Advies over micro ohm meter

en huppekee layoutje is klaar. ik heb het schema aangepast. er zitten een paar chip sin dat linear spul die te moeilijk te pakken te krijgen zijn. ook de voeding heb ik verbeterd.

Ga je dat ook nog publiceren ?

Ik weet ook nog een application note van Analog Devices die simpel en heel gevoelig is: het ding meet microOhms.
Analog Devices AN306 µOhm meter

Een beetje hetzelfde principe: wisselstroombronnetje, 1mA, stuur dat door je Rx, die spanningsval over je Rx ga je met een zuivere instrumentatieopamp (de 2 eerste opamps) 100.000x versterken. Daarna volgt de truuc: een synchroondemodulator (das die AD630) die eigenlijk zeer correct het versterkte signaal dubbelzijdig gelijkricht. Daarna volgt een egalisatiefilter (2e deel IC2), een Sallen Key filter dat de gemiddelde eruit haalt.

Het toegepaste principe maakt ook korte metten met ruis, offsets en andere niet gecorreleerde fouten. Het kost wel wat meer dan de ICs uit de link die Pax gaf van Linear Technology, maar je hebt er dan ook wat voor.

Ik was al langer aan het denken eens een milli of micro ohmmeter te bouwen. Het ding output 1V per 15.7 milli ohm. Das 63.7mV bij 1 milli Ohm. En bij 63.7µV zit je op 1µOhm. En zo laag kan ik zeker meten met mn HP34401 multimeter.

Misschien maak ik er wel een stand alone van, maar dan heb ik een stuk van het ontwerp van Free nodig (dual slope ADC en bijbehorend display), daar ben ik nog niet zo in thuis.
Die input: een signaal van 10V sinus 1kHz en een weerstand van 10k maken de stroombron van 1mA. Dat moet ook heel stabiel zijn. Ik was al aan het denken van een Howlandstroombronnetje te bouwen met een AGC (automatic Gain Control) schakelingetje erbij, die de amplitude mooi constant houdt. Een AD 536 (RMS to DC convertor) zou daarbij van pas komen. Die meet amplitide en kan via een opamp de howland bijsturen.

We zijn weeral vertrokken, als ik eens Véééél tijd heb.

Hopelijk hebben jullie er wat aan.

@Pax: als je wat besteld bij DealExtreme, hoe gaat dat dan? Via PayPal? Leveren ze tot tegen de deur? Ik zou eigenlijk ook wel zo'n setje of 2 Kelvinclips kunnen gebruiken.

- - big bang - -

ik heb het complete schema bijna af ( met ingebouwde meter )
ik ga nog eerst eens dat analog devices ding bestuderen.

de AD oplossing kost wel ene pak meer .... die chips alleen al zitten boven de 50 dollar tesamen ...

in elk geval : mijn meetgedeelte is gebaseerd op een ICL7135

je kan tot 2 ohm meten. ( 1.9999 ohm )

met de analog devices oplossing zou je nog kleinere weerstanden halen maar dan kom je met kelvin oplossing ook al niet meer toe.

ik heb het ganse circuit herwerkt in thru-hole parts. komt op een dubbelzijdige printplaat ( shielding en guarding ... ) die in zo ene vero-achtig kastje komt.

4 bnc connectoren komen uit zodat je de kelvin probe van dealextreme er zo kan op aansluiten.

Aha, je bent nog wakker
Ja, het gevalletje kost wat meer dan, maar ik wil het misschien wel eens proberen (als ik eens tijd heb) Je kan hem ook ongevoeliger maken door de versterking te reduceren.

Wel potver...KLeurpOTlodEn, een ICL7135 of kameraadjes, waarom heb ik daar niet aan gedacht? Ik heb hier nog wel wat displaydrivers met ADC liggen denk ik. Zo simpel en efficient.

Ik wacht je projectje wel af Free.

