Термостабилизация измерительного прибора, Методы обеспечения термостабилизации Опции

[MegaVolt]

Очень интересно всё же чем это кончиться. И какие параметры всё же получиться получить в реальности

[iddqd2001]

Ну и реле желательно бистабильное, чтобы не подавать ток на катушку для удержания. Потому что в теории то на катушку подается постоянный ток, и он наводок давать не должен, но на деле на катушку реле поступает зашумленный сигнал, который дает наводки на сигнальную линию.

Наводки на коммутируемую цепь - наименьшая из возможных проблем, которая в случае применения экранированных реле решается автоматически. Но и герконовые COTO не без недостатков. Лично я наблюдал сильную деградацию контактов в COTO, которое раз в несколько секунд коммутировало 10 В ИОН на нагрузку 100 кОм. Может просто не повезло. С другой стороны, советский дистанционный переключатель РПС-(не помню какой) работал у меня во входной цепи прототипа 8,5-декадного вольтметра вполне удовлетворительно, не смотря на то, что у этого реле не нормируется термоЭДС и не гарантируется работа с микровольтными сигналами. Может просто повезло.

[Herz]

Очень интересно всё же чем это кончиться. И какие параметры всё же получиться получить в реальности

Я знаю. Но не буду говорить. Проходили...

[ЕшТ]

К сожалению, Herz скорее всего прав

И да, с одной стороны я попросил практических советов тип "что куда приклеивать", а с другой нет ТЗ, но меня вполне удовлетворят ответы из разряда "вот в том то измерительном приборе было сделано так-то" и описание. И ТЗ на кучу страниц мало что даст, там просто перечисление метрологических характеристик.

Грамотное ТЗ - уже ползадачи решает. А так можно задать ведерко и ящик прецизионных делителей, термостатов и прочего добра, а в итоге окажется что бюджета проекта и на ИОН не хватит. Один из таких вопросов - требуемое входное сопротивление. От этого параметра входная схема может быть совсем разной.

И да, даже славные "маркетологовые" делители и резисторы Vishay, с типовым ТКС 0.2 ppm/K на самом деле то совсем не 0.2 и даже иногда не 2ppm/K . Ладно бы это, так еще и ждать приходится по пол-года, вот все еще жду с февраля заказанные резисторы (0.1%, VHD и VHP20x серий, ничего специального даже).

И нужен именно мультиметр? Может достаточно вольтметра, тогда можно подумать над альтернативный подходом - сделать нуль-детектор и использовать прецизионный стабильный ЦАП в качестве эталона. Так сделано например в калибаторах 57хх серий.

З.ы. я с xDevs.com, раз уж ссылки на меня указали, можно спрашивать практические вопросы.

[khach]

Грамотное ТЗ - уже ползадачи решает.

Только ТЗ надо составлять не на прибор или экспериентальный образец, на на НИР или НИОКР. А такое ТЗ выглядит совсем по другому.
Слишком много тут неизвестных. И элементная база могла поменяться по сравнению с прототипами, и конструкция прецизионных делителей ( вплоть до отказа от резистивных делителй вообще, и перевода всего прибора на емкостные делители и соотвественно архитектуру МДМ).
Для моих задач достаточно повторить блок АЦП Keithley, но поскольку резистивных сборок отдельно не достать, их все равно прийдется разрабатывать или заказывать. А вот если кому надо доролнительную десятичную цифру получить, то тут уже чистый НИОКР.
Пока же самое дешевое решение- скупка дохлый мультиметров на аукционах и приведение их блока АЦП в божеское состояние.

[Noob_Student]

Испытал я сегодня свой первый макет по постоянному напряжению, на диапазоне без делителей и предусилителей все отлично. Я взял мультиметр, относительно которого я калибровался - 3458А, свой макет и подключил их обоих параллельно к калибратору П327. Расхождение показаний не превышало 1.2 ppm от показания + 0.4 ppm от диапазона за пару часов после калибровки относительно 3458А. У 3458А 5 выб/с, у моего правда 2 выб/сек. Разрешающие способности плюс минус одинаковы, ну в режиме без арифметического усреднения (если кто не знал, то 10 нВ разрешение в диапазоне до 1 В достигается у 3458А только путем усреднения 100 выборок с максимальной аппаратной точностью). Диапазон с предусилителем не смог проверить, так как потерял резюк нормальный для установления коэфф-та усиления :с Так что если в Мск у кого-либо есть SMD 0805 11 Ом с ТКС < 15 ppm, то я радостью выкуплю его, а то новый месяц ждать.
С делителями все печально, надо готовый покупать, а не из отдельных резюков собирать. А если и из отдельных, то с согласованные, с равным ТКС.
Но есть один трабл. Для создания частотно-компенсированного делителя применяют конденсаторы или индуктивности параллельно с резюками. Но! Кондюки имеют ужасные допуски, и коэф. деления по резюкам и по кондерам никогда не получится сделать равным. Т.е. их как бы вводят для избавления от частной зависимости коэфа деления, но в итоге все равно она (частотная зависимость) появляется по причине неравенства коэффа по пост току (по резюкам) и по переменке (по кондерам). Отдельно для переменки делать емкостной или индуктивный делитель? И вообще частотно-компенсированный делитель и для постоянки и для переменки мне не нрав, как работает - кондюки заряжаются до потенциала, а потом через огромные (по номиналу) резисторы разряжаются по сто лет, очень инерционная схема :с

