2b,

Ze komen van Mouser, en zijn er ook voor chassismontage.
De versie met bananenstekers zijn Mouser Nr. 706-29-101BLK en 706-29-101RED
Hier de overzicht pagina en de datasheet.

groet, Gertjan

miedema

Golden Member

Tempco Fluke 8846A op 10k weerstandsbereik

Ik heb de afgelopen dagen een poging gedaan om de tempco van mijn Fluke 8846A (op 10k weerstandsbereik) te bepalen. Daar was ik al langer benieuwd naar. Tot nu toe probeerde ik mijn metingen steeds zo dicht mogelijk bij 20°C te doen. Maar vanaf nu kan ik dat voorlopig wel vergeten :-)

Ik had al eerder zitten dubben hoe dat aan te pakken, die Fluke is veel te groot voor m'n koelbox.....
De afgelopen dagen was het warm, terwijl het 'snachts nog redelijk koud was. Ik heb een RS-232 verlengkabel gemaakt, en de hele meetopstelling op het zoldertje naast m'n werkkamer gezet:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0153-8846A-10k-tempco-test-met-Z201-600pix.jpg

Eigenlijk is dit m'n accu laad hoek. Het was lastig een plek te vinden waar niet ergens gedurende de dag de zon rechtstreeks op de meetopstelling scheen. De weerstand zit in de zwart/rode blikken trommel. In dat microfoon statiefje zit de LM35 die ik voor de temperatuurmeting gebruikte. Het ging me hier tenslotte om de temperatuur van de ruimte, niet die van de weerstand....

Zo heb ik de meting een paar etmalen laten loggen.
Dat zoldertje zit onder een zwart dak op het zuiden, dus dan wil het best warm worden. Afkoelen 'snachts bleek lastiger. Ik wilde ook geen vertekening door tocht.

Uit de gelogde periode heb ik 36uur geknipt waarin de temperatuur variaties het grootst waren:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Fluke-8846A-GJM---tempco-meting-vs-tijd-600pix.png
klik op grafiek voor beter leesbare versie

Ik heb op de X-as de tijd van de dag laten staan, zodat je een idee hebt van dag en nacht. Gedurende een etmaal blijkt er dus best een bruikbaar temperatuursverschil te zijn.

Ik heb de 8846A laten meten aan de Vishay Z201. Die is hier ideaal, omdat z'n tempco bijna nul is. Zo weet ik dat de tempco die ik zie voor het leeuwendeel aan de 8846A toe te schrijven is. (Eventueel kan ik natuurlijk ook de eerder gevonden tempco van die Z201 er uit rekenen)

Als ik van die meetdata de weerstand tegen temperatuur plot krijgen we de tempco curve:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Fluke-8846A-GJM---tempco-meting-600pix.png
klik op grafiek voor beter leesbare versie

De rode curve is de tempco curve, in de groene curve is de tempco er uit gerekend. Die lijn werd horizontaal bij een tempco van -2ppm/°C voor de Fluke

Dat is dus vèèl meer dan de tempco van de Vishay Z201 (0ppm/°C onder de 23...24°C, en -0,1ppm°/C daarboven), dus die kunnen we hier verwaarlozen. Toch zie je die Vishay tempco wel terug: kijk maar naar de groene curve, die zakt een beetje bij hoge temperaturen. Dat is de Vishay tempco die van nul naar -0,1ppm/°C gaat, en er dus bij komt.

De tempco van m'n Fluke zit dus in dezelfde orde van grootte als de weerstanden die ik wil meten..... Bittere noodzaak dus om die tempco er ook zo goed mogelijk uit te rekenen :-)

Denk nu niet dat die Fluke 8846A een slechte meter is. Eerder heb ik hier laten zien dat de tempco van een Keysight 34461A een stuk slechter is.
Die Fluke is "as good as it gets". Punt is, dat zijn mijn weerstanden òòk... :-)

groet, Gertjan.

