Referentie weerstanden maken & karakteriseren

Ha René,

Niet overtuigd

Het gaat niet om de centen, maar gewoon niet praktisch....
Er is niet 1 weerstand, maar een heel stel . Al die weerstanden in 1 behuizing is ook niet praktisch.
Al die dingen het hele jaar aan een stopcontact om er 1 of 2 keer per jaar aan te meten? Nee.....

Zelf hermetisch sluiten gaat maar beperkt. Hebben we het ook eerder over gehad.

En het belangrijkste: ik ben nu een half jaar bezig geweest om m'n weerstanden optimaal en stabiel in m'n bakjes te krijgen, inclusief om- en zijwegen door experimenten. Temperatuur problemen anders opgelost door de tempco in Excel er uit te rekenen.
Na alle ideeën, afwegingen en oplossingen die in deze bakjes zitten wil ik ook zien hoe deze aanpak op de lange termijn voldoen.

Ik heb dus weinig zin om nu weer overnieuw te beginnen .
Dan duurt het nog veel langer voor er langere termijn drift gegevens te meten zijn. Nog los van de vraag hoe zinvol die lange termijn drift getallen nog zijn als de weerstanden in een oven zitten ...

Wel of geen oven is een keuze die je aan het begin van het traject moet maken, nu is het een gepasseerd station.

Verder vindt ik het nu gewoon goed genoeg . Ik begon met als uitgangspunt de aanpak "goed maar basic", niet "het onderste uit de kan". En kijk nu, geleende betere meter en teflon kabels. Ik ben ver genoeg op het hellende vlak.

Wat wel een idee zou kunnen zijn om een oven te maken waar je het weerstandsbakje in plaatst voor een meting. Zodat je de weerstanden altijd bij mijn standaard temperatuur van 20°C kunt meten. Maar dan zou ik òòk een oven moeten maken om m'n Fluke 8846A op constante temperatuur te houden. Want bedenk: de tempco van mijn meter is slechter dan van mijn betere weerstanden . Gaan we (voorlopig) niet doen....

groet, Gertjan.

Gertjan, je hebt gelijk. Basic is het niet meer.
Dat van die oven was bedoeld voor een enkele weerstand die dan als referentie gebruikt wordt.

Ik heb gemeten of m'n nieuwe Teflon 4-draads weerstand meetkabel inderdaad beter voldoet bij gebruik van de Offset Compensation van de 3458A.

Ik heb hem vergeleken met m'n afgeschermde CAT5-E kabel, met soepele aders. Daar had ik inmiddels ook een betere versie van gemaakt, en deze ziet er zo uit:

Deze kabel heeft dus dezelfde Multi-Contact vergulde banaanstekers, en dezelfde goud over koper vorkjes. De aders heb ik van krimpkous voorzien, vooral voor extra stevigheid. Door de dunne aders braken de vorkjes vrij vaak af.... Maar de extra laag krimpkous geeft natuurlijk ook aanvullende thermische isolatie.

Deze zwarte afgeschermde CAT5-E is de kabel die bij m'n vorige meting het best uit de bus kwam.

Ter herinnering, zijn nieuwere Teflon broer ziet er zo uit:

Beide kabels hebben een lengte van 1 meter.

Eerder had ik al gemeten dat de diëlectische absorptie van de PTFE kabel inderdaad veel lager was. Maar z'n capaciteit bleek dan weer hoger: 272pF/mtr voor de Teflon, tegen 80pF/mtr voor de zwarte CAT5.

Maar de proof of the pudding zit natuurlijk in het doen van de metingen zelf
Dus heb ik met beide kabels m'n 100k referentie gemeten, met en zonder Offset Compensation (OComp), om te zien wat de verschillen zijn. De metingen mèt Offset compensation heb ik gedaan met oplopende delays. Dat is de instelbare tijd tussen de OComp meting en de meting van de weerstand. Dat is dus de tijd die de meetopstelling krijgt om te settelen.

Zie hier het resultaat:

^{klik op tabel voor grotere versie}

De weerstandswaarden in de tabel zijn al gecompenseerd voor tempco etc. De kolom "afwijking"is de afwijking t.o.v. de nominale waarde van 100kΩ.
De laatste kolom "afwijking t.o.v OComp=OFF" is het interessantst! Hier heb ik de gemeten waarde zonder offset compensation als referentie genomen, en daar de afwijking op berekend. Je ziet dus direct de door de OComp geïntroduceerde meetfout.

En inderdaad, hoe langer de delay, hoe kleiner die meetfout wordt.
Maar het belangrijkste: Die Teflonkabel doet het net zo beroerd als z'n CAT5 broer . Eigenlijk zelfs nog wat slechter.......

Ik heb geen idee wat de oorzaak is.... Het zou kunnen dat de betere diëlectische absorptie van de teflon kabel te niet gedaan wordt door z'n hogere capaciteit. Maar aangezien ze zich min of meer gelijk gedragen zou dat wel toevallig zijn....
Blijft over: de DUT of, hoe durf ik dat te denken, de meter zelf...

Voorlopig ga ik dat niet uitzoeken, en blijf bij mijn eerdere conclusie. Ik hou weerstand meten een puur DC gebeuren, en sluit zo deze foutoorzaken uit.
Dan maar geen Offset compensation. Ik kan me allerlei situaties voorstellen (b.v. een weerstand in bedrijf, waar een stroom door loopt) waarbij je alleen met OComp die weerstand goed kunt meten. Maar hier, met een losse weerstand, en kijkend op ppm niveau heb ik er alleen maar last van .

Goed om te bedenken bij het bovenstaande: hoe hoger de weerstandswaarde, hoe groter deze problemen met OComp. Boven de 100kΩ zet de 3458A de OComp automatisch uit. HP heeft daar indertijd dus wel over nagedacht. Bij lagere weerstanden (zoals mijn 10kΩ referenties) doet het zich al nauwelijks voor. Zoals te zien in de meetgegevens hier.

groet, Gertjan.

