Измерения

Измеритель RLC-2

1 | Стр. 566 | 694

Подправлю самого себя, не все резисторы С2-29В имеют ТКС ±5 ppm/°C. ТКС идут по группам: В, Б, А, С, Д. Самый низкий ТКС у группы Д, у меня таких не нашлось, а нашел только группы А, а это ±25 ppm/°C.

Зато нашел у себя резистор(ы) с ТКС на прилагаемой из магазина бирке 15 ppm/°C:
MFR0W4; 1 kOhm; 0.1%; 0.25W; TC15; 250V.
Прогретый прибор RLC-2 измеряет этот резистор при температуре в комнате +25,8°C, как 1,0006 кОм. Вот этот резистор и погоняю при разных температурах.

 

Тот же резистор MFR0W4; 1 kOhm; 0.1%; 0.25W; TC15; 250V.
7:55 утра, темература воздуха 22°C, влажность 70,4%, атмосферное давление 741,4 мм рт. ст.
RLC-2, сразу после включения показал: 1,0003...1,0004 кОм, спустя 5...10...15 минут стабильно 1,0004 кОм.
Щ300, после включения: 1,0003...1,0004 кОм., спустя 10...15 минут 1,0004 кОм.

 

Для того, чтобы отделить враки эталона от вранья прибора, достаточно поместить эталон в термостат, т.е. зафиксировать его температуру. Ввиду отсутствия термостатов и камер тепла и холода у радиолюбителей, сделать это проще всего, поместив эталонный резистор в стакан с маслом. Масло нужно подогреть до температуры чуть выше максимальной окружающей среды. Термометры с ценой деления 0,1°C не такая уж и редкость, но ртутный медицинский не подойдёт, он "максимальный". В качестве эталона не стоит использовать резисторы МРХ и им подобные, у них резистивный слой упрятан глубоко "под шубу", в таком резисторе будет долго выравниваться температура и масло начнёт остывать быстрее, чем резистор, так что лучше применять что-то из семейства С2-29 или SMD. Эталонов нужно взять несколько, на каждый диапазон. Сравнив показания прибора при разной комнатной температуре (а зимой и на балконе) и стабильной температуре эталонов, получим "картину маслом" , на сколько стабильны показания прибора.

 

Тетраэдр: Для того, чтобы отделить враки эталона от вранья прибора, достаточно поместить эталон в термостат, т.е. зафиксировать его температуру.

Предложу другой вариант - подобрать эталонный резистор с нулевым, или близким к нулевому ТКС. Вчера перебрал кучу прецизионных резисторов, резисторы подключал к измерителю RLC-2, нагревал их самодельным термофеном до +120 градусов Цельсия, считал ТКС (ppm/°C) по формуле:
(((Rn-Rt)/Rn)/100)*1000 000.
Где Rn – сопротивление резистора в нормальных условиях (при +20 °C);
Rt – сопротивление резистора при +120 °C.

Вы знаете, можно найти резисторы с ТКС меньше 5 ppm/°C и даже на уровне 0...1 ppm/°C. Если сопротивление на индикаторе RLC-2 совсем не реагирует на нагрев до +120 градусов, тогда включал режим отладки (S4) и использовал в расчете не сопротивление, а бОльшие числа тока. Были резисторы, что ток совсем не реагировал на нагрев до +120 °C, эти я подписал, как 0 ppm/°C. Были такие, что ток изменялся всего на один младший разряд в числе 9ххх. У этих ТКС получался близко 1 ppm/°C.

Перебрал все свои резисторы типа MFR0W4, и некоторые из С2-29В 0,25 Вт. Они маленькие, и достаточно быстро нагреваются горячим воздухом (секунд 10).

 

АК: Предложу другой вариант

Так тоже можно, особенно, если есть из чего выбирать. Но масло выгоднее тем, что позволяет точнее контролировать температуру, выравниваются тепловые градиенты, большая инерционность за счёт теплоёмкости, и, соответственно, снижение требований к "эталону"
С другой стороны, те резисторы, которые под феном "не дрогнули" очень удобны в качестве калибровочных "стандартов", и желательно иметь такие на каждый диапазон. Интересно, какой процент из перебранных имел ТКС 0...1 ppm/°C? Чую, придётся лезть в закрома и перелопать в поисках бриллиантов кучи руды.