Dus de Vishay Z201 is een prima referentie.

miedema

Golden Member

Ha rbeckers,

Inderdaad is die Vishay Z201 m'n beste referentie.
Het is in de praktijk erg makkelijk dat z'n tempo zo laag is. zo kun je gewoon van z'n nominale waarde uitgaan, zonder de temperatuur in de gaten te hoeven houden.

Ik heb gister m'n weerstanden bij hoge temperaturen gemeten (kamertemperatuur 25...26°C). Dit om te kijken in hoeverre de compensatie van de tempco van m'n Fluke 8846A werkt. Dat kon ik nu nog mooi zien, door de gecorrigeerde Fluke meetresultaten te vergelijken met die van de 3458A.

Die 3458A heeft natuurlijk ook een tempco (0,2...0,5ppm/°C lees ik) Maar eenmaal op temperatuur laat je de 3458A z'n onvolprezen ACAL doen, en is die tempco weer weggecalibreerd :-)

De tempco correctie van m'n 8846A blijkt zegenrijk. Wel is de correctie een stuk "zachter" dan de tempco correctie van de weerstanden.....
Bij de weerstanden meet je precies de temperatuur van de weerstand, en dus kun je de correctie voor de tempco nauwkeurig berekenen.

Bij de meter ligt dat lastiger:
- De tempco komt niet van 1 component, maar bestaat uit diverse tempco's van subsystemen.
- Die meter produceert ook zelf warmte, en warmt dus zelf zijn omgeving op.
- Hoe warm de meter wordt hangt niet alleen af van de kamertemperatuur, maar ook van z'n plaatsing, onder een plank, tussen andere (ook warme) apparatuur etc.
Vandaar dat de correctie minder precies is toe te passen. Maar met de thermometer op de plank boven de meter bereikte ik voor 1k en 10k vrij nauwkeurig resultaat. (tot ong. 1ppm afwijking) Voor 100kΩ en 1MΩ lijkt de tempco van de meter toch wat hoger te liggen, richting 3ppm/°C.

Ik heb gedacht om een temperatuur sensor op/aan de kast te monteren, om zo de koppeling met de tempco wat nauwkeuriger te maken. Ook gezocht bij de GPIB commando's of er toevallig geen interne temperatuur uitgelezen kan worden. Helaas....

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Een paar fotootjes om te laten zien hoe ik mijn weerstanden soldeer.

Dit zijn de Econistor weerstanden voor het 1kΩ bakje. Eerder kwam ik er achter dat mijn gekozen weerstanden weliswaar mooi op waarde waren, maar en een hogere tempco hadden als hun broertjes.

Dus heb ik 2 nieuwe weerstanden uitgezocht, en deze nòg voorzichtiger gesoldeerd:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0119_1k-Eco-tunen-temp_warmte-afvoeren-600pix.jpg

Ik ben uitgegaan van m'n referentie Econistor, die zo'n mooi lage tempco had, en heb daar een passende 2e weerstand bijgezocht. Hier wordt een kandidaat er tijdelijk bij gesoldeerd.

Ik probeer de warmte van het solderen zo goed mogelijk af te leiden. m.b.v. klemmetjes. Deze klemmetje komen uit de medische hoek, en zijn dus van RVS. Koper was natuurlijk mooier geweest...
En natuurlijk niet langer solderen dan nodig.... En blazen om af te koelen :-).

Hier komt de definitieve 2e weerstand op z'n plek:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0120_1k-Eco-tunen-def_warmte-afvoeren-600pix.jpg

Ik probeer zo goed mogelijk om de soldeerwarmte af te voeren. Het zou toch zonde zijn als de stabiliteit van de weerstanden, na al die jaren rusten, door het solderen weer (deels) ongedaan gemaakt wordt.....

Verder nieuws:

- Er zijn inmiddels verschillende stukjes afgeschermd teflon kabel onderweg (1x 4-aderig afgeschermd, en 2 versies 2-aderig afgeschermd). Wordt vervolgd....