Is dat zo dat je onder de milli Ohms bereiken ook al niet meer met Kelvinclips toekomt? Het ene paar stuurt stroom dus geen probleem, het andere paar meet kleine spanningkjes, dat zal dan wel afgeschermd moeten zijn maar soit.

Een milli Ohmmeter is een geweldig ding om bvb kortsluitingen op printen mee te vinden. Eens je zo gewerkt hebt wil je niet anders meer.

Ik heb al wel eens naar Pro apparaten aan het kijken geweest, zoals Agilent en Valhalla Scientific met een resolutie van 100n Ohm. Goodwill Instek heeft er ook een paar. Maar je valt je letterlijk een buil aan de prijs.

Voor dat geld koop ik dan liever een Keithley electrometer, wat ik ook nog graag zou hebben.

- - big bang - -

Op 9 december 2010 01:10:58 schreef big bang:
Voor dat geld koop ik dan liever een Keithley electrometer, wat ik ook nog graag zou hebben.

- - big bang - -

aaargh . zwijg me van electrometers. ik heb net een 617 gerepareerd. een of andere oen had hem verkeerd aangesloten (com aan grond gehangen en het ding zijn ingang laten zweven....

der staat wel op 30 plaatsen in de usersmanual dat je dat NOOIT mag doen bij een electrometer.

De halve versterker lag erdoor. (inclusief de eerste input transistor en die is uit unobtainium gemaakt....)

de lt1012 vervangen , de speciale hoogspanningstransistoren in de cascode vervangen en de 2n5906 vervangen ( die is echt uit unobtainium gemaakt ... een to76 met 6 poten.. een gepaarde jfet met een gatestroom in de femtoampere bereik ... ) zelfs het vet in je vingers schopt dat ding in de war. telkens als je aan dat bord komt kan je gans de santeboetiek afwassen met alcohol.

afregelen is een pest. deksel open , aan het potmetertje draaien , deksel dicht en 15 minuten wachten... de electrostatische lading opgewekt door de mechanische verplaatsing van het metalen deksel schopt dat ding in de war... als dat toestel open ligt is het voldoende dat je op 1 meter afstands eens diep zucht en het ding gaat al in overload op zijn laagste bereik ( nu overdrijf ik eens niet. dit ding is echt zo gevoelig dat beweging van luchtmoluculen over de input stage effectief gedetecteerd wordt. gans die boel is opgebouwd op teflon standoffs. de gate 'weerstand' ( om de voorspanning op de fet gate te zetten ) is 250 Giga ohm ... )

je kan met dat ding effectief electronen tellen als je wilt...

nu werkt ie weer terug.
mar we wijken af.

ik heb de icl7135 genomen omdat die een digit meer heeft dan de klassieke 7106 7107 , en slechts evenveel kost.

bovendien is de referentie extern en kan ik de zelfde referentie gebruiken om de ijkstroom te leveren. alles wordt dan relatief in dat systeem... om af te regelen is er 1 instelvijsje voor max scale.
je moet eerst de ingangen shorten en de boel op nul afregelen. ( null potmetertje : die is altijd aanwezig op het fontpanel )

dan sluit je een ijkweerstand aan van exact 1 ohm ( digikey heeft weerstandjes 1 ohm 0.01% ... zijn 4draad dingetjes ) die effe aan de probe hangen en 1 maal het dsiplay op 1.0000 zetten.

klaar. je kan meten tot op 0.1 millohm dan.

die 7135 is volop in productie en kost slechts 6 dollar. ( intersil maar ti en maxim hebben hem ook )

Dit is het soort posts waar je blij van wordt. Het lezen alleen al.
En Keithley heeft wel meer paradepaardjes op zijn palmares, das niet min.
Electrometers van die aard zijn bijzonder gevoelig. Ik denk wel als je hele fijne metingen aan het doen bent en er trekt een serieus onweer over (met bliksem) dat je het ook kan vergeten of in je Faradaykot kruipt. Hoe zit het trouwens in pro meetlabo's zoals bij jullie? Zijn die shielded?