Gertjan, interessant en onverwacht.
Ik had verwacht dat de Tefion kabel merkbaar beter zou zijn.

Ha rbeckers,

Het lijkt toch intrinsiek aan de meetmethode te zijn.
Een quote van Dr.Frank op EEVblog over andere meters met Offset Compensation:

"The FLUKE 8508A has a very long 5 seconds delay, which makes this instrument extremely slow, but FLUKE probably knew
about that problem, and also limited their offset compensation to max. 20k range.
The 7 ½ digit Keithley 7510 directly adds 10ppm error for OCOMP on the 100k range, for no obvious reason."

Ook Fluke en Keithley hebben dus met hetzelfde probleem getobt....
Fluke koos domweg voor een zeer lange delay (en lagere grens van 20kΩ voor OComp), Keithley verrekende de ontstane meetfout. Wat, door een vaste fout van 10ppm aan te nemen, op ppm niveau metend, dus ook in een flinke meetfout resulteert...

Oplossing is om, net als Fluke, voor mininmaal 5...10 sec delay te kiezen. Maar daardoor worden metingen onhebbelijk traag. Zie de meettijden uit mijn tabel. Die zijn nog voor NPLC=100, maar inmiddels meet ik met NPLC=1000, dus zouden ze nog 10x langer worden....

groet, Gertjan.

Hi,

Er is natuurlijk een grote kans dat de netwerk kabel industrie deze CAT5 en CAT6 kabels zo ver geperfectioneerd hebben dat ze nu voor metrologie kunnen wedijveren met de teflon kabels...

Kijk eens naat twee stukje netwerkkabel die ik hier heb.
De oranje is de Datwyler CU 6502 en de Grijze kabel is een 4M patch van Commscope de systimax X10d serie.

Hier zijn de twee goede netwerkkabels te zien en de opbouw is totaal verschillend.
De grijze is de UTP van Commscope en de Oranje is de U/FTP van Datwyler.
Let op de twisting en de dikte van het koper.

Ik heb hier nog geen test mee gedaan want... de tijd ontbreekt mij hiervoor op het ogenblik.
Met de oranje kabel heb ik heb ik wel een snelle test gedaan beteffede de capaciteiten met de afscherming aan de Guard van de Philips PM6303 RCL meter had ik maar 0,2pF als resedu over op ongeveer 3M kabellengte.

Hier wat info over deze netwerkkabels die ik voor 4 draads metingen wil gaan gebruiken.

Datwyler
www.bramcam.nl/Diversen/Datwyler-CU6502-4P_2x4P-F8.pdf

Commscope
www.bramcam.nl/Diversen/GigaSPEEDX10DUTPSolutionGuide.pdf

Ik ga dus kijken of deze kabels bruikbaar zijn, en vooral aandacht geven aan de mechanische eigenschappen.
Ik dacht een doosje te maken die ik voor op de multimeter druk waar de kabel dan aan vast zit.
Daar heb ik er dan twee van nodig, omdat de steek van de 3458A anders is dan mijn andere multimeters.

Blijft natuurlijk dat het zeer moeilijk is deze metingen goed te doen wat Gertjan hierboven al laat zien.
Ook al krijgt Gerjan zijn metingen niet hoe hij het graag wil hebben,
het heeft hem en ons weer met de neus op de feiten gedrukt dat deze metingen zeer moeilijk zijn.
Het is niet "even" een weerstand aansluiten en waarde aflezen en je hebt zekerheid,
boven de 5,5 digit wordt het steeds moeilijker enigzins zeker te zijn van je metingen.

Groet,
Blackdog

Ha Blackdog,

- Als mijn bovenstaande metingen iets duidelijk maken, dan is is het wel dat de kabel niet de zwakste schakel is .
Bovenstaand is natuurlijk wel specifiek gericht op Offset Comensation. Zonder OComp zijn we weer terug bij de usual suspects: Seebeck etc.

- De uitgebreide specs in de de datasheets van de CAT kabel geven aan dat er veel aandacht is geweest voor de elektrische eigenschappen van de kabels (vooral Datwyler)

Natuurlijk zijn die CAT kabels voor een ander doel geoptimaliseerd (Z @100MHz=100Ω etc.), maar ze zijn in elk geval hoogwaardig. (koper, isolatie)

groet! Gertjan

Ik heb opnieuw geprobeerd de tempco van mijn Fluke 8846A meter te bepalen op de weerstand bereiken

De vorige keer had ik de tempco gerelateerd aan de kamertemperatuur. Maar dat bleek in de praktijk niet zo handig. De temperatuur van de meter varieert afhankelijk van hoe vrij hij staat opgesteld etc. Ook klopte m'n gemeten tempco voor het 10kΩ bereik duidelijk niet voor het 100kΩ bereik. Dus daar moest ik sowieso naar kijken...

Nu heb ik een LM35 temperatuursensor midden op de metalen bovenplaat geplakt. Die bovenplaat is redelijk maatgevend voor de gehele interne temperatuur, en de gaffertape isoleert de LM35 voor de luchttemperatuur.

Ik heb de meter weer op mijn zoldertje gezet. Ik plotte naast de weerstand dus ook de temperatuur van de kast, en de temperatuur van de weerstand (met z'n eigen sensor). Die weerstandstemperatuur gebruik ik ook voor kamer temperatuur. Niet ideaal, maar ik heb niet meer meters waar ik mee kan loggen . En met de zeer langzaam verlopende temperaturen gaat het prima.

Dit is het resultaat van het loggen op het 10kΩ bereik. Hier gebruikte ik m'n Vishay Z201 als weerstand, omdat die de laagste tempco heeft:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

De lichtblauwe lijn is de kamer temperatuur, de donkerblauwe lijn de temperatuur van de kast van de meter.
De rode curve is de gemeten waarde van de weerstand. Als alle tempco's nul zouden zijn, dan zou dit dus een mooie horizontale lijn moeten zijn.....

