Методика калибровки мультиметров

[abessv]

Пытаюсь собрать ИОН на LTZ1000, вопрос по печатной плате. Где-то в теме видел, что кто-то мельком объяснял назначение вот этих медных полигонов вокруг микросхемы. Можно поподробнее об их назначении, необходимом размере, как их считать? Спасибо.

Вложения

LTZ1000.jpg

(217.06 KiB) Скачиваний: 191

[Mickle]

Не нужны эти полигоны. Это Datron Instruments в 1987 году всех с толку сбила своими свастиками

[abessv]

Ну если свастика более-менее понятна зачем, но эти полигоны… Спасибо за ответ!

[Mickle]

Полигоны представляют собой приближение эквидистантной изотермической поверхности. Вместе с пазами они призваны минимизировать разность интенсивностей тепловых потоков вдоль дорожек от мест пайки LTZ. Все эти заморочки из-за коварных коваровых выводов последнего и высокой дифференциальной термоЭДС ковара по отношению к меди.
Это сейчас в CAE можно на раз сделать тепловой расчёт узла или тепловизором на плату посмотреть. Но 35 лет назад и то, и другое было весьма затруднительно, вот поэтому, наверное, и придумывали всякие чудеса.

[Alex Zp]

Жаль что Михаил сильно загружен и не выдаёт никаких статей...

[abessv]

Mickle писал(а):

Полигоны представляют собой приближение эквидистантной изотермической поверхности. Вместе с пазами они призваны минимизировать разность интенсивностей тепловых потоков вдоль дорожек от мест пайки LTZ. Все эти заморочки из-за коварных коваровых выводов последнего и высокой дифференциальной термоЭДС ковара по отношению к меди.
Это сейчас в CAE можно на раз сделать тепловой расчёт узла или тепловизором на плату посмотреть. Но 35 лет назад и то, и другое было весьма затруднительно, вот поэтому, наверное, и придумывали всякие чудеса.

То есть, правильно ли я понимаю - если не делать медные полигоны, то фашистская фрезеровка будет бесполезна? А нельзя ли сделать нечто подобное для компенсации термоЭДС LTZшки (высокопрофессиональный чертеж ниже) ?

Вложения

Ковар.jpg

(46.06 KiB) Скачиваний: 143

[Mickle]

Фрезеровка как раз полезна, т.к. снижает мощность, рассеиваемую подогревателем. Последнее, к примеру, критично при автономном питании ИОН.
Но в целом, и то, и другое, явно не стоят затрачиваемых на них усилий.

P.S. Последний раз у меня были вообще вот такие убогие PCB со спичечный коробок: viewtopic.php?f=52&t=187496
И ничего, работали так же, как и с вычурными свастиками

[abessv]

Mickle писал(а):

Фрезеровка как раз полезна, т.к. снижает мощность, рассеиваемую подогревателем. Последнее, к примеру, критично при автономном питании ИОН.
Но в целом, и то, и другое, явно не стоят затрачиваемых на них усилий.

P.S. Последний раз у меня были вообще вот такие убогие PCB со спичечный коробок: viewtopic.php?f=52&t=187496
И ничего, работали так же, как и с вычурными свастиками

А я все-таки поиграюсь, мало ли что выйдет . Просто у меня есть проволока коваровая D = 0.25 мм. Хочу сделать на печатной плате "островок", на котором будет расположена LTZшка. Этот островок будет соединен тонкими перемычками текстолита с основной платой (аналог свастики от Datron). А вот сама LTZшка будет соединена перемычками из ковара со всей остальной схемой. Как думаете - текстолитовые перемычки лучше пустить под коваровыми перемычками, или между ними, что коваровые перемычки пересекали пустое пространство (скрин внизу)?

Вложения

Annotation 2023-10-16 200126.jpg

(78.47 KiB) Скачиваний: 89

[Mickle]

Извините за оффтоп, но мне представляется, что подобного рода эксперименты предваряются постановкой цели или формулированием гипотезы.
Допустим, что будет изготовлен опытный образец с такими-то и сякими-то вырезами, перемычками и пр. А дальше что? Ведь для факторного эксперимента нужно задавать уровни этих факторов (с вырезом - без выреза, круглый - квадратный и т.п.), и уметь измерять отклик. Что будет являться откликом? Временная нестабильность выходного напряжения, температурная зависимость, время выхода на рабочий тепловой (или электрический) режим, что-то другое?

