Hoe maak je een hele erge nauwkeurige DC spanning in micro volts

Van de week heb ik mijn PM2504 Analoge millivolt meter afgeregeld, tenminste zo goed als ik het kan krijgen.
In de service manual word gevraagd om op 2 soldeerpennen een specifieke spanning te zetten.
Deze spanning is ± 1µV.

De meest nauwkeurige voeding die ik heb is de HP6113A en heeft een referentie spanning opgebouwd in een oven en instel weerstanden met minimale temp coëfficiënt.

Echter kan ik zelfs met deze voeding niet zo precies instellen dat ik op ± 1µV uit kom. De voeding heeft 4 duimwiel schakelaar met weerstanden en de kleinste digit is gekoppeld aan een potmeter. Hiermee kan ik prima op 10µV of met moeite zelfs binnen 3 a 4µV komen. Maar beter lukt niet.
Ook is de drift van de voeding zelf ca 2µV Wat natuurlijk al heel erg goed is.

In mijn ogen lijkt me dan de instel eis van ± 1µV een onmogelijke opgave. Mijn eigenlijke vraag is dan ook is het überhaupt mogelijk om aan deze eis te voldoen, bestaan dergelijke nauwkeurige spanningsbronnen?

Ik zou het werkelijk niet weten, maar ik ben wel benieuwd naar de natuurkundige principes die hiervoor gebruikt worden.

De meest rudimentaire spanning referenties, van vroeger, zijn natuurlijk chemische cellen, zoals een Weston cell, maar dan nog is 1uV erg moeilijk.

Ook met bandgaps lijkt 1uV me niet bepaald eenvoudig; er geen een boel effecten meespelen die gewoonlijk verwaarloosbaar zijn (zoals parasitaire thermokoppels, om de meest voor de hand liggende te noemen).

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 28 augustus 2017 21:47:48 (21%)]

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

10 µV en een weerstandsdeler?

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

En dan krijg je last van ruis van je weerstanden. Om dat tegen te gaan, kun je gaan filteren, met een condensator, bijvoorbeeld. Raad eens wat die allemaal voor enge dingen doet op uV niveau?

De solderingen aan je weerstanden zijn onbedoeld thermokoppels, en aangezien het weerstanden zijn, waar een stroom door loopt (niet te groot, niet te klein), worden ze warm...

Zelfs als je heel goed filtert, zal een onbedoelde impuls nog best lang boven de 1uV blijven. Meten met dergelijk kleine spanningen is ontzettend moeilijk (en frustrerend, als je het mij vraagt).

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Voor de duidelijkheid: volgens mij is er niet een spanning van +/- 1 uV nodig maar een spanning van 31.62 mV +/- 1 uV. Lijkt me knap overdreven voor een analoge meter.

Ha benleentje,

Ik heb de zelfde meter en ook het service manual en daar kan ik wel bij ik zal morgen kijken.
Ik ben het eens met de reacties 1uV dat kan niet 8)7 zeker niet in dat tijdsbeeld jaren 70 om 1uV te maken daar komt nog wat voor kijken.
Ik weet niet of @aobp11 dit uit het schema heb maar die spanning kan beter overeen komen al komt hij mij niet bekent voor.
En met die voeding gaat het al helemaal niet lukken daar zit minstens 20uV ruis op.
Ik heb zelf een voedinkje gemaakt regelbaar 100mV.....10V met een nauwkeurigheid van +/-100nV dat wil je niet weten wat daar voor komt kijken.
In de eerste plaats begin je met een accu dat is je bron een accu heeft een korte tijd stabiliteit beter als welke voeding dan ook.
Maar het regelbaar maken dat is het punt en betekend veel koper en aluminium.
Een paar 32bit PWM een referentie 24bit een kleine computer wat temperatuur compensatie dynamisch en een adaptieve filterbank voor de 1/f ruis en heel wat keren vallen en opstaan.

Groet Henk.