- Het is me eindelijk gelukt om met de 3458A te loggen.
Wonderbaarlijk dat Keysight wel meet-software maakt, maar dat die niet compatibel is met hun top-DMM... Ze vinden hem te oud :-). (En waarschijnlijk gaan ze er van uit dat die 3458A toch in een systeem terecht komt waar custom software voor geschreven wordt.

Maar goed, ik kan loggen, en verheug me er op om, als ik weer een dagje de tijd heb, nog en keer de tempco van m'n Vishay Z201 te meten. Omdat de tempco van die Vishay zo laag is, zat ik bij de vorige poging met m'n 8846A tegen de resolutie van de meter te vechten, dat moet nu beter gaan :-)

groet, Gertjan.

Leuke foto en goede montage.
Er zijn diverse montage en andere tips uit die foto te halen. ;)

miedema

Golden Member

Vishay Z201 tempco opnieuw gemeten

Nu het me gelukt is om met de Agilent 3458A te loggen heb ik een nieuwe poging gedaan om de tempco van mijn Vishay Z201 te bepalen. Bij mijn vorige poging met mijn Fluke 8846A zat ik helemaal op de bodem van de resolutie van m'n meter en meetopzet. En kon daar alleen met veel moeite nog een (hopelijk) zinnig resultaat uit peuren.

De 3458A biedt 10x meer resolutie, dus daarmee zou ik een stuk meer moeten kunnen zien... Niet dat de meting makkelijker wordt. Als je kijkt naar tienden van ppm's speelt alles mee. De grote kracht van de 3458A is zijn AutoCalibratie. Met die ACAL kan hij z'n eigen tempco en drift weg kalibreren. Maar zo'n ACAL duurt 15 minuten, dat doe je dus niet even tussen het loggen door. Dus is het nog steeds zaak om de kamertemperatuur zo constant mogelijk te houden.

Hier de plot van het weerstandsverloop tegen de tijd:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/vishay/10K-Vishay-Z201-GJM-tempco-met-3458A-vs-tijd--01-06-2017-600pix.png
klik op grafiek voor grotere, beter leesbare versie

Dat ziet er, met veel hogere meetresolutie, een stuk beter uit dan de vorige keer!
De lichtblauwe lijn is de kamer temperatuur in de buurt van de 3458A. Ik had nu een meter over, en die kamertemp. dus ook meegeplot :-)
Het was warmer op mijn kamer dan daarbuiten, dus door te spelen met de kier van de deur is het gelukt om de kamer temperatuur binnen een paar tiende graad constant te houden. Heel handig zo'n 6,5 digit thermometer! Je ziet trends aankomen, en kunt daarop corrigeren voor het een merkbaar probleem wordt :-)
Je ziet alles: B.v. dat bultje rond 2 uur werd veroorzaakt doordat ik het niet kon laten even 5 min. wat te solderen.... En daarna de deur verder open te compensatie.

Uit bovenstaande meting heb ik de tempco curve geplot:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/vishay/10K-Vishay-Z201-GJM-tempco-met-3458A-01-06-2017-600pix.png
klik op grafiek voor grotere, beter leesbare versie

We zien nu een stuk meer dan de vorige keer!
De trends zijn gelijk aan mijn vorige meting, maar nu zien we dat de temperatuur waaronder de tempco zo goed als nul is lager ligt, rond de 17°C. Daarboven lijkt de curve nu een stuk lineairder. Als ik de groene curve, waar de tempco al in verrekend is, zo horizontaal mogelijk maak kom ik op een tempco van -0,3ppm/°C. Dat is dus hoger dan het resultaat van de vorige meting, maar nog steeds èrg laag.... En het temperatuursbereik waarover deze tempco constant is, is ook groot t.o.v. de andere weerstanden: zeg 17....30°C.

Er zit nog steeds een hysteresis in de tempco curve, maar een stuk minder raar dan in de vorige meting. Die rare hysteris van toen zal dus grotendeels aan de meting, en niet an de weerstand toegeschreven moeten worden.