De stapjes die je ziet is domweg de resolutie van de meter. Die bedraagt 1ppm (= de laatste digit), en de verticale schaal is ook 1ppm/div.

De groene curve is de weerstandswaarde waar de tempco van de weerstand uitgerekend is. Dat scheelt dus maar een beetje, de meeste tempco zit dus in de meter, en niet in de weerstand .
Bij de paarse curve heb ik ook de tempco van de meter er uit gerekend. Die lijn loopt aardig horizontaal bij een meter tempco waarde van -1,7ppm/°C.

Die tempco curve van de 8846A op het 10k bereik nog eens apart:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

Groen is de tempco cuve van de meter, en in paars is de meter tempco van -1,7ppm/°C er uitgerekend.

Bij het bepalen van die waarde heb ik niet domweg geprobeerd om de lijn zo recht mogelijk te maken, maar de tempco curve van de weerstand erbij gehouden om daar zo goed mogelijk rekening mee te houden. Zo neem ik niet alleen het getalletje van de weerstand tempco mee, maar ook de afwijkingen door de kromming van de weerstand tempco curve.

Overigens is die gemeten tempco van -1,7ppm/°C veel beter als de spec van Fluke. (7ppm/°C).
Dat is 1 van de sterke punten van deze meter: hij blijkt eigenlijk altijd (veel) beter dan z'n specs te zijn .

En dan de meting van het 100kΩ bereik. Apart gemeten omdat de 10k tempco hier niet bleek te kloppen:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

De curven geven hetzelfde aan als in het 10k plaatje.
Wat opvalt is dat de rode curve, van de kale, ongecorrigeerde weerstandswaarde al bijna horizontaal loopt!
Dat komt omdat de tempco van de 100k CAL-R weerstand bijna gelijk en tegengesteld is aan die van de meter. Ze heffen elkaar dus op. Vandaar dat de groene curve waar de weerstand tempco uitgerekend is veel schuiner loopt dan de rode.

Er is nog iets leuks te zien rond 7:40uur. Daar scheen de zon door het kleine dakraampje rechtstreeks op de meter. De kamer temperatuur veranderd niet. Maar in de meter temperatuur curve (donker blauw) zit een piekje.
Dat piekje vind je ook terug in de rode curve van de weerstandswaarde. Het effect van de meter tempco gedemonstreerd . En in de paarse curve, waar de meter tempco uitgerekend is, is dat piekje verdwenen. Het eruit rekenen van de metertempco werkt dus .

De tempco curve van de Fluke 8846A op het 100kΩ bereik:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

Ook hier weer rekening gehouden met de kromming van de tempco curve van de CAL-R 100k weerstand. Maar de verschillen zijn klein. 1 verticale divisie is slechts 1ppm....

Hier kom ik nog een stuk lager uit: een meter tempco van slechts -0,8ppm/°C!

Over de dagen werd het steeds warmer... Probleem was om voldoende temperatuur verschil te krijgen. Ik kan mijn zoldertje wel bijstoken, maar meer afkoelen dan de nachttemperatuur gaat niet lukken..... Dus na een paar metingen ben ik opgehouden omdat het weer te warm werd, en het s'nachts te weinig afkoelde (de warmte gaat in de stenen zitten)

Het 1MΩ bereik heb ik nog wel gedaan, maar eigenlijk is het temperatuurverschil te klein, en het belangrijke deel rond 20°C kon ik niet meer bereiken:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

In elk geval heb ik een indicatie van de tempco op het 1M bereik: -0,7ppm/°C. Ongeveer hetzelfde als het 100k bereik dus.

Voordeel van de warme dagen was dan wel weer dat ik m'n weerstanden gemeten heb bij een kamertemperatuur van ruim 26°C. En met deze manier van meter tempco bepalen, en de hierboven gevonden tempco's bleken m'n meetwaarden weer uitstekend te kloppen .

Verdere tempco metingen aan m'n 8846A zullen moeten wachten tot de herfst, als er weer lage nachttemperaturen op het zoldertje zijn...

groet, Gertjan.

nieuwe Vishay Precision weerstanden

Heb ik net gister de 3458A teruggebracht naar Blackdog, worden er vandaag nieuwe weerstanden bezorgd van Vishay Precision:

Vooral de linker is een erg mooie 10kΩ weerstand (datasheet)
De Vishay VHP101 is met 0,005% tolerantie, en zeer lage tempco, in feite het hermetisch verpakte broertje van mijn Z201. Die hermetische verpakking zorgt ervoor dat de weerstand ongevoelig is voor vochtinvloeden. Maar mijn inziens belangrijker, eerder heb ik ontdekt dat de Vishay foils gevoelig zijn voor mechanische belastingen. Die hermetische behuizing, met z'n doorvoeren, zorgt ervoor dat de aansluitingen nu beter ontkoppeld zijn van de weerstand.

Ik ben benieuwd hoe en waar deze weerstand zich anders zal gedragen dan z'n Z201 broertje.

De 1Ω weerstand is intern al aangesloten voor 4-draads metingen. Deze weerstand is met 0,1% tolerantie en 2ppm tempco iets minder bijzonder (datasheet), maar nog steeds mooi.

Deze weerstand komt er bij omdat lage waarden een lastiger uitdaging om te meten zijn. Net zoals de hoge waarden van 100kΩ en 1MΩ lastiger gebleken zijn.

Deze weerstanden wil ik ook iets sjieker inbouwen. Het bakje blijft hetzelfde, maar ik wil de weerstanden in/op een blokje aluminium plaatsen, waar ook de LM35 temp.sensor in komt. Zo kan ik nauwkeuriger tempco meten. De VHP101 krijgt ook mooie Te-Cu klemmen.

groet, Gertjan.