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

Golden Member

Volgens diezelfde service manual heeft het ding een nauwkeurigheid van 100µV. Op 10mV is dat 1%. 1µV op 31,63mV is 0,003%. Het eerste is goed afleesbaar, het laatste absoluut niet. 8)7

Don't Panic!

Die 31.62 mV had ik inderdaad uit de manual, stap 4 van de "adjusting table". Die spanning bleek bij nader inzien ook te staan op de eerste foto van benleentje.

Ik denk dat het een foutje is in de manual. Zal wel iets als +/- 1% bedoeld worden... ;) (of +/- 1 digit; =10µV)

[Bericht gewijzigd door Arco op 29 augustus 2017 12:02:03 (15%)]

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Thermokoppel op een bepaalde temp.? Pt Rh(6%) 7,593 uV/grC in een oventje op 0.1 grC nauwkeurig geeft 0,7593 uV resolutie.

joopv

Golden Member

Op 29 augustus 2017 11:13:07 schreef Arco:
Ik denk dat het een foutje is in de manual. Zal wel iets als +/- 1% bedoeld worden... ;) (of +/- 1 digit; =10µV)

Inderdaad. Misschien kan de TS even een scan of foto van de betreffende manual pagina plaatsen. 1 µV ergens aan moeten bieden lijkt me erg onwaarschijnlijk. Dat induceer je al als als er een vrachtwagen door de straat rijdt, of het het apparaat beweegt in het aardmagnetisch veld :)

edit:
http://www.vintageradio.nl/schema's/Philips%20PM2504.pdf

Er staat dat je +31,62 en -31,62 millivolt aan moet bieden, met een nauwkeurigheid van 1 µV. Dat is wat anders dan 1µV aan bieden.

Ik vermoed inderdaad dat je + en - 31,62mV aan moet bieden met een afwijking van max 1%. Lijkt mij meer dan voldoende in deze,

Dan nog is 1µV precisie niet erg geloofwaardig (zeker bij zo'n oude meter) en is erg moeilijk haalbaar...
(moet dan tussen 0.031619 en 0.031621v liggen)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Ha benleentje,

Ik heb even kans gezien om het service manual er bij te pakken.
Indertijd een jaar of 25 geleden heb ik mijn meter weggezet teveel drift in het AC gebied.
Dit was moeilijk door een ONxxx chip deze verdenk ik nu zou ik er simpel een LTxxx in kunnen zetten maar goed.
In mijn boek had ik wel aantekeningen bewaard want ik heb mijn meter ook weleens afgeregeld dit moet je 1 keer in het half jaar doen (niet open maken maar controleren) :)
Wat ik gedaan heb er zit achter op een 1V uitgang dit is de referentie voor het weerstandsbereik.
Deze 1V moet je uiteraard eerst controleren je heb een HP34401 dus dit moet prima lukken als je HP nog binnen specs zit.
Daarna moet een spanningsdeler maken twee 1% weerstanden een brug is uiteraard beter maar meer componenten.
Je gebruik een weerstand van 1kΩ en een weerstand van (en deze moet je samenstellen) 32.6536Ω de samengestelde weerstand is 31.6Ω en 1Ω dit zijn standaard weerstanden uit de E48 reeks wel 1%
De samengestelde weerstand moet je nu tunen op dezelfde manier als je een stroom shunt maakt een plaatje koper en hier kan je dan een gleufje in vijlen tevens dient het koper plaatje om je weerstanden stabiel te monteren.
Ik moet nu even de deur uit anders kan ik zo,n plaatje bij zeg 20°C voor je uitrekenen maar eigenlijk is dit gemakkelijk te experimenteren.

Groet Henk.

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

Golden Member

Op 29 augustus 2017 12:05:27 schreef joopv:
Ik vermoed inderdaad dat je + en - 32,62mV aan moet bieden met een afwijking van max 1%. Lijkt mij meer dan voldoende in deze,

Je vermoeden is logisch, maar in de handleiding staat toch echt anders:

https://www.uploadarchief.net/files/download/pm2504%20adjust.png

Don't Panic!

