Chinese LM399 referentie


Hallo Blackdog,
Ik had eigenlijk verwacht dat ze zoiets hadden gedaan zonder de buffer, maar dat bleek niet zo te zijn. In het datasheet van de LM399 staat trouwens wel een zo'n circuit zonder gecontroleerde zenerstroom. Voor maximale stabiliteit is dat natuurlijk niet zo mooi. Ik hoop binnenkort een vervolg aan de metingen te geven met een betere meter...
Daarna zal ik denk ik een paar aanpassingen maken zodat er een maal 10 V uit komt.

blackdog

Golden Member

Hi Titatommeke,

De hele opset van het LM399 printje is een beetje ondoordacht, dit komt vaker voor bij de Chinese producten.
Maar is denk dat het leuk blijft om er mee te experimenteren.

Ik zie graag nog meer metingen van je.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
RAAF12

Golden Member

Er valt af en toe een least significant digit uit op de Y as, ik ben nieuwsgierig hoe dat kan. Heb je bij constante temperatuur gemeten? Bij HP in CA hadden ze in de 50ties koudwaterbuizen in de muren gebouwd.. Echt waar, zijn wel plaatjes van te vinden.

Blijkbaar zijn er opstart problemen in de schakeling.
Agilent heeft er een 5 volt bron toegevoegd hiervoor

Guus@Sint-Michielsgestel

Ha Waters,

Die is goed ik gebruik ook +/- 15 V dat is op de datasheet het meest gunstigste snel en een lage ruststroom ;)
De heater voeding is niets bijzonders 100 mA en na 8 sec. 20 mA de +/- voeding voor de heater heeft nog een voordeel maar.... :? dat weet ik niet meer :Z

Wat ik wel doe is de zener diode spanning filteren maar waarschijnlijk zal HP aan de 5 V ook de nodige aandacht besteden.
Maar het belangrijkste is de spanningsdeler en dat is voor ons amateurs hobbyisten nog wel een dingetje :o
Ik denk dat je voor de prijs en nette opbouw niet verkeert zit met de module van @TS.
En ik gaf eigenlijk net als @blackdog in het ander topic de zelfde opmerking zet hem op 10 V en gebruik de bestaande Opamp als buffer schakel hierachter in een ander doosje je uitgangsversterker al dan niet programmeerbaar.

Groet,
Henk.

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

Op 15 november 2019 16:22:46 schreef RAAF12:
Er valt af en toe een least significant digit uit op de Y as, ik ben nieuwsgierig hoe dat kan. Heb je bij constante temperatuur gemeten? Bij HP in CA hadden ze in de 50ties koudwaterbuizen in de muren gebouwd.. Echt waar, zijn wel plaatjes van te vinden.

De temperatuur was zoals te zien is in de grafieken niet constant. Op 1 uitschieter na gaat het om 1 lsd verschil.

RAAF12

Golden Member

Blijkbaar wordt de 0 als LSD links van de X-Y as, niet weergegeven. Zie ik nu pas....

Het zal nog even duren voordat ik weer 'echte' metingen kan laten zien. De onderdelen om een GPIB adapter te maken zijn inmiddels besteld, een kant en klare gpib <--> usb was me vanuit hobby perspectief te prijzig . De eerste meting met de andere meter na een uurtje opwarmen (vanuit een ijskoude opslag...) zijn bemoedigend. De waarde bleef stabiel rond 10.20876 V hangen. Stel dat de fabrikant daadwerkelijk met een (goede) Fluke 8846A gemeten heeft, dan ligt deze waarde ver binnen de 90 dagen specificatie (0.0018 + 0.0005 @23+/-5 °C->10.20862-10.20909). Verdere metingen via de computer zal nog wel even duren. Aanpassingen aan de referentie ga ik daarna ook pas uitvoeren. Dan heb ik in ieder geval een referentie ( :P ) om te vergelijken. Het is wel een leuke bezigheidstherapie.