Nieuwe weerstandbakjes

Al weer een tijd liggen hier nog een paar mooie Vishay weerstanden te wachten op hun nieuwe thuis.
Zie de post hierboven: een hermetische 10k VHP101, en een 1Ω VCS332T.
Nu maak ik daar dan eindelijk nieuwe bakjes voor

Het voorste bakje is bedoeld voor de 10k VHP101. Dit wordt (hopelijk...) mijn "mooiste" 10kΩ referentie, en die krijgt wat extra aandacht.
Zoals mooie Pomona tellurium-koper Low-EMF klemmen.
Het bakje er achter is voor de 1Ω VSC332T, en die moet het met de standaard Hirschmanns doen.

Ik was door mijn voorraadje LM35 temperatuursensors heen. Uit de eerste batch had ik alle mooie exemplaren inmiddels gebruikt. Dat was het goedkopere type, de LM35D. Volgens de datasheet heeft de "D" versie een "typical" afwijking van ±0,6°C, en een "tested limit" van 1,5°C.
In de praktijk blekende meesten er minstens plus of min een halve graad naast te zitten, De mooie waren er dus in de fabriek al uit geselecteerd....

Dus nu maar de duurdere LM35CA gekocht. Daar belooft de datasheet een "typical" afwijking van ±0,2°C, en een "tested limit" van 0,5°C.
En dat was inderdaad een stuk beter: van de 3 weken er 2 0,1°C af, de derde zat 0,3°C te laag.

Zo stonden ze maanden te verouderen, en heb ik ze getest:

Om ze te controleren gebruikte ik andere thermometers. Deze Medisana bleek ruim een halve graad te weinig aan te geven....

De opbouw van de 1Ω weerstand vraagt er om om op een blokje aluminium gemonteerd te worden, en ik heb besloten om dat met beide weerstanden te doen. Zo wordt de temperstuur van de weerstand stabieler, en kan de temperatuursensor beter aan de weerstand gekoppeld worden.

Hier zijn de blokjes geboord, getapt en gefreesd. Het voorste blokje heb ik een sleuf in gefreesd, bedoeld voor de 10k VHP101, en op de andere kan de 1Ω weerstand geschroefd worden.
De gaten aan de voorzijde zijn bedoeld voor de LM35 temperatuur sensors. Met een gat diameter van 4,9mm passen ze er zuigend in.

Hier zit de LM35 in het aluminium:

Ik was van plan om de LM35 tegen het platte vlakje met een stukje rubber (van een snaartje) vast te klemmen. Maar hij paste zo precies, dat dat eigenlijk niet nodig bleek. (Na met een heel zoet vijltje de braampjes van het TO-92 huisje gehaald te hebben)

Omdat ik voor de LM35 schakeling nu minder ruimte heb, was het zaak om alvast onderdelen aan de sensor te monteren vòòr het blokje op z'n plek geschroefd werd.

Hier zit de LM35 schakeling gemonteerd. Het was wel even puzzelen hoe alles er in te proppen. De LM35 zit mooi vlak onder de weerstand.

En hier zit het temperatuurdeel voor het 10k bakje op z'n plek. Hier zit de LM35 naast de weerstand. Iets minder mooi , maar nog altijd veel beter dan de "in de lucht er tegenaan hangende" oplossing van de vorige bakjes.

De alu blokjes heb ik gemonteerd op een paar ringetjes. zo ontstaat er een luchtspleet tussen blokje en kast. Het idee is dat zo de weerstand wat meer thermisch geïsoleerd is van wat er "buiten" gebeurd.
Met name voor die 1Ω vermogen shunt was de verleiding groot om die zo goed mogelijk te koelen aan de behuizing. Maar bij nader inzien wil je een referentie weerstand toch niet potentieel verpesten door er (bij gebruik als shunt) Ampères door heen te jagen .

Net als bij de vorige kastjes heb ik alle chassisdelen na montage een paar keer afgelakt, om zo hopelijk een zo hermetisch mogelijk afgesloten bakje te krijgen.

groet, Gertjan

Weer een stuk verder met de nieuwe weerstandbakjes

Nadat de lak rond de connectors in de nieuwe bakjes gedroogd was heb ik de weerstanden gemonteerd.
Eerst de 1Ω Vishay VSC332T:

Het was verleidelijk om de aansluitdraden van de weerstand direct aan de klemmen te solderen. Maar mijn eerdere ervaring met m'n Vishay Z201, was dat die gevoelig is voor mechanische krachten aan z'n draden. Door te wrikken aan de ingestoken bananensteker kon je de laatste digit van de weerstandmeter laten veranderen. (Dat was wel een 8,5 digit meter...) Dus toch maar mechanisch ontkoppelt met stukjes flexibel draad.

Vervolgens de 10k Vishay VHP101. Ook deze niet rechtstreeks aan de klemmen gesoldeerd, maar via soepele draden:

Natuurlijk heb ik bij beide weerstanden tijdens het solderen de aansluitdraden thermisch ontkoppeld met klemmetjes om te zorgen dat de weerstand zelf niet warm werd!

Ook van het 10k bakje een zijaanzicht:

En daarmee zijn de bakjes klaar om ze definitief te sluiten.
Maar voor ik dat doe laat ik ze een paar weken open liggen, zodat de laatste dampen uit de lak kunnen trekken:

En dat is meteen een mooie burn-in periode voor de temperatuur schakeling.

Wat de waarde van m'n nieuwe weerstanden is? Voorlopig hou ik het op ongeveer 1 Ohm, en ongeveer 10k

groet, Gertjan.

Update waarde en drift van mijn referentie weerstanden

Ik ben de afgelopen tijd weer aan het meten geweest aan mijn referentie weerstanden.
Op het moment logeert de 3458A van Blackdog weer bij mij. Een goed moment om mijn referentie weerstanden te meten .

Extra leuk is dat de meter begin van het jaar gekalibreerd en gejusteerd is. De onzekerheid is nu dus een stuk kleiner. Nog leuker is dat je bij kalibratie een rapport krijgt, waar zowel de gemeten waarden bij binnenkomst, als de gemeten waarden na justeren vermeld worden.
Door nu m'n metingen van vorig jaar te corrigeren aan de hand van die "waarden bij binnenkomst", zitten die cijfers van vorig jaar nu ook dichter bij de waarheid. (Tot nu toe paste ik daar een correctie toe op basis van het vorige kalibratie rapport, uit 2014, en dat is een stuk verder weg...).