[abessv]

Ну конкретно для меня избавиться от температурной нестабильности, наверное, самый важный фактор. Поставить перемычки - это не просто какой-то домысел из головы, а применяемый у нас на предприятии способ борьбы с паразитной термо-ЭДС. Вы обозначили проблему: пара ковар-медь, и у меня сразу же возникло решение, которое, в действительности, может не сработать, но законам физики не противоречит, и я не думаю, что сделает хуже. Допустим, и лучше не сделает, но для меня электроника - это, скорее, творчество. А разработка печатных плат - искусство. Выпендриться из толпы, скажем так .

Цель для печатной платы - сделать всю разводку на одном слое. Задний слой - земля.
Вот что наворотил по поводу "островка":

Добавлено after 18 minutes 3 seconds:

постановкой цели или формулированием гипотезы

Цель: понижение влияния температуры на дрейф выходного напряжения LTZ за счет снижения паразитного эффекта Зеебека между коваровыми выводами микросхемы и медными дорожками. Гипотеза: образуется паразитная термопара ковар-медь. Теория: чтобы убрать паразитный источник ЭДС, нужно воткнуть точно такой же источник ЭДС навстречу нему. Как это сделать? В пару Ковар - Медь добавить третье звено: ковар - медь - ковар, в результате чего паразитные термопары друг друга компенсируют. А другой конец перемычки, где опять образуется пара ковар - медь, вынести на большое расстояние от самой подогреваемой LTZ, где температура более стабильна.

То есть я хочу "лечить" первопричину "болячки" - эффект Зеебека, а не городить костыли с перераспределением тепла. Вот и вся задумка.

Добавлено after 5 minutes 2 seconds:
Кстати, вопрос: а ведь, наверное, неспроста они сделали у LTZ1000 коваровые выводы, а не медные...

Вложения

Annotation 2023-10-16 203740.jpg

(80.26 KiB) Скачиваний: 69

[Mickle]

Самый простой и продуктивный способ минимизации остаточного ТКН модуля с LTZ1000 - введение дополнительного резистора последовательно со стабилитроном. Изменением номинала этого резистора можно добиться подстройки ТКН в небольших пределах (суб-ppm/°С). К примеру, начиная с древних калибраторов серий 4700 и 4800 Datron/Wavetek именно так и стала поступать. Для повышения ТТХ этот резистор включён в состав сборки (Vishay, выделена зелёным на фото). Номинал резистора фиксированный и выбран, очевидно, средним по больнице. Поэтому с целью более тонкой настройки введён дополнительный диодно-резисторный узел коррекции ТКН (выделен красным). Резистор в нём выбирался и запаивался на заводе по результатам испытания модуля в сборе в термокамере. Номинал резистора записывался на этикетке.

[MegaVolt1976]

abessv писал(а):

А нельзя ли сделать нечто подобное для компенсации термоЭДС LTZшки (высокопрофессиональный чертеж ниже) ?

Данное решение не рабочее даже с теоретической точки зрения. А с практической ещё и вредное за счёт добавления лишних переходов

Хотите что-то компенсировать обеспечьте одинаковую температуру контакта ковар плата для всех контактов и всё будет хорошо.

[haker_fox]

abessv

Прежде, чем что-то воплощать на практике или ставить эксперимент, нужно правильно и осмысленно сформулировать проблему. Собственно, а что хотим получить или что хотим решить?

В мире субпрецизионной техники, о которой пошла речь, неплохо бы сначала изучить документацию на несколько промышленных образцов. Затем, поставив цель эксперимента, тщательно его выполнить.

При этом нужно приготовиться к следующим требованиям: стабильная температура с возможностью её контроля, наличие специализированных измерительных кабелей с компенсацией термоэдс, наличие вольтметра с необходимой разрядность, возможно, и нановольтметра для измерения величин термоэдс. Я бы ещё задумался о наличие сканера (мультиплексора) для возможности измерения нескольких величин одним вольтметром. У Вас это есть?)

Моё мнение такое. Если задача чисто академическая, т.е. попробовать и сделать для себя какие-то выводы, то пишите описание эксперимента, и пробуйте. Если нужно построить рабочую конструкцию, то лучше пойти проторенным путём производителей промышленных измерительных приборов, и повторить одну из конструкций их ИОН.

