+10V Reis Referentie, Interesse?

blackdog

Golden Member

Hi,

Met de lekstroom gaat het goed bij de gekozen 470uF 16V condensatoren, dus daar laat ik verder geen gegevens meer van zien, goed en afgesloten.

Test mini oven.
Gisteren en vandaag bezig geweest met het mini oventje, daar had ik er al meerdere van gemaakt maar ik wou iets anders proberen met de kennis die ik heb opgedaan
en met een lagere waarde van de weerstand (een 10Ω BPR10) zoals ik al had laten zien.
Maar eerst het aangepaste schema, uiteindelijk zitten de compensatie componenten R10 en C4 er nu niet in,
het kan zijn dat bij het aanbrengen van de referentie IC's waarmee ik test ga doen door hun thermische massa het toch weer nodig is.

Ik was bij de eerste testen iets vergeten en dat is dat ik maar 0,6V nodig heb om een transistor aan te sturen.
Dat is duidelijk minder dan de ovens met de LM723 en de Power MOSFets.
Doordat R5 3K3 was, liep de uitgangspen-10 van de LM723 vast in zijn commonmode, de muts die ik ben... :-)
Maargoed, dit is het bijgewerkte schema en ter informatie, de geisoleerde BD137 die ik gebruik, heeft een Hfe van ruim 200.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-10.png

Nu wat foto's van de opbouw van de mini oven, weer voor de duidelijkheid, het is nog niet zeker, dat deze in de Reisreferentie toegepast wordt.
Het sense draadje is aan de emittor gesoldeerd.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-11.png

Plaatje van de andere zijde van de BD137, zodat jullie kunnen zien dat het echt een ge-isoleerde versie is.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-12.png

De BD137 en de LM723 zitten met 10 secondelijm op het koper geplakt, links van de BD137 zien jullie de groene 1Ω emittor weerstand.
De gele condensator aan de voorzijde is de 1uF ontkoppeling van de LM723 voedingspanning van 15V.
n33 is de HF compensatie condensator voor de LM723.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-13.png

Hier zijn de brug componenten gemonteerd en rechtsonder is ook de 1uF ontkoppeling van de 3,7V te zien, ik wou wat lokale ontkoppeling hier hebben.
Een stukje verderop komt er nog een elco bij maar dus niet op dit oventje.
De weerstanden waren dus wel wat groter dan dat ik gedacht had, maar het past goed, het zijn 0,1% en 15PPM typen.
De bovenste weerstand stelt de oven temperatuur in.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-14.png

Tja, zal ik het doen, de rood/grijze draad als voeding gebruiken? Ja dat heb ik gedaan en wist eigenlijk wel dat ik dit niet moest doen!
De rood/zwarte draad is veel dunner en trekt daardoor ook veel minder energie uit de oven.
Ook de meet NTC die je hier boven het oventje ziet zweven is vervangen door een SMD type, waar ik nog net aan kon solderen zo klein.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-15.png

Het oventje ging daarna naar de kapper om wat krullen te laten zetten :-)
Hier ligt het oventje in een polystyreen bakje.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-16.png

Een van de testen betreffende loop stabiliteit, niet zo goed...
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-17.png

En dit krijg je als je een beetje je best doet en en wat foutjes uit het schema haalt!
Bijna 1 uur meettijd en let op de schaal +- 1mili C°
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-18.png

Het schema waar ik op aankruis, welke componenten er reeds gemonteerd zijn, en links van het schema 5 Koni schokbrekers met verschillende eigenschappen.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-19.png

De test setup, de Rigol voeding levert de energie voor de LM723 en dat is 45 mWatt, dat meehelpt de oven op temperatuur te houden.
In het polystyreen doosje zit het oventje ook nog eens in een dun laagje isolerend materiaal en het dekseltje wordt aangedrukt
door oude Li-Ion cellen uit laptop batterijen, natuurlijk nodig voor het beste resultaat :-)
Het waaide nogal hard hier in Amsterdam en het raam stond op een kier omdat ik wel van frisse lucht hou, nou het oventje niet!
Vandaar de extra aandacht voor de isolatie.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-20.png

Ik heb het oventje een half uurtje uit gehad en daarna weer ingeschakeld de temperatuurmeter geeft een verschil aan van 0,001C°, dus dat is voor nu goed.
Is alles nu perfect, natuurlijk niet, ik heb de regeling met alleen de ovenelectronica goed voor elkaar.
Maar er komen nog twee LT1021CH referenties IC's op de andere kant gemonteerd, dat voegt thermische massa toe en een groter oppervlak dat energie afstraalt.
Energie die weg lekt via de referentie bedrading en ook extra toegevoegte energie aan de oven door het verbruikt van de referenties, wat iets van 20mWatt is.