GPIB adapter is binnen! Binnenkort zal ik weer een week lang loggen om te kijken hoe stabiel dit ontwerp nu eigenlijk is, ondanks zijn niet fraaie uitvoering. Nog aanraders qua software om met een hp3456a + 'keysight' gpib adapter te kunnen loggen? Als er geen suggesties zijn dan ga ik het proberen via octave/matlab.

blackdog

Golden Member

Hi Titatommeke, :-)

Kijk een naar de software van Ian Jhonston.
Hij heeft een Excell script en een .exe file die met de VISA software werkt.
De .exe file werk het makkelijkst maar is even zoeken hoe je hem moet configureren, dan dan heb ik het niet over het GPIB adres :-)

Eerste topic onderaan staat de laatste versie van zijn software, veel info in het hele topic aanwezig!

https://www.eevblog.com/forum/metrology/3458a-logging-via-wi...revisited/

Laat je DMM zeker een dag opwarmen, zet je referentie in een kartonne doosje zodat je geen last hebt van tocht.
Gebruik goe draad om de referentie met de DMM te verbinden, ik gebruik vaak een paartje uit een echte CAT5e kabel, dus geen aluminium troep.
Ook de voeding van je referentie schakeling moet goed zijn een langzaam leeglopende batterij is geen optie zonder de spanning eerst te stabiliseren.

Hier vandaag verder gegaan met de LM399 en ook voor andere referenties geschikte buffer versterker.
Hij wordt steeds beter door LTSpice, omdat ik nu ruisgedrag/puls gedrag enz makkelijk kan zien.
De LT1010 buffer lijkt hier toch niet zo op zijn plaats, nu vervangen door een NE553a. :+

Succes met het meten Tom.

Groet,
Bram

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

Hallo Blackdog,

Een batterij is denk ik beter dan een labvoeding? Was anders van plan de zelfde voeding te gebruiken als voor de eerste metingen, waar je wel een trend ziet tussen temperatuur en uitgangsspanning.

blackdog

Golden Member

Hi Tom,

Je TL431 regelaar zal wel voldoen, maar zorg er voor dat je een batterij hebt die voldoende groot is.
De LM399 heeft ook en kachel en die verbruikt het meest, en het helpt zoals ik al aangaf ook met het energie verbruik als het geheel in een doosje zit.

Groet,
Bram

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

Hallo blackdog,

Ik weet niet of ik wel een 17 volt accu ergens heb :|.
Anders moet het maar via een labvoeding. Is natuurlijk wel weer een extra variabele in de vergelijking. Ik zie jouw progressie weer graag tegemoet. Ik ga proberen on Ian zijn scriptje werkend te krijgen om mijn log laptop.
Gr
Tom

Ha Titatommeke,

Heb je niet een paar batterijen :D knoop die aan elkaar als je maar zorgt voor voldoende power voor de tijd dat je logen wil.
Ik gebruikte een accu 24 V 65A/h daar kan je test object een week of twee opdraaien zonder schommeling van de spanning :P
Kijk op je printje heeft de ontwerper voor een voeding gekozen en dat mag/kan maar de verwarming verbruikt redelijk stroom dat is wat @blackdog bedoel.
Het is beter de verwarming op een spanning te gebruiken rond de 24 V de stroom is laag en de tijd van opwarmen is razend snel.
Ook heeft het de voorkeur de verwarming op een apparte voeding te schakelen i.v.m. de ruis (schakel tikken) en de zener op een andere voeding te schakelen.
Maar goed het is zonden om je printje te verbouwen ;( die ziet er op zich niet slecht uit.... beter eerst wat ervaring opdoen met deze opstelling.

Als je moeite heb met loggen laat even weten ! de HP3456A is een bijzonder instrument heel stabiel.
Je kunt ook ruis meten en een histogram schrijven dit is een statistische meting en de enigste manier om ruis te meten.

Groet,
Henk

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

In de tijd dat de 3456A aan het opwarmen is een paar vraagjes.
Aangezien ik niet wekelijks de woonkamer wil claimen om daar een opstelling een week lang in gebruik te hebben, probeer ik zo veel mogelijk in een keer te meten. Ik kan helaas geen batterij/accu vinden die geschikt is voor deze toepassing. Daarom gebruik ik mijn oltronix voeding, ik denk dat die van mijn verzameling voedingen het stilste en het stabielste is. Ik wil de 3456A, 3237 en de hydra de referentie laten meten. Dat geeft me gelijk ook informatie over de onderlinge stabiliteit/drift. Dat geeft me bij de hydra nog 20 kanalen die over zijn. Daarmee wil ik:

  • Temperatuur in de referentie meten met een k thermokoppel
  • Temperatuur in de woonkamer meten met een k thermokoppel
  • uitgangsspanning van de B602 meten
  • uitgangsspanning van de TL431 meten

Heeft het nog zin om de ac component te meten? Ik denk zelf van niet omdat de frequentie relatief laag is waar de true rms conversie niet echt uitblinkt in prestaties. Loggen ga ik eerst proberen via octave, dat werkte de vorige keer voor rs232 uitstekend. Zo niet dan kijk ik verder naar het werk wat Blackdog gelinkt heeft.Hopelijk kan leidt jullie feedback naar een situatie waarbij het de eerste keer gelijk goed gaat.

Ha Titatommeke,

Ik verwacht geen AC problemen je voeding is goed (mits heel) ;)
Het is een interessante ervaring dus gewoon doen maar dit soort metingen hebben alleen waarde als je de invloed van buitenaf er bij betrekt het loggen van je kamer temperatuur is een goede zaak.
Kijk ook eens op CO @heer miedema ook daar staat heel veel nuttige info.

Groet,
Henk.

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

Wegens een geslaagde reparatie van mijn dataprecision 3500 had ik de referentie samen met de hp 3456a nodig om de 3500 te kalibreren & justeren. Hiervoor stond de 3456a een goede twee weken aan, waarbij op de laagste range wel wat drift te zien was. Waarschijnlijk vocht van de langdurige opslag. Maar hoe gaat het dan met de Chinese referentie? Nou niet zo goed, over een periode van 24 uur lijkt die meer dan 50 ppm aan de wandel te gaan. Dit onder normale schommeling van de temperatuur. Aan het eind van de week kan ik het loggen wel aanzetten. Python scriptje lijkt nu fatsoenlijk te werken.

blackdog

Golden Member

Hi Titatommeke,

Mooi dat je nu resultaten hebt!
Ook al is het wat btreft je Chinese referentie niet zo goed, ga er maar vanuit dat je door je "willen meten" nu al weer een hoop geleert hebt.

Het volgende is dan uitzoeken waar de drift van je Chinese referentie vandaan komt.

Bij mij weiig tijd hier beschikbaar door werk en opruimen/inruimen van materiaalen.
Baal daar wel een beetje van dat ik niet leuk met electronica bezig kan zijn, Live Sucks! ;)

Groet,
Bram

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

Het kost verdorie allemaal weer veel meer tijd dan geanticipeerd :(. Uiteindelijk Python ook aan de praat gekregen op mijn archeologische laptop zodat ik daar via gpib en tweemaal rs232 kan loggen. Uiteindelijk de opstelling iets aangepast. De Fluke meet naast eerder genoemde spanningen en temperaturen nu ook de spanning direct aan de LM399. Eerst een netwerk kabel geofferd.

Vervolgens op de juiste plekken bevestigd aan de referentie.

Beide temperatuur sensoren zijn K type thermokoppels. De benodigde aansluitingen zijn gemaakt in de module voor de Fluke.

Voor de HP kon ik de netwerk kabel gelijk aan de meter vast maken. Bij de Hioki heb ik dat gedaan via een paar klemmetjes. Het trucje met de wattenstaafjes is me wel bekend, echter waren die op.

De gehele opstelling blijft zo denk ik een weekje staan, wellicht iets korter. Dan is het een kwestie van data verzamelen en proberen conclusies te trekken.

blackdog

Golden Member

Hi Titatommeke, :-)

Ik zie twee "vertinde" krokendillen bekjes op koperdraden, je hebt daarmee Mr Seebeck in huis gehaald...
Wat wordt er gemeten met die twee aansluitingen?

Groet,
Bram

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

Euhh daar moet de Hioki het maar met doen :+ . Die meet ook de referentie, niet omdat het kan maar omdat de boel toch aan staat. Een mooie connectie voor multimeters met veiligheidsbussen zonder gepiel met wattenstaafjes heb ik nog niet gevonden. Dit was snel en makkelijk.

Even snel tussendoor wat dat verzameld. De referentie lijkt een perfecte thermometer! De data is nog niet helemaal goed uitgelijnd, daarom even twee losse plaatjes.
Temperatuur

Voltage

De temperatuur is in het referentie kastje gemeten. Het lijkt er op dat de referentie ongeveer 13 ppm/°C drift.