Blijkbaar is er iets fout gegaan in mijn openingspost.
Ik weet toch echt zeker dat ik 31,62mV ±1µV had getypt. en daarna nog heb gekopieerd en geplakt en met dat kopiÃᅵëren en plakken zal het wel mis gegaan zijn.

Ik heb de meter nu afgeregeld met 31.62mV ±10µV
Wat ik al meer dan genoeg vind. IK gebruik deze meter toch niet voor nauwkeurige metingen maar het moet uiteraard wel zo goed mogelijk.

Met de vele topics die ik hier gelezen had vond ik 1µV als resolutie toch echt wel heel erg sterk en zie voor die tijd.

Maar toch nieuwsgierig bestonden die voedingen toen al wel of ging dat via de methode van electron920 met een zeer nauwkeurige spanningsdeler.
Toch graag wat meer uitleg daarover of een website waar dat staat.

Verder op in de handleiding staat nog dat je 2x maal een wisselspanning met aanbieden op de ingang van de meter.
1x met 10kHZ en 3,162V en een keer met 10kHZ en 31,62V

Dat laatste gaat me ook niet lukken mijn signaal generatoren gaan niet zo hoog in spanning.

Wel raar dat ze de spanning die je moet aanbrengen niet met voldoende significante cijfers aanduiden, als ze echt +/- 1uV bedoelde; ze hadden dan 31,620mV +/- 1uV moeten schrijven.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Dat doen ze in deze handleiding vaker en maakt eigenlijk niet heel veel uit. Hoewel het correct zou zijn met een extra cijfer.

Ha benleentje,

Ik denk dat je het uiterst nauwkeurig heb gecontroleerd 10uV is zeker heel goed.
Even kijken jou tekst in de post is wat vervormd ;) maar ik had ook even ergens in de ochtend dat CO offline was werkzaamheden denk ik dan maar.
Als je bedoeld hoe ik dat gedaan heb in die tijd? zoals ik al geschreven heb met een spanningsdeler op de 1V uitgang maar dit kan je ook met je voeding doen zet hem op 10V is vaak stabieler als heel laag en neem een spanningsdeler deel door 306.551 en je krijgt ook .032621V als dit 1% nauwkeurig kan maken ben je boven jan.
De aanduiding +32.62mV +1uV en andersom moet je dit ook doen -32.62mV -1uV geeft alleen maar aan dat dat dit de laagste significante cijfer is.
Alles er onder (-) of er boven (+) telt niet meer mee het is dus niet zo dat de 1uV absoluut is maar geeft wel de nauwkeurigheid weer.
Het kan dus ook 4uV zijn of 7uV net als de laatste digit in de digitale wereld je kunt dus tot 9 gaan daarna kom je er buiten en wordt je uitlezing +32.63mV :(
Je tweede punt dat is vaak een probleem wil je een apparaat goed afregelen heb je weer diverse anderen apparaten nodig.
Heb je geen audio trafo die je achter de generator kan schakelen?

Groet Henk.

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

Nee ik heb geen audio trafo maar kan daar wel eens naar gaan kijken.

Dat gedeelte heb ik niet meer afgeregeld.
Het eerste deel afregelen ging eigenlijk al niet goed.

Ik krijg de meter op het 10mV bereik niet op 0.
Af regelen op punt 4 gaf met andere polariteit weer een iets lagere aanwijzing.
De 1V referentie krijg ik als ik die extern meet niet hoger dan 0.98V.

Er zitten dus nog wel wat probleempjes in het apparaat. Ik denk door de ouderdom. Toch met aangeboden spanningen is het wel accuraat ik moet enkel niet de polariteit omdraaien want dan klopt het niet.

Ha benleentje,

Ik snap hem even kijken heb je wel de 1V procedure gedaan dus de 1V aan de achterzijde naar je ingang en de meter op 1V FS (full scale)dit moet met de deksels op jas aan ;)
Dit moet je altijd doen als je de meter gebruikt tenminste als je precies wilt meten meter hoeft niet open.