Dus er zijn nog wat stappen te ondernemen voor ik het eventueel goedkeur voor gebruik.

Opmerkingen, ik hoor ze graag!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
fred101

Golden Member

Gemalen kokosnoot is geen beste isolator >:-)

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

Golden Member

Ha blackdog,

Ik blijf met respect kijken naar de opbouw van je mini-oventjes!
En me verbazen over hoe simpel-elegant dat LM723 ontwerp van je is. Alles wat je nodig hebt op 1 chip, die daar helemaal niet voor bedoeld is....

groet! Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op 22 juni 2018 18:35:04 (12%)]

blackdog

Golden Member

Hi,

Fred, je moet toch eerst experimenteren voor je daar achter bent :-)

Gertjan, nou ik ben flink aan het werk geweest voor ik een bruikbaar resultaat had, grotendeel natuurlijk door de commonmode blinde vlek...
Tja, je kan een mooi resultaat krijgen met een erg goedkoop IC, er is ook nog een ander IC waarmee dit goed kan, maar dat kost veel meer.

Ik kan nog wel een paar pagina's hier vol schrijven wat allemaal invloed heeft op de temperatuur regeling, je krijgt het niet voor nix.
Net nog een testje gedaan met de gevoeligheid betreffende de voedingspanning van de LM723,
ik ga dan van +15V naar +14V en dat levert mij een daling op van net geen 0,003C° lijkt mij een mooi resultaat.

Aan de hand van dit oventje en zijn gedrag heb ik nagedacht om de regeling nog beter te krijgen.
Dit heeft te maken met dat er in dit oventje twee warmte bronnen zijn die de bulk van de energie leveren.
Dat is de 10Ω weerstand en de BD137G, in het oventje dat ik al heb laten zien zit de meet NTC ongeveer in het midden vande 10Ω weerstand
en de transistor aan de rand van de weerstand.
Als de oven bijna op temperatuur is wordt het deel dat de transistor leverd flink groter, alleen zit de NTC dan niet zo gunstig.
Om de zelfde opset te houden en het toch nog beter te maken zal de opstelling van de componenten anders moeten worden gedaan.
En ik denk dan aan het plaatje hieronder.
http://www.bramcam.nl/NA/ReisRef/ReisRef-BPR10-Oven-21.png

De NTC zit dan bijna in het midden van de weerstand en vlak naast de transistor, volgens mij bijna optimaal bij gebruik van deze componenten.
En ja. ik heb er ook aan gedacht de hele weerstand niet te gebruiken en b.v. twee transistoren direct op de weerstand te lijmen.
Zodat ik maar één energie bron heb, maar voor nu even niet. :-)
Ik heb hier namelijk ook nog wat alu plaatjes liggen voor een oventest welke niets met dit project te maken heeft en daar ga ik die techniek eens toepassen.

Tot nog toe zijn de resultaten goed genoeg, de drift die jullie zien is maar bij kleine variaties in mijn werkkamer,
maar uit ervaring weet ik dat wat ik nu meet, ruim voldoende is om LT1021CH op temperatuur te houden, 0,1C° voor het traject van 20 naar 30C° in de gebruikers ruimte is mooi zat wat mij betreft.
De multimeter die zal worden getest zal veel meer drift vertonen bij dat temperatuur trajec dan de LT1021CH die door mij gekacheld worden.

Op het plaatje zien jullie het gebruik van de blauwe lijm, dit is een "oude" oven, misschien wel 3 jaar oud.
Deze heb ik nooit gebruikt, als je naar de lijm kijkt zie je dat deze een beetje gekookt heeft, wat natuurlijk niet de bedoeling is :-)
Dat krijg je er van als je niet oplet! Ik heb zo ook twee mooie LT102CH die heel mooi verouderd waren van een flinke shift voorzien door ze op meer dan 160C° te stoken.
Je moet er even bijblijven voor het beste resultaat, zoniet dan rooster je de Referentie IC'...