 

Я когда-то покупал резисторы MFR0W4 0,1% для RLC-2 в ответственные места, но так и не поставил их в прибор. Полный список резисторов с их ТКС составлю как ни будь в другой раз. А сейчас коротко, например, 5 резисторов MFR0W4 имеют такие ТКС (ppm/°C):
+3
+2
-5
+4
+0,5
Хуже всех по ТКС резисторы, из купленных мною MFR0W4 - на 10 кОм, 10 штук MFR0W4:
+8
+7
+14
+12
+8
+8
+7
+7
+6
+8
Сейчас из всех отобрал четыре резистора в преобразователь ток - напряжение:
100 Ом 0,1% (MFR0W4) ТКС 0 ppm/°C;
1 кОм 0,1% (MFR0W4) ТКС +0,5 ppm/°C;
9,88 кОм 0,1% (С2-29В), ТКС -0,7 ppm/°C;
100 кОм 0,1% (MFR0W4) два параллельно MFR0W4 по 200 кОм с противоположными по знаку ТКС, общий ТКС -6 ppm/°C.

Сейчас взял для сравнения два пятипроцентных резистора ОМЛТ-0,125, (ОСовские).
1,981 кОм, измеренный ТКС -10 ppm/°C;
2,001, измеренный ТКС +9,9 ppm/°C.

Еще, два штуки по 27 кОм, тоже пятипроцентные ОМЛТ-0,125:
+3,7 ppm/°C и - 3,7ppm/°C.
Вот оно что, оказывается можно даже из таких резисторов выбрать термостабильные, СССР для военки хорошие резисторы делал. Именно на таких резисторах (ОМЛТ-0,125, в основном 5%) собран мой RLC-2. (кроме токоизмерительных, туда я ставил набранные из С2-29В, но один токоизмерительный 100 кОм все же, вроде ОМЛТ-0,125, с буквой D - 0,5%). В усилители я подбирал пары резисторов с приблизительно одинаковым ТКС одинакового знака. Тогда грел паяльником. Сначала собрал прибор на первых попавшихся резисторах, потом улучшал его термостабильность, подбирая пары резисторов.

 

Не понравилось в моем предыдущем списке, что ТКС составного резистора 100 кОм аж -6 ppm/°C. Давай опять перебирать свои запасы, на этот раз полез в резисторы с 0,5% допуском и выбрал там ОМЛТ-0,125 100 кОм (измерено 100,17 кОм) с ТКС минус 1...2 ppm/°C. Этот резистор помечен черным маркером, значит, я его когда-то уже отбирал, но в прибор поставил другой. Вполне возможно, что в приборе стоит резистор не хуже по ТКС.

 

Теперь, имея четыре резистора практически с нулевым ТКС, я проверил, как уплывают показания прибора от его самопрогрева на диапазонах 2, 3, 4, 5, это те диапазоны, на которых не участвуют усилители на х10, ни на токе, ни на напряжении. Так вот, на диапазонах 3, 4 и 5 уход показаний сопротивления вверх был практически одинаковый и составил +0,02%, 0,03% и 0,03%.Отклонение показаний от самопрогрева на диапазоне 2, по резистору 100 Ом проверить не удалось. Показания стояли, на числе 100,0 Ом. Это потому, что в числе 100,0 единица младшего разряда составляет 0,1%, что в три раза больше, чем реальный уход показаний. Просто в числе 100,0 не хватает еще одного разряда, чтобы зафиксировать уход показаний.

Делаю заключение, если на трех диапазонах отклонение показаний при самопрогреве практически одинаково и одного знака (вверх), значит, вряд ли причиной являются токоизмерительные резисторы. Вскрываю прибор, подключаю к прибору резистор 1 кОм с практически нулевым ТКС, на индикаторе 999,1х Ом. Прижимаю палец к источнику опорного напряжения LM385 (а как вы уже знаете, температура моего пальца близко +32 °C). Показания сопротивления быстро поплыли вверх и остановились на 999,5х. Вот она причина температурной нестабильности! DWD был прав, на ИОНе не надо экономить.

 

АК: на ИОНе не надо экономить.

Осталось тут же их и перечислить для примера, подходящие, "не отходя от кассы".

 

А это кому что подходит по цене, а делитель напряжения сможем любой изгородить. ИОНы обсуждали недавно в этой теме, пролистайте немного назад. Знаю только, что у стабилизаторов шунтирующего типа на напряжение близко 1,2 В, ТКН по документации менее 20 ppm/°C не бывает (я не встречал).

 

А почему именно 1,2В? Какая разница, пусть будет 2,048, 2,5 или 3В,.Можно даже пятивольтовый REF195 воткнуть, подняв на десколько десятых +5В. Пересчитать резисторы делителя - пара пустяков, а дальше дело за малым - найти оные с близким к нулю или одинаковым ТКС.
Список ИОН на 2,5В есть в файле Ref.xls в описании моего варианта плат.

 
1 566 694