Hier alle resultaten op een rijtje:

^{klik op tabel voor een grotere versie}

Alle weerstandwaarden hier zij het gemiddelde van meerdere (meestal 3) verschillende metingen. Hierdoor worden meetonzekerheden verkleind, en invloed van LF ruis (nog) verder onderdrukt
Van de nieuwe weerstanden is uiteraard nog geen langere termijn drift bekend.

Maar wel valt op hoe mooi die Vishay VHP101 op waarde is! 0,46ppm afwijking. Dat terwijl de gespecificeerde tolerantie ±0,005% (=±50ppm) is…. Kennelijk hebben ze dat goed onder controle bij Vishay, want ook de Z201 zit met z'n 2,3ppm vèr binnen de spec van ±0,005% / ±50ppm.

Bedenk verder dat mijn VHP101 een tempco van -0,35ppm heeft. Dus kun je door veranderen van je normtemperatuur die weerstand precies op 10k krijgen . Mijn normtemperatuur is 20°C, maar als je die (zoals meer gebruikelijk) wat hoger kiest, dan zit je bij 21,3°C op precies 10k rond....

En zelfs de in dit gezelschap minder lijkende 1Ω VCS332T zit met z'n opvallend grote afwijking van -41,3ppm hèèl ver binnen de spec van ±0,1% (= ±1000ppm!) Die VCS332T komt dan ook uit een goedkopere serie, en met een ander gebruiksdoel: meetshunt.

In de waarde van de nieuwe 1Ω Vishay VCS332 zit nog niet de invloed van z'n tempco verwerkt.
Maar de metingen zijn dichtbij de 20°C gedaan, en gezien mijn ervaringen met de lage tempco van de andere Vishays zal het wel loslopen. (Tempco meting loopt op dit moment...)

Drift over een jaar

Als we kijken naar de drift over (bijna) een jaar, dan valt het volgende op:
- De Vishay Z201 doet het niet beter dan z'n draadgewonden soortgenoten. Dat valt me een beetje tegen. Maar natuurlijk is het een ongelijke vergelijking. De Z201 is de enige nieuwe weerstand in dit gezelschap. De overigen hebben al 29 jaar (Econistors) of langer de tijd gehad om te verouderen....
- Vooral de weerstanden van Ite (de Cal-R en Julie Labs) doen het erg goed! (Maar ze zijn ook het oudst...)

En dat terwijl dit de twee weerstanden zijn die ik met hulpweerstanden weer op waarde heb gebracht. Met name naar die Giga Ohm weerstanden parallel aan de 100k Cal-R was ik benieuwd. Die GigaOhm weerstanden hadden (relatief) wel èrg slechte specs.... Maar de trim blijkt inderdaad klein genoeg om een mooie weerstand niet te verpesten .

Opvallend is dat alle weerstanden omlaag gedrift zijn.
Normaal zou ik dan gaan denken aan drift van de meter zelf. Maar in dit geval kon ik aan de hand van de kalibratierapporten uitrekenen dat de meter zelf (op het 10k bereik) -0,1ppm per jaar drift.

Verder denk ik dat aan deze cijfers wat betreft lange termijndrift nog niet te veel conclusies te ontlenen zijn. De weerstandsbakjes waren vorig jaar nog vers, en bovendien gemangeld door de tempco metingen.... Ze zullen dus aan het begin van de periode nog niet erg stabiel geweest zijn.
Maar voorlopig kan ik wel blij zijn met deze cijfers. Met dank aan Blackdog .
Veel dichter bij de waarheid zal ik niet komen. Ik ben benieuwd hoe m'n referentie weerstanden er over een jaar bij staan....

En het plaatje aan het begin van deze post? Gewoon een mooi plaatje .
Iedereen die dit soort metingen doet zal de ervaring hebben dat, terwijl je zit te meten, van alles langzaam drift: de temperatuur, de meter zelf. En dan komt er soms een mooi plaatje voorbij.... (en dat is zelden ook de eindwaarde ).

Groet, Gertjan.

Ha Gertjan!

Dank voor deze weer waardevolle toevoeging.
Die waarde van de vishay met 0,46ppm is wel een heel mooi gegeven, maar dan is natuurlijk afwachten hoe dat over een jaar zal zijn.
Wat de andere weerstanden betreft, het ziet er opzich best wel goed uit. Maar zoals je zei kan je daar na 1 jaar nog niet heel veel zinnig over zeggen. Op naar volgend jaar voor de volgende meting.

Verder vind ik de bakjes die je voor dit doeleinde hebt gemaakt er zeer goed uitzien. Een mooi voorbeeld dat je met een beetje geduld en creatief zijn mooie producten kunt vervaardigen.

Wat betreft je opmerking over een mooi plaatje, daar weet ik alles van met betrekking tot mijn gepruts met een 10V referentie..

Groet, Christiaan

Ha haasje93,

Helemaal met je eens....
Ik heb van die Vishay VHP101 net de tempco gemeten, dus het zou nu al anders kunnen zijn.... Sterker nog, na die tempco meting eindigde hij 2ppm lager dan hij begon . Daar ben ik nog over aan het denken, en is iets voor een volgende post.

Maar hoe dan ook, het is duidelijk dat die Vishays, ook na verouderen en temperatuurschommelingen, ver binnen hun specificatie blijven, en dat is mooi

Inderdaad nog steeds blij met m'n bakjes. Ook nu zou ik ze weer precies hetzelfde maken.

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Interessante up date jammer dat de tijd tussen de vorige meting en deze meting bijna een jaar is.
Als je in het eerste jaar meer data verzameld kan je een goede trend zien.
In het eerste jaar is de veroudering het grootst door hier meer data te verzamelen kan je een goede voorspelling doen voor de rest van de levensduur.
Je kunt dan compenseren wat betekend dat ongeacht de onderlinge nauwkeurigheid je een magnitude beter kan worden.