[Bericht gewijzigd door Titatommeke op 7 maart 2020 14:20:36 (19%)]

De resultaten van een weekje loggen zijn na een beetje data massage klaar om met jullie te delen. Zoals in het vorige bericht al is opgemerkt is de referentie een prima temperatuur sensor helaas. Om beter te zijn dan de AD584 moet de temperatuurstabiliteit erg goed zijn (zie daarvoor hier mr. Miedema's werk waarbij het limiet vaag is doordat het zo laag is dat de meter zeker mee gaat spelen) rond of kleiner dan 1 ppm/C. Worst kaas zou over het hele temperatuur bereik volgens LT 2 ppm/C het maximum mogen zijn ( datasheet LM399. Dat is het zeker niet:

Doordat de tijd van de fluke datalogger niet helemaal gelijk stond met de laptop heb ik de tijdsdata van de HP3456A verschoven zodat temperatuur en spanningsmeting synchroon loopt. Als we dan kijken naar de temperature-spanningscurve dan zien we een duidelijke temperatuurscoefficient:

Die is nog veel groter dan wat ik eerder gezien dacht te heb: 110 ppm! (toch?)
De vraag is waar zo'n grote coefficient vandaan komt, dit kan bijna niet alleen door het circuit zelf komen. De eerste verdachte is de voedingsspanning:

Kijk eens aan, 0.9%/C of 9000ppm/C. Dat kan eigenlijk niet verklaard worden door de TL431, maar misschien door de dan wel echt waardeloze weerstanden? Het komt in iedergeval niet door de voedingsspanning vanuit de Oltronix voeding:

Op dit plaatje na, is de temperatuur in de andere plaatjes de temperatuur in het kastje. Voor de Oltronix heb ik de omgevingstemperatuur gebruikt.
Er is nog een lange weg te gaan voordat de referentie beter is dan de AD584. Het lijkt er wel op dat de LM399 referentie zelf iets minder drift dat de +10V uitgang, maar dit heb ik alleen gemeten met de fluke datalogger waardoor de resolutie een beetje tegenvalt. Wellicht maar eens een scanner ontwikkelen voor de 3456A?

Ter validatie heb ik ook nog de data van de HP vergeleken met de Hioki. Schijnbaar heeft de Hioki niet elke minuut een data punt opgeslagen, zal wel een foutje in de code zijn.

Er zit een offset tussen de Hioki en de HP die door het gebruik te maken van twee y assen wel te zien is maar de delta's zijn hierdoor nog goed te zien. Duidelijk is wel dat beide meters ongeveer dezelfde trend vertonen. De sub-optimale aansluiting van de Hioki maakt die data wat minder bruikbaar.

Hier dan de metingen van de LM399 referentie vs de 10V, op basis van deze data is weinig te zeggen.

Alle verbeterpunt op het gebied van meten, data verwerking, data presentatie en mogelijke circuit verbeterpunten hoor ik graag. Mocht je gewoon op zoek zijn naar een goede referentie voor je 4.5 digit multimeters dan is naar mijn mening de goedkopere AD584 gebaseerde referenties de betere keuze.

blackdog

Golden Member

Hi Tom, :-)

Als ik naar je schema kijk zie ik dat de zenerstroom direct uit de voeding komt.
Ook al zie je dat veel in allerlei schema's, het is toch een ongewenste situatie voor goede performance.

De Zenerstroom kan je beter uit de opamp uitgang laten komen voor de beste stabiliteit.
Denk dan aan ongeveer 2mA als je de weerstand bepaald voor deze stroom. (1K5)

Verder vermoed ik dat de opbouw van het printje niet optimaal is.
En dan heb ik het over hoe de stromen lopen voor de kachel, de zener en de gain weerstanden.
Dit zal met zorg moeten worden gedaan, want met een heel klein foutje in de printopbouw gaat de <1PPM/C van de LM399 het raam uit!

Het is bij preciesie schakelingen zo dat het is de praktijk ziets als dit is, en dit en dan en zo en ook dat nog moet goed zijn uitgevoerd voor maximale stabiliteit.
Een van de zaken niet doen betekend vaak een slechte uitkomst.

Groet,
Brma

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