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Goed bezig :) en lekkernij erbij maar toch even een vraag over de oven temperatuur.
Nu heb ik zelf ook in de loop der jaren diverse ovens ontwikkeld voor kristal oscillators filters enz.
Voor de kristal oscillators liet ik een kristal slijpen voor een verhoogde temperatuur een standaard kristal kan of wil je niet op een verhoogde temperatuur gebruiken.
Voor filter mer een hele hoge Q hou je rekening met de eigenschappen van het gebruikte materiaal koper messing zilver enz.

Nu de gebruikte LT1021CH-5 weet je of heb je wel eens gemeten (ik heb gezocht op je topics) bij welke temperatuur de beste prestaties gegenereerd worden? en zeker met betrekking tot 5 stuks.
Dit geldt overigens ook voor referenties opgebouwd met een of ander zener vorm de voedingsspanning kan zo gekozen worden dat de ruis uit de zener minimaal is let wel op de minimale voedingsspanning uiteraard maar de shot noise kan door de keuze van de bias gunstig beïnvloedt worden.

Groet Henk.

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

Golden Member

Ha die Henk,

Nop, nog niet een temptest gedaan op de LT1021CH IC's.
Ik heb wel op andere LT referenties wat testen gedaan en een aantal van het zelfde type.
Daar kwamen verschillende resultaten uit, allen binnen de specs maar heel anders van temperatuur correctie/karakteristiek.

Als je kijkt naar de tempdrift van de LT1021 in de datasheet, dan zie je een groot vlak stuk tussen 10 en 80C°
De resolutie van de grafiek is niet hoog genoeg om b.v. de S-shape die de corectie meestal heeft te onderscheiden.

Ik zal de geselecteerde LT1021CH in ieder geval testen op het temperatuurverloop, en als het helpt om de trimpot met de diode
toe te passen die in de datasheet staat om de temperatuur gevoeligheid nog te verbeteren, dan komt dit er in.

Een spannings referentie is iets anders dan een zeg 1N829A waarbij je de stroom en de temperatuur moet tunen voor het beste resultaat.
LT heeft de bulk van de temp compensatie al uitgevoerd voor ons.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Duidelijk en het is interessant om te kijken of buiten het op temperatuur houden er ook iets te winnen is qua initiële waarde.
Ik bedoel met betrekking tot de ruis van een zener dit geldt ook voor een buried zener maar of er veel te winnen is? je kan eens spelen met de voedingsspanning binnen de grenzen.

Groet Henk.

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

Golden Member

Op EEVblog is er ook een topic over een LT1021 reisreferentie: LT1021CMH based mini-reference van Alex Nikitin.
Ook deze ref heeft een paar referentieweerstanden ingebouwd (Vishay VHP 10k+1,11k)

Over de vraag of de referentie wel stabiel blijft na hobbelen en stuiteren tijdens transport is het volgende te lezen:

Alex Nikitin
Re: LT1021CMH based mini-reference
« Reply #62 on: 25 May 2018, 09:57:18 »

The 1010B is back in my lab after another travel to Europe and again available.

It looks like my little unit holds the values really well, the difference from the values I've measured a month ago is below what I can measure reliably (HP3458A measures all four values at less than +/-2ppm difference).

Cheers

Alex

Dat valt allemaal dus reuze mee: na een maand rond stuiteren door Europa minder dan ±2ppm drift :-).

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Dat is wel aannemelijk er is denk ik niet veel in het apparaat wat te lijden heeft door schok of vibratie.
De vergelijking is discutabel beter was geweest als Alex Nikitin er twee gemaakt had.
Allebei voor vertrek aan de HP3458A ter calibratie een exemplaar de wereld rond ;) en bij terugkeer de twee referenties vergelijken t.o.v. de HP3458A.
Misschien een idee voor @blackdog maar kost dan weer wel tijd om er twee te bouwen :(

Groet Henk.

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

Golden Member

Ha electron920,

Ik ben ook niet verbaasd dat de referentie onderweg op waarde is gebleven, maar er waren hier eerder twijfels over.