[ЕшТ]

Какой-то сплошной поток мыслеформ получился, а не пост. Может лучше разделить котлет и мух, и сначала определиться с базовым построением, какие блоки, функции и диапазоны вообще нужны?

Реальная разрешающая способность стабильного и исправного 3458А на 10В диапазоне примерно равна +/-0.1ppm при часовом интервале, так что заявления об одинаковости стоит использовать аккуратно, либо же приводить график с циферками

В правильных приборах функционал разбит по модулям и каждый блок качественно делает свою задачу. Пытаться сделать разные вещи одной схемой в прецизионной технике редко заканчиваются хорошо. Для примера можно посмотреть на вольтметры переменного напряжения, где дизайн аттенюатора с частотной коррекцией - одна из главных трудностей. Там и коррекция, и фторопластовые печатные платы, керамика, герметичные фольговые резисторы и прочие радости. Можно посмотреть для примера на оный у Wavetek 4920M или в метрологическом термопреобразователе Fluke 792A. Схемы этих зверей и многих других той эры доступны онлайн, есть куда изучать долгими летними вечерами.

10нВ разрешение на диапазоне 1В по переменному напряжению тоже нужно?

[Noob_Student]

Какой-то сплошной поток мыслеформ получился, а не пост. Может лучше разделить котлет и мух, и сначала определиться с базовым построением, какие блоки, функции и диапазоны вообще нужны?

Реальная разрешающая способность стабильного и исправного 3458А на 10В диапазоне примерно равна +/-0.1ppm при часовом интервале, так что заявления об одинаковости стоит использовать аккуратно, либо же приводить график с циферками

В правильных приборах функционал разбит по модулям и каждый блок качественно делает свою задачу. Пытаться сделать разные вещи одной схемой в прецизионной технике редко заканчиваются хорошо. Для примера можно посмотреть на вольтметры переменного напряжения, где дизайн аттенюатора с частотной коррекцией - одна из главных трудностей. Там и коррекция, и фторопластовые печатные платы, керамика, герметичные фольговые резисторы и прочие радости. Можно посмотреть для примера на оный у Wavetek 4920M или в метрологическом термопреобразователе Fluke 792A. Схемы этих зверей и многих других той эры доступны онлайн, есть куда изучать долгими летними вечерами.

10нВ разрешение на диапазоне 1В по переменному напряжению тоже нужно?

Нет, 10 нВ разрешение не нужно, да и полагаю невозможно реализовать. Я согласен насчет разделения на отдельные модули. Спасибо за ссыль, прочитал, полезно, разве что элементная база за это время изменилась. Сори, что скомкано излагаю мысли, с работы ток к ночи прихожу) Измерение переменки пока не проектировал (ток НЧ, если с ним блок для постоянки справится). Планирую реализовать измерение АС методом субвыборок (эт когда по периоду много раз проходятся со сдвигом) и рандомных выборок для апериодичного сигнала. Т.е. всё численными методами в цифре. По поводу функций - нужно сделать мультиметр ACV, DCV, ACI, DCI по характеристикам как 3458А. ТЗ по сути это передранные с него хар-ки.
И да, спасибо Вам, и всем остальным, кто откликнулся То, что вы покидали действительно помогло мне продвинуться. Но это только начало пути)

[iddqd2001]

Как я понял, диапазон входного напряжения АЦП порядка 1 В. Если это действительно так, не получится даже близко подойти к характеристикам любого из известных 8,5-разрядников.
Кроме того, вызывает некоторое недоумение использование дифференциального входного делителя напряжения, а так же применение "SMD 0805 11 Ом с ТКС < 15 ppm" для задания коэффициента усиления предусилителя. Последнее в моём понимании никак не вяжется с бюджетом погрешности прибора "по характеристикам как 3458А".
Я думаю, начать следовало бы с определения типа/топологии/алгоритма АЦП, а так же количества оных.

