В копилку конструктивно-технологических решенийМиниатюрный программируемый DCV/DCI/OHM калибратор. Создавался для поддержки давно уже витающей идеи о запуске комплекта транспортируемых мер между участниками радиокота.
Основные функции1) воспроизведение напряжения постоянного тока в 2-х диапазонах с верхними пределами 1,03 и 10,3 В и дискретностью 1 ppm;
2) воспроизведение силы постоянного тока в 4-х диапазонах с верхними пределами 10,3 мкА, 103 мкА, 1,03 мА, 10,3 мА и дискретностью 1 ppm;
3) воспроизведение активного сопротивления с 4-х точечной схемой подключения и номиналами 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм и 100 кОм;
4) мера отношения (линейности) напряжения в диапазоне 0...+10,4 В с верифицированной приведённой интегральной нелинейностью не выше 1,5 ppm.
Схема электрическая принципиальная и принцип работы В основе источника калиброванных напряжений (ИКН) неоднократно описанное на страницах форума типовое решение на 20-битном ЦАП AD5791, положительное опорное напряжение для которого формирует ИОН на базе LM399 с масштабным усилителем. Поскольку проект развивался в течении длительного времени, в самом начале избыточная партия LM399 была поставлена на электротренировку для последующего отбора по характеристикам. В итоге каждый чип получил наработку 45480 часов (чуть более 5 лет). Этого оказалось более чем достаточно, чтобы отбраковать заведомо неудачные экземпляры.
ИКН нагружен на делитель напряжения 1:10 из согласованной по ТКС цепочки металлофольговых резисторов. Таким образом формируются два диапазона напряжений +-1,03 В и +-10,3 В с высокой временной и температурной стабильностью. Выходной каскад - усилитель мощности - конфигурируется с помощью реле либо как повторитель при воспроизведении напряжения, либо как ИТУН для реализации функции воспроизведения силы тока. В последнем случае выбор требуемого диапазона осуществляется с помощью реле, подключающих в разрыв цепи тока тот или иной шунт, выполняющий одновременно роль калиброванного резистора для функции воспроизведения сопротивления.
Конструктивное исполнениеВсе основные узлы скомпонованы на одной миниатюрной печатной плате, к которой подключаются вторичные обмотки трансформатора питания, энкодер с блоком из 4-х программных кнопок и светодиодом режима, 2-строчный OLED индикатор и синфазный дроссель с выходом на клеммный блок лицевой панели. Все аналоговые узлы гальванически развязаны от устройства управления на МК и USB интерфейса.
Плата размещена в серийном приборном корпусе из фасонного алюминиевого профиля. Габаритные размеры ШхГхВ 160х165х44 мм. Задняя стенка служит одновременно радиатором для стабилизаторов питания аналоговой части прибора.
Лицевая панель и задняя стенка фрезеровались из листовых заготовок толщиной 2-2,4 мм.
Так как программированием ЧПУ в семье занимаюсь не только я, бывали и такие казусы
Было изготовлено два экземпляра калибратора (основной и резервный) для оперативной замены в случае выявления неисправностей.
Таковые действительно обнаружились при независимом тестировании. Спасибо коллеге за помощь в локализации и устранении.ТестированиеРазмах напряжения шума в диапазоне 0,1-10 Гц определялся как обычно по ГОСТ 18986.23 и ГОСТ 11.004:
Внутреннее сопротивление и ограничение тока в режиме DCV:
Интегральная нелинейность в режиме прямого программирования ЦАП (без калибровочного уравнения) рассчитывалась по Solartron 7081 со специфицированной INL< 0,2 ppm (фактически 0,1 ppm):
Точечные и интервальные оценки температурных коэффициентов (пока без охлаждения):
Оценка влияния на выходные параметры выдержки при повышенной, пониженной и нормальной температурах:
При "выпуске в свет" калибратору переданы размеры единиц, прослеживаемые через Yokogawa Rental & Lease Co. до национальных первичных эталонов Японии. Расчёт расширенной неопределённости приведу позднее, когда уточню вопрос по приложению к свидетельству об аккредитации: не понимаю, как они получили такие exp. uncert. для воспроизведения сопротивления 5730A.
ИсходникиВ папке гуглодиска выложены принципиальная схема, прошивка с исходниками на C, матмодели NX/STL для 3D-печати, герберы, чертёж и программы для сверления/фрезерования лицевой панели, краткая инструкция по эксплуатации:
https://drive.google.com/drive/folders/ ... share_link