Het doet me denken aan een héél gevoelig detectortje (maar dan voor magnetisme) dat ze eens in Elektor beshreven hebben. Het was in staat op een klein magneetje wat je gewoon wat beweegt op méters afstand het ding te laten satureren.

Soit, het ging over milli ohm meters hé.
Die ICL 7135 is mooi voor zoiets. Heel het ontwerp eigenlijk.
We zien wel. En ik zeg, als ik er eens aan toekom bouw ik die Analog Devices App note ook eens, misschien bouw ik ze allebei.

- - big bang - -

ik heb het analog devices gedoe eens bestudeerd. eignelijk is het het zelfste ssyteem als de linear oplossing.
bij analog devices gebruiken ze ene sinus en synchroon demodulator.

bij lt hebben ze een chopper opamp die een stroombron in en uitschakeld. het komt eigenlijk op het zelfste neer. de chopper opamp calibreert alle rotzoi weg tjdens de chopping stage , en sampelt dan een meetpunt. dit komt eigenlijk op het zelfde neer.

in de lt appnote verwijzen ze naar de service manual van ene hp meetapparaatr. ik heb die manual eens opgesnord. daar zit dus krak het zelfste in als ze doen bij analog devices.

het hoeft wel gezegd dat lt een goedkopere oplossing is en slechts milliohms meet. de a/d oplossing is gevoeliger en zal waarschijnlijk 1/10 milliohm halen. maar dan kom je in de problemen met de constructie van de meetprobe. je kelving clips gaan het niet meer halen en je gaat een probekop moetne maken met naalden .. de mechanische constructie wordt problematisch. ook de guarding van de signalen wordt problematisch.

ik ga het desing van Lt volgen en dat afwerken.
de boel wordt een dubbeklzijdige printplaat met langs de 'achterkant' 4 bnc stekkers en de displays. en langs de voorkant alle electronica.
zo hoef je alleen 4 gaten te boren voor de bnc en een gat voor de displays. en de boel kan achter de frontplaat.

alles kan met gewone 1% weerstanden gemaakt worden. ik heb het LT schema aangepast om van hun referenitecircuit af te zijn ( ik gebruik een andere referentiebron die makkelijker verkijgbaar is ) en ik gebruik ook gewone 4052 als analoge mux in plaats van hun switchcap multiplexer ( die is haast nergens in stock ) .

de enige 2 kritische componenten in het design zijn de integrator en nulling condensator rond de 7135. dit MOETEN filmcap (polystyreen) zijn. maar dat is ook gene probleem om te vinden.

ik ga de print maken zoals de andere apparaten it de 80-er jaren 'meetserie' van elektuur. zo kan ie in een gelijkaardig vero kastje ( bestaan die modelletjes eigenlijk nog ? )

Ik weet niet of Verokastjes nog verkrijgbaar zijn. Ik kan ze direct niet vinden.
Ik weet wel welke reeks je bedoelt van Elektuur, die met de functiegenerator/sweeper/spotsinusgenerator/frequentieteller en was daar geen burstgenerator ook niet bij.

- - big bang - -

Leuk verhaal Free, van die electronen teller

Lijkt me een leuk project. Ben benieuwd naar het resultaat. Zoiets zou ik ook best eens willen maken.

@BB:

Een milli Ohmmeter is een geweldig ding om bvb kortsluitingen op printen mee te vinden. Eens je zo gewerkt hebt wil je niet anders meer

Kan je dat toelichten. Ik kan me een terra ohm meter hier nog voorstellen omdat je dan zelfs de weerstand van een vette vinger bij wijze van spreken kunt meten. Een uOhm meter om een bijna onderbroken spoor te vinden of een slechte soldering kan ik nog iets bij voorstellen.

zo kan ie in een gelijkaardig vero kastje ( bestaan die modelletjes eigenlijk nog ? )

Als je snel bent kun je er bij Stuut en Bruin nog een paar scoren voordat ze dicht gaan.