Vraag pin 11 dat is toch een draad brugje gesoldeerd mij ligt bij dat je deze moet open maken om de verschilversterker af te regelen Jij moet nu eerst procedure 3 uitvoeren de offset pin 11 en 12 met elkaar doorverbinden zodat er geen EMC opgepikt kan worden.
Ik heb wel het manual voor me neus maar niet het apparaat dus ik kan niet kijken.
Probeer dit eerst of het lukt.

PS ik vergeet iets heb je bij de referentie versterker dus de 1V ook de 12V pot gecontroleerd :o de uiteindelijke uitgangsspanning is 10V +1.2V misschien krijg je hem dan wel op 1V uit.
Overigens heeft dit niets met je te volgen procedure van doen alleen van belang omdat je de 1V wil gebruiken.

Groet Henk.

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

bestaan dergelijke nauwkeurige spanningsbronnen?

Ja, calibrators ;-) Ik zet in zo'n geval een calibrator op 10V gelijk met een standaard cel mbv een KV divider en een nulmeter (3 uV volle schaal) Daarna zet ik de KV divider op de gewenste spanning. Of het wel of niet zinvol is ? Philips vond blijkbaar van wel.

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Als ik de print pennen doorverbind dan gaat de meternaald wel helemaal naar 0 op de 10mV schaal.

Er zit normaal geen draadbrug op. Deze pennen zijn volgen mij de directe ingang naar de versterker en daarna de meter

ook de 12V pot gecontroleerd

Je bedoelt denk 1,2V. Ja dat heb ik gedaan, ander moet ik even in het schema neuzen hoe het in elkaar zit.

de uiteindelijke uitgangsspanning is 10V +1.2V

Je mag het apparaat toch maar met max 9V voeden. Ik heb daarvoor nog speciaal een oude 9V adapter omgebouwd met een LM317 erin (ik had geen 7809 liggen)Omdat het apparaat maar 5mA vraagt bleek een normale adapter een veel te hoge spanning te hebben van soms wel bijna 14V

Normaal moet een LM317 minimaal belast worden met 5mA. IK heb dat in deze adapter tot 1,3mA terug geschroefd. Het regelgedrag met variërende ingangsspanning word dan wel slechter maar dat bleek in de range van 11 tot 15V erg mee te vallen en was minder dan 10mV.

[Bericht gewijzigd door benleentje op 29 augustus 2017 20:16:09 (17%)]

Ha benleentje,

Dat klopt in bedrijf geen kortsluiting maar daarom moet je dit punt tijdelijk kortsluiten dus alleen tijdens deze procedure.
Als je de meter dan op nul kan zetten prima stap verder nu moet je even in de gaten houden dat wanneer je in een apparaat een spanning injecteert je de ingang kortsluit omdat je anders net als zonder draadbrugje de kans beloop dat je EMC van uit de ingang oppakt.
De 1V heb je die nu goed maar ik zit nog ergens anders mee ik lees dat je een adapter voeding gebruik is deze wel gescheiden van het net?

Ik gebruik heel vaak accu's die zitten bij mij een een afgeschermd doosje met een filtertje op de uitgang is ontzettend makkelijk helemaal los van het net en als ik een ontwerp maak gebruik ik 9 van de 10 keer kleine LDO regelaars dit is veel efficiënter als een dikke regelaar en 100x beter te ontkoppelen maar dat terzijde.
Ik zou zeggen nu verder ;)

@fred101,
Kijk jij heb de spullen voor het echte werk maar ja jij heb het ook nodig voor de hobby alleen iets overkill.

Groet Henk.

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

ik lees dat je een adapter voeding gebruik is deze wel gescheiden van het net?

Het is een gewoon transformator in een stekkerdoosje. Met daarachter een LM317.

Ik heb nog wel een accu staan, die eigenlijk in een UPS van een kennis moest. Hij wou de UPS niet meer en heb de accu's nog niet gebruikt.
Moet ze gelijk maar weer eens opladen is al weer een flinke tijd geleden.

Ha benleentje,

Nee is goed niks mis mee het was maar een vraag.
Gaat het nu de goede kant op?

Groet Henk.

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