Dit betekend eigenlijk als je een calibratie weerstand wilt maken je in het geheel niet van die dure weerstanden nodig heb.
Belangrijker in deze is de data uit het verleden weten en deze in de toekomst gebruiken.
Waarom dan deze precisie weerstanden het kost veel te veel tijd en dus te kostbaar om de data over zeg twee jaar te verzamelen dat is een en ten tweede de elektronica voor compensatie techniek.

Bij mijn selectie van referentie diodes zo'n 80 stuks (zie ander draadje) heb ik een multiplexer gemaakt voor de datalogger ik deed twee metingen de spanning van de zener in absolute zin deze waarde is niet belangrijk.
De afwijking t.o.v de trend deze is wel belangrijk een te grote afwijking gaat later niet lukken te onstabiel.
De tweede meting is veel belangrijker dit is de laagfrequent ruis 0.001Hz tot 0.1Hz dit geldt voor alles wat wilt selecteren of waarvan het karakter belangrijk is.
Of dit nu een weerstand condensator fet bjt of diode is dat maakt niet uit de rest is bijzaak.
Een abnormale waarde in de ruis of tijdens de duurproef een afwijkend gedrag stop maar want dit gaat niet lukken ook al lijken alle andere parameters in orde op de lange termijn gaat het met dat component niet goed aflopen.

Ik moet deze meting nog verder uitwerken maar ik ben er van overtuigt dan de ruis informatie van een geleider/halfgeleider in dit lage gebied van heel veel nut kan zijn voor het bepalen van de fabricage nauwkeurigheid en de levensduur van het component.
Verder complimenten voor de nieuwe info.

Groet Henk.

Ha electron920,

Helemaal eens, en ik had m'n weerstanden dan ook graag beter gevolgd over het afgelopen jaar.
Punt is, met deze variaties van slechts een paar ppm, is mijn eigen beste meter (Fluke 8846A) niet nauwkeurig/stabiel genoeg. Dan zit ik vooral naar variaties in de laatste digit en omgevingstemperatuur te kijken

Zelfs met de 3458A van Blackdog kan ik alleen nauwkeurig genoeg meten als ik hem hier heb. Door te zorgen dat de omstandigheden zeer stabiel zijn. Meter 24 uur van te voren aan, stabiele temperatuur, geen tocht, identieke werkwijze.

Wel heb ik ook tussendoor m'n weerstanden bij Blackdog gemeten, en dan waren er toch afwijkingen van en paar tot 10ppm in de meetresultaten. En ook daar stond de meter al lang aan, en namen we minstens een half uur per weerstand....

En ook hier thuis, alles onder controle, en een dag bezig met weerstanden meten, schommelen de meetresultaten binnen 0,5...1ppm.
Dat is toch echt wel de bodem van de resolutie van deze meetmethode met 3458A. (Wat ook ver binnen de spec van de 3458A voor weerstand meten is)

Volgende aandachtspunt is dan ook om meer nauwkeurigheid uit m'n 8846A te halen. Belangrijkste bijdrage aan vatiaties is de temperatuur, dus tempco bepalen.... Maar een 8,5 digit meter wordt het uiteraard niet. En z'n LM399 wordt ook geen LTZ1000...

Interessant verhaal over je referentie diodes!

groet, Gertjan.

Ha Miedema,

Steeds kijk ik met bewondering hoe gedegen jij je projecten aanpakt.
Een TNO zou zich er niet voor hoeven schamen. Het klopt niet alleen electronisch maar alles is ook mooi gemonteerd.
Het lijkt of je de twee regels van de sergant-majoor instructeur huldigt:
1) Het beste is maar net goed genoeg
2) Geen enkel excuus is ooit geldig
Ga zo voort, ik beleef er veel plezier aan.

Groet,Henk

Mooi gemaakt Miedema, prachtig gefreesd en bewerkt, ziet er zeer goed uit.
Echter ik heb een vraag, waarom die TO92 behuizing, er is ook de LM35 welke in TO220 behuizing zit, zodat je een direct contact kan maken met het aluminium.

Ha Martin V,

Inderdaad, die TO220 versie van de LM35 zou hier prima geschikt zijn.
Punt is, ik was m'n TO92 LM35s allang aan het verouderen voor het idee van die aluminium balkjes in beeld kwam. En eenmaal verouderde en geselecteerde onderdelen zit al een hoop tijd in, en ga je dan niet makkelijk meer overboord zetten....

Ik denk dat de warmte overdracht van mijn (stroef in hun diepe gat klemmende) LM35 net zo goed is als met een TO220. En de LM35 is nu helemaal omgeven door het materiaal dat hij moet meten, en zeker bij de 1Ω weerstand zit hij nu dichter bij die weerstand dan je met een TO220 kunt komen.

@ Camino1: Dank je voor je complimenten, maar je kunt het ook overdrijven

groet, Gertjan.

Tempco Vishay VHP101T

Ik heb de tempco van m'n nieuwe Vishay VHP101 geprobeerd te meten.
Dat is een uitdaging, want zoals ik van m'n Z201 geleerd heb, is die tempco maar klein....

Ik heb daarom een (lange) dag uitgetrokken om de weerstand heel langzaam door de temperatuurcyclus van 11°C tot 35°C te loodsen.

Met onderstaand resultaat:

^{klik op grafiek voor een grote, beter leesbare versie}

De horizontale as is hier de tijdsduur van de meting, van nul tot 14 uur.
De donkerblauwe lijn is de temperatuur van de weerstand. Begonnen bij kamertemperatuur, zakken naar 11°C, vervolgens stijgen naar 35°C, en dan weer terug naar de 20°C
De rode lijn is de waarde van de weerstand. De curve is wat ruiserig omdat hij flink uitgerekt is. 1 divisie is slechts 1ppm. Ook was NPLC=20 de langste meettijd, anders wilde de Excel macro waar ik de 3458A mee logde niet draaien. (Wel heb ik verder gemiddeld door in Excel nog 20 waarden te middelen).