Ik denk niet dat het noodzakelijk is om een 2e referentie te bouwen, zolang je niet ondertussen òòk je 3458A laat stuiteren :-)

Die 2e thuisblijf referentie wordt pas nodig als er wèl verschil blijkt na de reis, dan kun je zien of de ref sowieso drift, of dat het door het reizen komt....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Mijn verhaal (idee) was niet compleet en dan moet je er naar raden :+
Het idee er achter is om een ratio meting uit te voeren dit is veel nauwkeuriger als de spanning meten.
Nu is het wel zo dat de HP3458A direct een ratio meting kan uitvoeren je zit dan ver binnen de 90 dagen stabiliteit :P
Misschien kan de fluke 8846a dit ook wel ja dat denk ik zeker wel.
Door nu eerst een ratio meting tussen de twee referenties te doen en het resultaat aan een ratio meting te onderwerpen met de HP3458A verkrijg je een hoge resolutie welke onafhankelijk is van de lange tijd stabiliteit krijg je een nauwkeurig resultaat.
Aan de andere kant als de afwijking zo klein is tja :+

Groet Henk.

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

Golden Member

Hi Henk,

Nog beter is als blackdog er drie bouwd, nog even wachten tot ik met pensioen kan, goed? ;-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Geloof me dan kom je nog meer tijd te kort ;) 8)7

Groet Henk.

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

Golden Member

En dat, dat is een zeer juiste constatering zegt een ervaringsdeskundige.

festina lente
blackdog

Golden Member

Hi,

Pietplof, wil je er over praten ;-)

Gerjan
Zou jij hier willen laten zien wat jij adviseerd betreffende meetkabels die je gebruikt.
De opbouw en welke componenten je gebruikt enz.

Ons dank is alvast groot als je dit wilt doen :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
miedema

Golden Member

Ha blackdog,

In de eerste plaats moet ik zeggen dat mijn ervaring met meetkabels vooral is op het gebied van weerstand meten, en niet DC spanning meten....

Dit is de eerste kabel waar ik blij mee was:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0218_CAT5-AU_4draads-Ohm-kabel-600pix.jpg

Dit is gewone CAT5-E afgeschermde netwerkkabel (STP).
Die CAT5 kabel bevalt beter dan eerder gebruikte kabels omdat het het diëlecticum van hoge kwaliteit is.
Met name de lage DF is een pré. De isolatie weerstand is erg hoog.Verder mooi getwist, en dat is fijn tegen invloed van stoorvelden.

Over de uitgesplitste draden zit krimpkous. Ter mechanische versteviging èn thermische isolatie.

De vergulde banaanstekers komen van Multi-Contact / Stäubli type SLS410. Ik had wat probleempjes met maat toleranties van de vergulde Hirschmann pluggen. (sommigen klemden wel èrg vast in de bussen van m'n 8846A).
Verder zijn van deze MC's de pennen iets korter, waardoor de kunststof huls goed aansluit tegen de isolatie van de bus. Dat is fijn voor de thermische isolatie van het contact.

De verguld koperen vorkjes komen van ab precision uit Duitsland.
Het vinden van betaalbare verguld koperen vorkjes (low-thermal) bleek lastig...

Daarna heb ik een teflon kabel gemaakt:
http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/IMG_0164_PTFE-4draads-Ohm-kabel-600pix.jpg

Dit stuk afgeschermde teflon kabel komt van ab-precision uit Duitsland, waar ook de vorkjes vandaan komen.
Vorkjes, bananenstekkers en manier van afwerken is identiek aan de CAT5E kabel, dat was inmiddels uitgekristalliseerd.
De aders van de teflon kabel dikker. Dus er wordt wat meer warmte afgevoerd van de contact overgangen, maar de CAT5-E moest ik af en toe repareren....
De afscherming van de teflon kabel is minder dicht als die van de CAT5-E.

Beide kabels voldoen prima, en probleemloos. Wel meet ik bij gebruik van de Teflon kabel (met de 3458A) consistent 0,2...0,5ppm hogere weerstandwaarden als met de CAT5-E kabel. Toch een hogere isolatie weerstand?

Dat geeft in elk geval aan dat, voor consistente meetresultaten, het verstandig is om steeds dezelfde kabels te gebruiken!