Maak je je aangepast shema nog beschikbaar ? Groepsinkoop voor de PCB 's ? CO kitjes ? Oei ik sla weer 's op hol ....

Op 9 december 2010 23:23:48 schreef fred101:
Leuk verhaal Free, van die electronen teller
Lijkt me een leuk project. Ben benieuwd naar het resultaat. Zoiets zou ik ook best eens willen maken.

Elektronen aan het tellen: 1...2...3... 3.5 Huh? Weer een neutrino tussengesukkeld zeker of een proton met een minderwaardigheidscomplex...
Soit. Elektrometers zijn facinerende dingen. Als je heel summier een dingetje wil bouwen voor de lol, kijk dan hier eens. Tis simpel, maar kleine ladingen geven direct uitslag. Het staat er ergens in: het wrijven van een plastic pen tegen je haar op 2 feet afstand laat de naald uitslaan.

@BB: [...]
Kan je dat toelichten. Ik kan me een terra ohm meter hier nog voorstellen omdat je dan zelfs de weerstand van een vette vinger bij wijze van spreken kunt meten. Een uOhm meter om een bijna onderbroken spoor te vinden of een slechte soldering kan ik nog iets bij voorstellen.

Ik heb al eens printen moeten repareren waarvan de voeding tegen de grond wordt getrokken door iets wat kort ligt. Blijkbaar ligt het vertrekkende spoor kort tegen de massa, dat kan fysisch zijn (koper spoor kapot en tegen massa), maar meestal wat anders zoals een intern doorgeslagen IC dat zijn voedingspen laagohmig naar massa doorsluist. Een gewone ohmmeter tussen de lijn en massa vertelt ons bvb 0.1Ω , wat heb je daaraan want naargelang de lijn verder meten blijft dit hetzelfde.
Stel volgend vbv.

                     1         3
                     |         |
                |-----         | 
                |              |
voeding--X---------------------------------------------2 
                                      |
                                      |----------4
                                      |
                          5------------

Je hebt verbruikers 1...5 aan je voedingslijn hangen, (via een tros sporen op een multilayerprint met vias), dat kan vanalles zijn: weerstanden/ICs/caps etc. Stel, de kortsluiting naar massa zit in 4. Op het punt X zou je je voeding moeten kunnen loskoppelen of zien dat ze van geen invloed is. Dan begin je te meten met je milli ohm meter tussen massa en na X. De meter vertelt je de afstand naar de kortsluiting in weerstand. Zolang je verder schuift over het spoor en de weerstand daalt, kom je dichterbij. Neem je een verkeerde afslag naar bvb 2, dan gaat de weerstand terug omhoog omdat je weg naar 4 terug toeneemt. Op het punt met de laagste waarde zit je erop.
Op die manier ben je er heel snel achter waar je sluiting zit. Het kan ook een sluiting zijn naar een andere lijn: zelfde principe.
Hoeft geen sluiting te zijn, een laagohmig geval kan ook.

Het is ook handig om de lengte van een grote rol kabel te meten. Je meet bvb de aderweerstand van 1 m en daarna van de hele rol. Een deling en je weet bij benadering de lengte.
Motorwikkelingen/trafowikkelingen die zo heerlijk laagohmig kunnen zijn (met weinig inductie) kan je beter uit elkaar houden.

- - big bang - -

Been there, done that http://www.pa4tim.nl/?p=1669

Electrometers hebben niet alleen de mogelijkheid om ladingen(coulombs) te meten, ze hebben ook nog eens zeer gevoelige meetbereiken in DC stroom die een stuk onder de picoAmperes kunnen liggen, met femtoAmp (fA) en soms attoAmp (aA) als resolutie.
Gevoelige DC volt bereiken en meer van dat.