[ZhuraYuk]

Mickle, подскажите пожалуйста по какому принципу расчитываются суммирующие резисторы для такой схемы. Те что по 1.8к 10 шт. Также интересует влияние ТКС этих же резисторов.
Схему нарисовал по вашим примерам. Пока без термокомпенсации.

[Mickle]

Скинул pdf-ку в личку, чтобы не засорять тему.

[ZhuraYuk]

Mickle писал(а):

В копилку опыта:
Немного усовершенствованная версия УНЧ с Ку=500000 для измерения амплитуды шума ИОН в диапазоне 0,1-10 Гц: в первом каскаде использован малошумящий сдвоенный ОУ по схеме усреднения, добавлена защита от перегрузки по входу, а так же светодиодный индикатор выхода первого каскада из линейного режима усиления.

Михаил изучаю ваш дизайн и появилось пару вопросов в процессе.
1. Входные и выходные раземы изолированы от корпуса, это сделано намерено?
2. На плате есть цепь которая разведена звездой, какая это цепь в схеме?
3. Корпус прибора соединен с общим проводом схемы? Как осуществляется экранирование схемы ?

[Mickle]

1. Да.
2. Общий (нулевой) проводник.
3. Да, корпус соединён с общим проводом.

На самом деле наиболее критичная проблема - не экранирование, а устранение в нулевом проводнике возвратного тока, обусловленного помехой общего вида. Этот ток вызывает падение напряжения на отрезке цепи нулевого проводника начиная от корпуса разъёма источника сигнала до центра звезды в самом усилителе. Падение напряжения, в свою очередь, формирует помеху нормального вида, попадающую на вход усилителя вместе с полезным сигналом.
Можно предложить как минимум два пути решения:
1) Использовать регистрирующий прибор (вольтметр, осциллограф) с батарейным питанием.
2) Подключать нулевой проводник оного не к разъёму усилителя, а к разъёму источника сигнала.

[bsw_m]

Компарируем 10кОм меры сопротивления, разработанные и изготовленные Михаилом. (измеряем соотношения сопротивлений мер):

Сами меры:


Температура мер была установлена на уровне 23 градуса.

Сопротивление меры №2 (относительно меры №1)

Отношение сопротивлений мер:


Предыдущие измерения мер, выполненные участниками форума:


Предварительный вывод, меры сопротивления совершенно не разъехались относительно друг друга, с 2020-го года, и показывают хорошую стабильность.
Следующий шаг - передача на них истинного значения сопротивления (калибровка).

Для любопытствующих протокол компарирования с прибора приложен в файле.

Вложения

Mickle 10kOhm standard resistors comparison.txt

(3.97 KiB) Скачиваний: 28

[bsw_m]

Случайно попались вот такие меры:

Гугл и яндекс про них ничего не знает. Меры не опломбированы и следов пломбировки тоже нет. Предполагаю, что это опытные образцы, производство которых так и не стартовало из-за развала СССР. Класс точности 0.0005% конечно внушает. (на самом деле, интересно, что от него осталось на сегодняшний день)

Внутренности:

Нижняя часть:

Сравнение с классическими Р3030

И просто случайно совпавшие красивые цифры(понятно, что этот прибор совершенно не годится для проверки этих мер, как впрочем, даже для оценки):

Чуть позже эти меры будут всесторонне исследованы и на них будет передана единица. И далее они будут использованы по прямому назначению - для калибровки мультиметров.

[local07]

Случайно попались вот такие меры:

Отличия.
Герметизация и заливка компаундом элемента, а также отсутствие отверстий в корпусе для потоков воздуха (исключительно для маслянного термостата???)
Ряд отличий в конструкции выточенного корпуса (впрочем, автомату пофик что фрезеровать).
Напрягает лишь наклеенный шильдик - в приличных мерах он был приклепан к корпусу и даже не на винтах. Впрочем, последние тенденции в действиях продаванов....
Ну и отсутствие значка Госстандарта. Однако, если оно еще не было вписано в Реестр, то объяснимо.

Однако! ОМЭС Р3030 к.т. 0,0005 есть в ОТ СИ 18445-99.
Корпус там только стандартный и документация идет по 3ПВ.424.015. Видно, что завод готовил ОТ, да и с ошибками. Да и с какого-то года 3ПВ изменилось на другое...

Например, в формуляре на Р3030 (отпечатанном VII-87г) и 3ПВ нет и такого к.т. тоже нетъ.
Видимо "новинка" появилась позже.