Meteen valt op dat de weerstand een negatieve tempco heeft: als de temperatuur daalt, dan stijgt de weerstand, en vice versa. Maar hoeveel precies?
Om dat makkelijker te zien heb ik ook de weerstandwaarde geplot waar de tempco al uitgerekend is: de groene lijn.
Die zou dan een rechte lijn moeten opleveren, waar geen variatie door temperatuur meer in zichtbaar is.

Maar hier loopt die lijn wel recht, maar loopt ook af, gedurende de meetperiode wordt de weerstand een paar ppm lager....
Het zou kunnen dat we naar drift van de 3458A zitten te kijken. Z'n AutoCal is fantastisch, maar je moet de meter daarna wel binnen ±1 graad op temperatuur houden. En halverwege een tempco meting opnieuw AutoCallen gaat niet... (Ik doe elke 5 seconden een meting, AutoCal duurt een kwartier...)
De lichtblauwe lijn laat de kamer temperatuur zien. Het was een warme dag, en ik kon niet voorkomen dat de kamertemperatuur gedurende dag ongeveer 2 graden omhoog kroop....

Maar eerst terug naar de tempco van de VHP101. Hier de weerstand tegen de temperatuur geplot:

^{klik op grafiek voor een grote, beter leesbare versie}

De rode curve is de tempco curve. Bij de groene heb ik de tempco er uit gerekend, en dat zou dus ideaal een horizontale rechte lijn moeten opleveren....
Ik vond een ongemakkelijk gemiddelde bij -0,35ppm/°C

Maar bij de Vishays zie je geen ideale tempco curven
Dat komt natuurlijk ook omdat hun tempco zo laag is ,en je dus naar sterk uitvergrote artifacten zit te kijken....

Maar wat is hier aan de hand? Op het eerste gezicht denk je: hysteresis van de weerstand, of drift van de meter.
Maar wat hier opvalt is dat de verschillende stukken van de curve wèl mooi recht zijn. Het lijkt er op dat deze Vishay VHP een andere tempco heeft wanneer de temperatuur omlaag gaat, dan wanneer de temperatuur omhoog gaat.

Daarom heb ik bovenstaande curven nog een keer geplot, eerst met het middendeel horizontaal:

^{klik op grafiek voor een grote, beter leesbare versie}

Het middelste deel van de groene curve kreeg ik precies horizontaal met een tempco van -0,4ppm/°C. Dat middelste deel is dus het stuk waarbij de temperatuur alleen maar stijgt, van 11°C naar 35°C. Maar nu liggen de ander stukken flink scheef....

Maar met een lagere tempco, van -0,3ppm/°C zijn die weer recht te krijgen:

^{klik op grafiek voor een grote, beter leesbare versie}

De stukken die nu horizontaal liggen zijn de delen waar de temperatuur allen maar daalt. (Het eerste en laatste deel van de meting)
Het lijkt er dus op of de Vishay bij stijgende temperatuur een beetje hogere tempco heeft dan wanneer de temperatuur daalt...

Voorlopig hou ik het op een gemiddelde tempco van -0,35ppm/°C.
Bedenk ook dat die tempco variatie en/of hysteresis maar erg klein is: Met de tempco er uit gerekend zit je tussen 11 en 35° nog steeds ±1ppm nauwkeurig!

En die daling van de weerstandswaarde na de meting? Over een paar dagen zal ik de weerstand opnieuw meten, en kijken of die daling er nog steeds is....

Bij m'n Vishay Z201 tempco meting kwam ik overigens soortgelijke dingen tegen.
Alleen was de eindwaarde van de weerstand na tempco meting daar juist een paar ppm hoger... En bij die Z201 waren de temperatuur trajecten in de curve ook meer gebogen, niet zo mooi recht al bij deze VHP101.

groet, Gertjan.

Update Vishay VHP101 weerstandwaarde

Gisteravond en vanmorgen heb ik de Vishay VHP101 opnieuw gemeten, en z'n weerstand is nu 1,1ppm hoger dan vòòr m'n tempco meting. (Die tempco meting is inmiddels 4 dagen geleden.)

De hysteresis / drift in nominale waarde die ik na de meting zag is dus verdwenen. Geen idee waarom de waarde (consistent over 3 metingen, gisteravond en vanochtend) nu wat hoger is....

groet, Gertjan.

Meetopzet tempco metingen

Die grafieken en cijfers van mijn tempco meting resultaten zien er wat droog uit. Daarom wat meer over waar die grafieken vandaan komen.

De basis van mijn meetopzet is een simpele 12V auto koelbox. Meer dan een dubbelwandige doos, met een fan en Peltier element is het niet .
Voeding komt uit een labvoeding. Met de voedingsspanning kun je de mate van koelen instellen. Draai je de polariteit om, dan wordt het verwarmen

De weerstand stop ik in een blikken doos (koektrommel):

In die trommel zit de weerstand (en z'n aansluitingen!) tochtvrij. De trommel verbind ik met de guard aansluiting van de weerstand, zodat hij ook voor afscherming zorgt. (Dezelfde trommel gebruik ik ook voor m'n "normale" weerstand metingen.)

In de trommel heb ik wat houten balkjes gelijmd zodat de weerstand altijd los van de wanden staat. De LM35 wordt gevoed uit een 9V Li-Ion blokje.

Onderin de koelbox staat een groot koelprofiel, met de vinnen omhoog. Hierop staat de trommel, zodat de lucht vrij rondom kan stromen.
Boven de trommel, op een paar balkjes als afstandhouders, leg ik een plaatje hout, zodat de trommel niet rechtstreeks in de luchtstroom van de fan zit, maar de lucht er meer diffuus omheen gaat.