- - big bang - -

juist.
als je de schema's wilt zien van dergelijk ding : keithley heeft de service manual van hun 617 online staan inclusief de volledige schemas.

je zou het ding kunnen nabouwen. er zit alleen een lt1012 in gevolgd door een discreet opgewbouwde meetversterker ( die kan wel van +200 tot -200 volt leveren, maar je zou evengoed gelukkig kunnen zijn met ene kleinere range)

de enige pest in dat systeem is die input transistor (een 2n5906 die uit unobtainium gemaakt is) , de speciale reed relais en de weerstanden van 250 gigaohm ... en dan alles op teflon standofss bouwen en een half uur in de alcohol laten weken om alle vettige vingers te verwijderen.

als je niet wilt met die zotte dubbelfet werken kan je met een OPA112 ook nog wel iets doen. die zit in ene to100 en heeft zo een dubbelfet ingebakken. ( die opa wordt trouwens verkocht als 'electrometer-grade opamp' ).

maar we wijken weer af.

ik ga proberen het design van de milliohmmeter dit weekend af te ronden.

OK! Ik heb hem ondertussen gedownload. Moet ik nog eens bekijken.

- - big bang - -

Ik ga eens kijken wat het bereik van mijn philips DC uV meter is. Die kan in ieder geval tot 0,01nA meten en heeft ook een weerstandsbereik dat in ieder geval richting Terra ohms gaat. Enige kleinigheidje is dat hij nogal defect is. Maar ik heb ondertussen het manual in huis ( en morgen komt via Tidak er een tweede DC uV meter van Philips alleen werkt doe wel)

Op 10 december 2010 00:44:48 schreef free_electron:
ik ga proberen het design van de milliohmmeter dit weekend af te ronden.

Zijn jullie ook benieuwd naar het resultaat van free? (hint! hint!)

Die kan in ieder geval tot 0,01nA meten

Wow.. 62 ½ elektronen per microseconde...

Lijkt me lastig meten.

Gaaf, dan kan ik electronen tellen. Hoe bereken je dat en als we toch bezig zijn, hoe snel verpaatsen ze zich

http://nl.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8re

http://nl.wikipedia.org/wiki/Coulomb_(eenheid)

10^-6 × 0.01×10^-9 × 1C/1e = 62.4 (ruwweg 62½ )

Als we gaan rekenen met femto ampere en atto ampere kan je echt elektronen gaan tellen (zoals Free al aangaf).
1pA = 1000fA = 1000 000aA.

Dus een stroom van 1 aA(attoampere) = 6.2 electronen per seconde.

Geen wonder dat met geen benamingen geeft aan nog kleinere stromen, we zitten op de grenzen van de fysica.

- - big bang - -

Als we dat kunnen weet ik nog wel een leuk experiment. Net als dat 2 spleten experiment van young. De stroomdraad splitsen in twee en dan tellen hoeveel electronen er door elke afsplitsing gaan.

Nu ik er over denk (even filosofisch)wordt dat natuurlijk door de weerstand bepaald, die krijg je niet gelijk maar hoe zou dat bij dat twee spleten experiment zijn geweest. De Spleten zijn op fotoon nivo niet precies even groot en wie weet waar die fotonen nog meer weerstand van ondervinden. Is het zo, dat zo'n spleet op deeltjes nivo geen weerstand vormt voor de doorgaande deeltjes, maar voor de totale lichthoeveelheid wel een weerstand vormt en is dat voor electronen ook zo. Ondervindt elk electron dat een weerstand passeert evenveel weerstand of ondergaan de doorgaande uitverkorene geen weerstand maar de totale populatie "statistisch" wel.

(fred met een beetje foute interesse in quantum mechanica _{want dat is veel te hoog gegrepen qua wiskunde maar het fylosofische aspect is erg interessant}.)

Ik weet dat kicken niet geapprecieerd wordt. Maar ik vind het een interessant concept. Heeft iemand de plannen van Free_electron ooit gehad en heeft deze nog toevallig?