Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie wird eine hochgenaue (absolute) Spannungsreferenz hergestellt?


von Markus M. (adrock)


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Hi,

meine Frage ist ernst gemeint. Ich habe hier z.B. ein Tischmultimeter 
34401A mit 6 1/2 Stellen und lt. Spezifikation einer Genauigkeit für DC 
Spannung besser als 0.01% (je nach Spannungsbereich).

Ich hatte jetzt die irrwitzige Idee mal zu überprüfen wie genau das 
Gerät denn noch ist, habe aber dann festgestellt dass es garkeine 
"einfache" Spannungsreferenz (als IC) gibt, die eine derart gute 
absolute(!) Genauigkeit hat. Also z.B. 1.000000V ausgeben kann. Die 
besten integrierten Spannungsreferenzen die man so (bei Mouser) findet 
haben 0.02% Genauigkeit, z.B. ISL21090 oder ADR45xx.

Aber um nun Messgeräte wie das 34401A zu kalibrieren, müsste man ja 
genauere Referenzen haben. Wie wird sowas denn realisiert in einem 
Kalibrator? Auch wenn wiederum der Kalibrator kalibriert werden muss, 
irgendwo muss es ja eine "ultragenaue" Spannungsreferenz geben um mal 
einen Anfang zu haben.

Links sind willkommen.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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von Andrew T. (marsufant)


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@adrock:  PTB sagt dir was?

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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von Motopick (motopick)


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Markus M. schrieb:

> ... Also z.B. 1.000000V ausgeben kann.
> Links sind willkommen.

Steven Strogatz, Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order, 
Hyperion, 2003.

"The NIST standard for one volt is achieved by an array of 20,208 
Josephson junctions in series."

von Purzel H. (hacky)


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Die Referenz der Wahl waere LTZ1000, jetzt mit Nachfolger : ADR1000, die 
Spezialitaet dieser Referenzen : der TempCo von 0.05 ppm/K, resp 
0.2ppm/K und seine Anwendung ist auch in den zugehoerigen Application 
Note erklaert

Es hat in diesem Forum, speziell unter Analogtechnik Duzende Thread zu 
diesem Thema

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Markus M. schrieb:
> irgendwo muss es ja eine "ultragenaue" Spannungsreferenz geben um mal
> einen Anfang zu haben.

http://www.supracon.com/de/dc_josephson_spannungsnormal.html

von Markus M. (adrock)


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Danke für die Links.

Muss mich bei meiner Suche irgendwie vertippt haben, es gibt hier in der 
Tat einige Threads dazu.

Sorry!

von Motopick (motopick)


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Bradward B. schrieb:
> Ohne Kommentar (trau mich nicht):
> 
https://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Spannungsnormal/Spannungsnormal_Eigenbau.html

Es gibt da ja auch nichts auszusetzen.
Zur "Luftverdrahtung" im krassen Gegensatz war der Aufbau eines
Foristen hier. Da wurden die guten Praezisionswiderstaende mit
direkt am Gehaeuse abgebogenen Anschlussdraehten traktiert, um sie
in das zu knapp bemessene Layout zu zwaengen.

Meine Referenz ist auch "luftverdrahtet". Jedes Bauelement hat
noch die volle Laenge des Anschlussdrahts. Es brauchte auch nicht
viele davon. Ein Referenzelement, ein "handverlesener" FET und ein
Metallschichtwiderstand. Der FET arbeitet als Stromquelle, und
liefert einen Strom von genau 5.0000 mA durch das Referenzelement.

Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
aufwendige Spannungsteiler.

Die Aufbauzeit damals™: Ein Nachmittag.

Ein HP DVM wuerde ich damit nicht kalibrieren wollen. Fuer die
3 1/2 und 4 1/2 stelligen Werkstattgeraete reicht es aber allemal.
Und ein HP 3455 zeigt auch genau den Wert an, den ich damals auf dem
Geraet vermerkt hatte.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Motopick schrieb:
> Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
> sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
> aufwendige Spannungsteiler.

Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.

von Motopick (motopick)


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Manfred P. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
>> sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
>> aufwendige Spannungsteiler.
>
> Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.

Mit einer PWM wird u.a. bei Labornetzgeraeten die Ausgangsspannung
eingestellt.

von Michael B. (laberkopp)


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Manfred P. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
>> sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
>> aufwendige Spannungsteiler.
>
> Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.

Damit es dich trifft ?

So baut man das heute, damit nan genauer als 0.001% werden kann.

von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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Manfred P. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
>> sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
>> aufwendige Spannungsteiler.
>
> Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.

Die Dinger von Datron funktionieren soweit mir bekannt, aber genau so.
Macht auch irgendwie Sinn, weil Zeit sich genauer messen lässt, als 
Spannung.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Motopick schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> Motopick schrieb:
>>> Fuer Spannungen die kleiner als die Spannung des Referenzelements
>>> sind, benutzt man heute besser eine genau gesteuerte PWM als
>>> aufwendige Spannungsteiler.
>>
>> Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.
>
> Mit einer PWM wird u.a. bei Labornetzgeraeten die Ausgangsspannung
> eingestellt.

Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.

Ich würde das rumgezappel viele Schaltnetzteile am Ausgang noch nichtmal 
wiklich als DC bezeichnen. Und von Hochgenau sind die gängigen 
Labornetzteile sowas von weit weg...

von Motopick (motopick)


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Irgend W. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Mit einer PWM wird u.a. bei Labornetzgeraeten die Ausgangsspannung
>> eingestellt.
>
> Herr, bitte wirf Hirn vom Himmel.
>
> Ich würde das rumgezappel viele Schaltnetzteile am Ausgang noch nichtmal
> wiklich als DC bezeichnen. Und von Hochgenau sind die gängigen
> Labornetzteile sowas von weit weg...

Was SNTs damit zu tun haben, erschliesst sich mir nicht.

Einer der Hersteller solcher "Netzteile" ist u.a. Keysight.
Was bei denen in der Spezifikation steht, werden die Geraete auch
einhalten.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Wir hatten früher (1970+) im Labor eine Guildline Weston Cell Referenz:

https://www.radiomuseum.org/r/guildline_standard_cell_voltage_reference_9152t6.html

Die war auf sechs Stellen jährlich von NIST zertifiziert. Man beachte 
aber, daß man damit belastungsfrei umgehen muß, d.h. daß man mit extrem 
hohen Innenwiderstand uV Differenzial Voltmeter arbeiten muß, mit dem 
man eine elektronische einstellbare Labor Referenz w.z.B. Fluke 335 
vergleicht.

https://www.ase-museoedelpro.org/Museo_Edelpro/Catalogo/Overview/Instrumentation/Guildline_9152T6/Guidline_9152t6.pdf

https://www.pa4tim.nl/?p=2141

Da durfte kein Nicht-Fachmann ran. Eine, auch kurzzeitige Belastung 
würde schädliche Nachfolgen haben.

https://www.antiqueradios.com/forums/viewtopic.php?f=15&t=417737

: Bearbeitet durch User
von Markus E. (markus_e176)


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Purzel H. schrieb:
> Die Referenz der Wahl waere LTZ1000, jetzt mit Nachfolger : ADR1000

So wie ich das verstanden habe, ist die Absolutgenauigkeit der LTZ1000 
(oder Nachfolger) garnicht so gut (0,8%?). Aber die Langzeitstabilität 
und Temperaturabhängigkeit sind wahnsinnig gut. D.h. wenn das Teil 
einmal eingefahren (vorgealtert) und abgeglichen ist (da kommt dann die 
Rückführbarkeit in's Spiel, irgendwo am Anfang der Messkette steht z.B. 
ein Spannungsnormal der PTB oder vom NIST) und die Temperatur konstant 
gehalten wird, hat man recht verlässlich einen bekannten Wert.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Markus M.,