Na afloop van de meting heb ik weer een ACAL gedaan, en vergeleken wat het verschil in weerstandswaarde was. Het voor/na verschil was 0,8ppm. Zoveel is de 3458A gedrift gedurende 10 uur van de meting. Een erg goede prestatie, maar duidelijk zichtbaar in de tempco curve!

Er zijn meer dingen die verbeterd kunnen worden. Het was een erg warme dag, dus lastig om alles constant te houden. Verder realiseerde ik me achteraf dat de uitlaat van m'n koelbox, met koele/verwarmde lucht eigenlijk ongeveer richting aansluitklemmen van de 3458A blies.... ook ging de rit vanaf de laagste temperatuur omhoog me veel te snel (door de hoge kamer temperatuur). Dus dit ga ik nog een keer overdoen, ook om te zien hoe consistent m'n meetresultaat nu is...

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Het eerste stukje Teflon kabel is binnen, en ik heb er meteen een meetkabel van gemaakt:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0164_PTFE-4draads-Ohm-kabel-600pix.jpg

Dit stuk kabel komt van ab-precision uit Duitsland. Daar komen ook die vergulde vorkjes vandaan. Ik heb ze onder de microscoop bekeken, en zover ik kan zien zijn de direct over het koper verguld, zonder tussenlaag.

De kabel zelf heeft aders van verzilverd koper, met teflon isolatie dus... Zo zijn alle kabels die ik gevonden heb. Ik denk dat ze oorspronkelijk ontwikkeld zijn voor gebruik in vliegtuigen. Teflon is ook licht, en dun.

Ik heb nu bananenstekers van MC / Stäubli SLS410 geprobeerd. Ik had wat probleempjes met maat toleranties van de Hirschmann pluggen. (sommigen klemden wel èrg vast in de bus)
Bovendien is bij deze MC's de steker zelf iets korter, zodat hij mooi op de bus aansluit:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0193_Hirschmann-vs-MC-goldplated-banana-jack-600pix.jpg

Hierdoor is het metalen binnendeel beter beschermd tegen afkoelen door b.v. tocht. (hoewel ik tegenwoordig standaard om de bussen nog een stukje isolatie wikkel).

Natuurlijk meteen aan deze kabel gemeten :-)
De diëlectische absorptie is inderdaad laag:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0190_RCL-PTFE-4-wire-D-600pix.jpg

Daar staat tegenover dat de capaciteit weer een stuk hoger is dan bij de vorige kabels:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0191_RCL-PTFE-4-wire-C-600pix.jpg

Waarschijnlijk omdat de PTFE isolatiemantel (het diëlecticum) een stuk dunner is dan bij de vorige kabels.
Ook zijn de aders een stuk dikker, dus de "platen" van de C zijn ook groter....

Die dikkere aders zijn natuurlijk ook weer ongunstiger om de contact overgangen snel op thermisch equilibrium te brengen... Ook is de afschermingsmantel minder dicht dan bij de oude kabels.
Dus het is 1 stap vooruit, maar ook weer een stapje terug :-).

groet, Gertjan.

Dat de capaciteit groot is, is minder van belang.
Alleen moet er dan langzamer gemeten worden.

Dus dat is een mooie kabel.

miedema

Golden Member

Ook de andere stukjes PTFE kabel uit Taiwan zijn al binnen:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0195_PTFE-kabel-Taiwan-600pix.jpg

Beide kabels zijn 2-aderig afgeschermd. De geleiders bestaan uit verzilverd koper.
De afscherming van de dunnere oranje kabel lijkt dichter dan van de witte kabel.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0198_PTFE-kabel-Taiwan_close-600pix.jpg

Ook vanuit thermisch oogpunt is de dunne kabel beter. dus, als de kabels geen gekke verschillen vertonen bij een eerste C en DF meting, ga ik een paar meetkabels maken van de oranje kabel.

Met 2 aderig afgeschermd kan ik dan ook nog kiezen of ik beide sense en beide force leidingen samen in 1 afscherming stop, of juist de +sense en +force bij elkaar hou, en de -sense en -force in de andere afscherming stop :-)

groet, Gertjan.