Eerder heb ik, in het referentie weerstand topic, uitgebreider over deze kabels geschreven:

electrische eigenschappen Canare Starquad en CAT5-E kabels vergeleken

vergelijk CAT5-E kabel met teflon kabel

ab precision teflon kabel

Ik heb ook een paar 2 aderig afgeschermde stukjes teflon kabel besteld (e-bay). Dat zou geschikter zijn voor spanningsmetingen.
Hier een paar foto's en 1e indruk. Ik heb er nog geen uitgebreide ervaring mee...

Als laatste stop ik mijn te meten weerstand of referentie altijd in een blikken trommel ter afscherming. Die trommel verbind ik dan met de guard aansluiting van de meter.
Maar zo'n trommel is misschien weer minder handig voor een reis-ref.... Tenzij het zo slim kan dat het meteen een deel van de verpakking is.

EDIT:
Vorkjes hebben de voorkeur boven bananenstekers.
- Grotere contactdruk plus groter contact oppervlak, dus consistenter meetresultaat.
- Minder massa, en betere thermische koppeling. Dus minder last van Seebeck.
Helaas hebben veel moderne meters geen apparaatklemmen meer....

Een bron van inspiratie voor zelfbouw Low-EMF kabels, wat voor componenten, en waar te vinden, in dit topic op EEVblog: DIY Low EMF cable and connectors

groet, Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi Gertjan, :-)

Helemaal goed zo, dan kan zowel ik als anderen een idee krijgen dat kabels ook belangrijk zijn.
Of je nu weerstanden of hoge resolutie DC metingen doet (eigenlijk zijn ze gelijk) goede kabels en connectoren zijn echt belangrijk.
Ook het schoonmaken van de connectoren hoort daar bij, maar later daar meer over.

Ik ga kijken wat ik kan gaan aanschaffen voro een goede zet kabels voor dit project.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hewlett

Honourable Member

Mooi gemaakte kabels inderdaad. Kables zijn uiteraard belangrijk, het is ook verstanding om kabels goed te onderhouden en de connectors op een correcte manier te behandelen. Geldt in het algemeen, niet alleen voor hoge precisie DC metingen of hoog frequent metingen. Vaak worden (dure en kwetsbare) adapters bijelkaar in een bakje gekwakt bewaard met alle gevolgen van dien. Verder zie mij onderschrift :-) (quote van Joel P. Dunsmore)

HamRadio PA2HK // Keep Calm and Carry On.
miedema

Golden Member

Ik heb m'n kabel post hierboven nog wat aangevuld....

groet, Gertjan.

Als het voor vierdraadsmetingen is, kun je de vork zijde toch beter op 2 vorkjes afwerken i.p.v. 4?
Dat doe ik tenminste altijd. Voorkomt extra weerstand tussen de vorkjes onderling is makkelijker om mee te werken...

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

Golden Member

Ha Arco,

Als je 2 draden in 1 vorkje laat samenkomen is het achter die verbinding weer een 2-draads meting.....
Daarom zijn mijn weerstandsbakjes met 4 klemmen uitgerust: 2x sense, 2x source :-)

groet, Gertjan.

Lupus

Golden Member

Hi Gertjan,

Een bron van inspiratie voor zelfbouw Low-EMF kabels, wat voor componenten, en waar te vinden, in dit topic op EEVblog: DIY Low EMF cable and connectors

Bedankt voor de link.
Extreem intetressant,

Groet,
Frans

Ah,

Ik dacht dat het zuiver om te meten was. Dan is afwerken op bijv. 2 krokodillenklemmen een stuk makkelijker en minder overgangsweerstand.
(een te meten weerstand is tenslotte nu eenmaal meestal ook niet 4 draads uitgevoerd... ;) )

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

Golden Member

Ha Arco,

Gaat een beetje off-topic, maar...
Je kunt in het voorbeeld op je foto prima 4 mini-krokodillenklemmetjes op je te meten weerstand zetten. De source klemmetjes aan de buitenkant, en de sense klemmetjes aan de binnenzijde. Dan meet je de overgangsweerstand van die mini-krokedillenklemmen tenminste niet mee :-)

groet, Gertjan.

Is juist omgekeerd Arco. Als je zoals Miedema aangeeft de draden laat samenkomen in 1 krokodile klem meet je de krokodile klem mee.

Doe je dit met 4 draden dan injecteert je de meetstroom in de weerstand zelf en meet je de spanning met de andere draden op de weerstand.

De meetstroom gaat dus niet door de krokodile klem.

Grtn

Robbe