Referentie weerstanden maken & karakteriseren


miedema

Golden Member

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 :-).

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/IMG_5425_weerstand_meten_10k_rond_op_3458A-600pix.jpg

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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/Weerstand-standaarden-GJM---waarde-en-drift-2017-2018-600pix.png
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

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
miedema

Golden Member

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 :o. 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.

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

Golden Member

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.

"tijd is relatief"
miedema

Golden Member

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.

miedema

Golden Member

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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/Vishay-10k-VHP---tempco-vs-tijd-meting-21-05-2018-600pix.png
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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/Vishay-10k-VHP---tempco-meting-21-05-2018-600pix.png
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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/Vishay-10k-VHP---tempco--0,4ppm-meting-21-05-2018-600pix.png
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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/Vishay-10k-VHP---tempco--0,3ppm-meting-21-05-2018-600pix.png
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.

miedema

Golden Member

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.

miedema

Golden Member

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):

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/IMG_5535_meettrommel_met_weerstand-600pix.jpg

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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/IMG_5475_tempco_meetopstelling_2018-600pix.jpg

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 :o... 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.

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

Golden Member

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.

miedema

Golden Member

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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/IMG_5464__3458A_1R_meten-600pix.jpg

Nog maar 5,5 digits over van die mooie 8,5 :o!
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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/IMG_5460__8846A_1R_meten-600pix.jpg

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:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/IMG_5458__8846A_1R_statistics-600pix.jpg

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 :o
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"):

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/r-weerstand/meten2018/IMG_5469__8846A_1R_trendplot-600pix.jpg

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.

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.