Прикрепленные файлы

 DMMs_8.5_ADC.pdf ( 1.21 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 22

 

[MegaVolt]

"по характеристикам как 3458А".

Проблема в том что содрать АЦП даже при наличии схемы не получиться ибо там применяется хитрая заказная аналоговая микросхема о содержимом которой можно немного почитать в журнале который выше давали.

Т.е. пробовать сдирать можно что-то чья схема имеется полностью и не имеет заказных микросхем. Плюс грамотное применение современной элементной базы может дать выигрыш.

[Herz]

ИМХО, пока автор будет оперировать резюками и кондюками, ничего путного собрать из этого не получится...

[iddqd2001]

Полностью сдирать и не нужно. В первую очередь следует уточнить детали, о которых обычно умалчивают в патентах и публикациях: длительности циклов, задержки и т.п. А уж перенести логику АЦП на FPGA - дело техники.
Вот, к примеру, проект исследования Multislope II и III: http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthr...;extra=page%3D2. Загружая в Cyclone IV разные конфигурации, получают АЦП, эквивалентные таковым из мультиметров HP разных поколений, в том числе и 3458A.
Таких проектов (у китайцев) не один, и не два. Взять хотя бы из моей записной книжки:
http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=251040
http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=35246
http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=24619
Если же скорость преобразования не является критичным параметром, можно вообще не рассматривать multi-slope АЦП и остановиться на интеграторе с импульсной обратной связью. Тогда аналоговая и цифровые части АЦП становятся до безобразия простые. Вот упрощённая схема реально работавшего 8,5-декадного вольтметра, проект которого я когда-то описывал на радиокоте:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Noob_Student]

Как я понял, диапазон входного напряжения АЦП порядка 1 В. Если это действительно так, не получится даже близко подойти к характеристикам любого из известных 8,5-разрядников.
Кроме того, вызывает некоторое недоумение использование дифференциального входного делителя напряжения, а так же применение "SMD 0805 11 Ом с ТКС < 15 ppm" для задания коэффициента усиления предусилителя. Последнее в моём понимании никак не вяжется с бюджетом погрешности прибора "по характеристикам как 3458А".
Я думаю, начать следовало бы с определения типа/топологии/алгоритма АЦП, а так же количества оных.

да, диапазон входных напряжений АЦП +- 2.5 В. По поводу близко или далеко подойти к характеристикам 3458А - они не будут повторены один в один, я это понимаю. Так как DMM показывает максимальную точностью в режиме с "голым АЦП", без делителей и предусилителей. У тех 8.5 р-ных DMM это диапазон до 10 В, у меня до 2.5 В. Да, он не кратен 10, это вызывает ряд проблем, но в итоге можно просто сказать что диапазон с максимальной точностью оказался чуть сдвинут в область более малых напряжений. Резистор с ТКС <15 ppm я спрашиваю потому, что шанс, что такой окажется у кого либо больше, чем 0.2 ppm. В конечном приборе я не собираюсь такой использовать, поставлю стабильнее, мне сейчас для прототипа нужен, а то у меня только по 50 копеек китайские есть под рукой. Температура то у меня почти не меняется, для оценки характеристик вполне хватило бы. Вопрос с АЦП передо мной не стоит - я не собираюсь из дискретных компонентов собирать его. У меня ads1262 с 27 эффективными битами и диапазоном +- 2.5 В. У 3458А гибридная ИС, 28 эффективных бит при 10 В диапазона. Ради одного бита и диапазона я не буду дизайнить АЦП, это не входит в бюджет по трудозатратам. Вы же понимаете, что с первой итерации собирая из дискретных компонентов не получишь нужное АЦП, проще чип взять. Потому что гибридное АЦП это на год работы почти. Так что спасибо за материалы по АЦП, но это не входит в мои планы Есть второе АЦП, более высокоскоростное и менее точное, для большей скорости выборок чем может ads1262.
По поводу дифф. делителя - хочу сделать HI и LO дифференциальной парой для лучшего подавления помех, а обычный делитель несимметричный. Поэтому дифф. делитель. Да, знаю что HI и LO не делают диф парой, а я сделаю.

[iddqd2001]

Эх, то, что вы сейчас написали, следовало бы огласить в самом первом посте.
Ладно, умолкаю.

[Noob_Student]

Эх, то, что вы сейчас написали, следовало бы огласить в самом первом посте.
Ладно, умолкаю.

Но это в любом случае интересно, я обязательно изучу чтобы иметь представление о таких АЦП. Так что не переживайте, ваши старания не прошли зря