Een plaatje van de meetopstelling:

Op de voorgrond de koelbox met weerstand.
Daarachter de 3458A en 2x 34461A voor het loggen (allen te leen van blackdog )

De Agilent 3458A meet de weerstand, en die metingen worden direct gelogd in Excel met een macro.

De 2 Keysight 34461A's meten de temperatuur van de weerstand, en de kamertemperatuur. Voor die kamertemperatuur gebruik ik een ander weerstandbakje, (op de foto links onder). Door de massa is de temperatuur dan redelijk stabiel, en wappert niet heen en weer elke keer dat er een deur open gaat.

De 34461A's log ik met "Agilent Digital Multimeter (DMM) Connectivity Utility 1.02". Een voorloper van Benchvue, die lange tijd gratis te downloaden was, en waarmee je wèl onbeperkte tijd kunt loggen.

Met 1 meting per 5 seconden heeft het PCtje (een kleine Acer, net links van de 3458A zichtbaar) het druk...

Voordeel van deze opzet is dat alle drie DMM's gelogd worden op 1 PCtje, waardoor er later geen tijdsverschillen in Excel (door anders lopende PC klokjes) weggewerkt hoeven te worden.

Althans dat dacht ik ... Het blijkt dat de Excel macro kortere 5 seconden aanhoud als de Agilent software. Op een meetsessie van 12 uur scheelt het zo'n 3 minuten. Natuurlijk geen ramp....

Daarna is het een kwestie van alle data bij elkaar slepen in 1 Excel tabel, op maat kneden, en grafieken maken

groet, Gertan.

Ha heer miedema,

Buiten de temperatuur isolatie zijn er nog maatregelen tegen EMC genomen ?
Hoe is in de meetopstelling een en ander gekoppeld in die moderne multimeters zitten aan de ingang choppers dat gaat heel vaak goed maar soms ook niet

Groet Henk.

Ha electron920,

Op 25 mei 2018 12:37:54 schreef electron920:
Buiten de temperatuur isolatie zijn er nog maatregelen tegen EMC genomen ?

Nee, geen specifieke EMC maatregelen....

De behuizing van de weerstand, en de trommel waar de weerstand inzitten hangen aan de guard van de 3458A. Dat helpt tegen LF instraling (brom), maar die bedrading is denkelijk te lang voor EMC...

De meters zijn verder (wat betreft hun ingangen) los van elkaar. De massa van de LM35 temperatuursensor zit los van de weerstand behuizing.

De 3458A hangt met een GPIB->USB adapter aan de meetPC. De 2 34461A's hangen in het netwerk. Daar zouden dus scheidingstrafootjes in de netwerkaansluiting moeten zitten.

De opstelling staat in een woonhuis, in een rustige wijk. Geen industrie in de buurt, wel GSM mastjes op zeg 1km.

In de kamer stond tijden het meten de rest uit. In ons huis nog weinig tot geen schakelende voedingen van LED verlichting etc.

groet, Gertjan.

Nauwkeurig 1Ω meten....

Nauwkeurig meten van een 1Ω weerstand is lastiger dan 10kΩ...
Sluit je een 1Ω weerstand aan op zo'n hele mooie, super nauwkeurige, 8,5 digits 3458A, dan zie je dit:

Nog maar 5,5 digits over van die mooie 8,5 !
Want het laagste meetbereik is 10Ω... Resolutie 10µΩ zegt het manual.

Sluit ik dezelfde weerstand aan op m'n 6,5 digit Fluke 8846A, dan zie ik dit:

Ook 5,5 digits
Ook hier zeggen de specs: 10Ω laagste meetbereik, en 10µΩ resolutie.

Maar met de 8846A kun je een truukje doen. Je laat hem met de Analyze functie "Stats" continue het gemiddelde uitrekenen van de opeenvolgende metingen.
En dat gemiddelde heeft 2 cijfers extra:

Die extra digits zijn ook nog enigszins zinnig omdat dan over lange periode de ruis in de meting uit gemiddeld wordt.
Het plaatje hierboven is het gemiddelde van 445 metingen, elk met NLPC=100. Dat is het gemiddelde van een dik kwartier.

je krijgt zo wel meer resolutie, maar dat is natuurlijk niet hetzelfde als meer nauwkeurigheid
De referentie van de 3458A (LTZ1000) is natuurlijk stabieler als die van de 8846A (LM399). Verder kan de 3458A de temperatuurdrift met z'n AutoCal compenseren, de 8846A kan dat niet. Daar zit dus een tempco in het meetresultaat.

Maar er is met de 8846A wel een trucje om te zien of je meetopstelling stabiel is. Dat wil zeggen de temperatuur stabiel, en geen thermo-elektrische effecten meer (Seebeck). Je laat de meter eerst een tijdje loggen (Analyze -> "Trendplot"):

Nu zie je de meetwaarde verlopen vanaf het aansluiten van de weerstand. Pas als de waarden een tijdje stabiel zijn ga je ècht meten. Zo zit je niet voor niks te wachten, en weet je zeker dat de opstelling stabiel is als je gaat meten. Dat kan de 3458A dan weer niet.

Natuurlijk kun je iets dergelijks met de 3458A maken via GPIB. En via GPIB zijn er ook een paar (ruiserige) digits extra uit te peuren. Maar om een of andere reden zijn GPIB toepassingen voor de 3458A zèèr schaars. (Waarschijnlijk is het op dit niveau zo dat ieder z'n eigen toepassing schrijft....)

De stroombron van de 8846A stuurt 5mA door de 1Ω DUT, dus de te meten spanning is 5mV. Niet veel, en dus al snel ruiserig, en gevoelig voor externe invloeden. (Die ruis zie je ook in het trendplot hierboven). Daar doe de 3458A het iets beter: zijn stroombron stuurt 10mA door de DUT.

Kortom voldoende om eens een nachtje te slapen over hoe het meten van 1Ω te verbeteren is....
Het is precies de reden dat ik er ook een 1Ω weerstand bij wilde hebben

groet, Gertjan.