Markus M. schrieb:
> Hi,
>
> meine Frage ist ernst gemeint. Ich habe hier z.B. ein Tischmultimeter
> 34401A mit 6 1/2 Stellen und lt. Spezifikation einer Genauigkeit für DC
> Spannung besser als 0.01% (je nach Spannungsbereich).
>
> Ich hatte jetzt die irrwitzige Idee mal zu überprüfen wie genau das
> Gerät denn noch ist, habe aber dann festgestellt dass es garkeine
> "einfache" Spannungsreferenz (als IC) gibt, die eine derart gute
> absolute(!) Genauigkeit hat. Also z.B. 1.000000V ausgeben kann. Die

die Güte einer Spannungsreferenz besteht nicht darin, wie weit ihre 
abgegebene Spannung von einem Nominalwert von z.B. 1 Volt entfernt ist.

Es zählt, dass die Referenz langzeitdriftstabil ist und einen geringen 
Temperaturkoeffizient aufweist.

Dann reicht es für Kalibrations- und manchmal auch Justierzwecke von 
Multimetern aus, dass man einfach den abgegebenen Wert kennt.
Die Referenz sollte auch gerne eine geringe Ausgangsimpedanz haben, 
transporttolerant sein und wenn dann die Langzeitdrift charakterisierbar 
ist, am besten linear, dann ist enorm viel erreicht.

Die Bauteile, die solchen Ansprüchen genügen und mit denen Du in der 
Lage wärst, Dein 34401A zu kalibrieren oder zu justieren, brauchen dann 
allerdings noch eine mehr oder weniger teure Außenbeschaltung.

> besten integrierten Spannungsreferenzen die man so (bei Mouser) findet
> haben 0.02% Genauigkeit, z.B. ISL21090 oder ADR45xx.

Für den privaten Messtechnikfreund sind solche Produkte unter dem Aspekt 
von Langzeitstabilität und Temperaturkoeffizient uninteressant, wenn man 
schon ein sechseinhalbstelliges Multimeter wie das 34401A besitzt.

> Aber um nun Messgeräte wie das 34401A zu kalibrieren, müsste man ja
> genauere Referenzen haben. Wie wird sowas denn realisiert in einem
> Kalibrator?

Auch in einem Kalibrator befindet sich mindestens eine Referenz.

> Auch wenn wiederum der Kalibrator kalibriert werden muss,
> irgendwo muss es ja eine "ultragenaue" Spannungsreferenz geben um mal
> einen Anfang zu haben.

Es gibt bei der Bewahrung des Volts eine baumartige Hierarchie. An der 
Spitze steht das BIPM in Sèvres bei Paris, dann kommen die nationalen 
Kalibrierinstitute und darunter die kommerziellen nationalen 
Kalibrierlabore.

Der Anfang begann wohl mit der Benutzung von Weston-Normalelementen. Die 
waren stoßempfindlich, zeigten mit ca 40 ppm/K einen hohen TK konnten 
nur hochimpedant belastet werden und zeigten viel Temperaturhysterese.

Die nationalen Kalibrierinstitute haben sich mit Hilfe von 
Ringtauschaktionen ihre Einheiten verglichen.

Die klassischen nominellen 10 Volt wurden mit 10 in Reihe geschalteten 
Weston-Normalelementen realisiert, die natürlich elektrochemisch bedingt 
nur ca 10 x 1,018 Volt =~10,18 Volt liefern konnten.

Später kamen die elektronischen Normale, basierend auf vergrabenen 
Zenerdioden (LM199, LM399, LTZ1000, die neue ADR-Familie von Analog, mal 
als temperaturkompensierte Zener (1n82x), die fast alle mit 
Verstärkerschaltungen auf nominal 10 Volt gebracht werden müssen.

Stand der Technik ist aber das Josephson-Normal, das aber nicht 
transportfreundlich aufgebaut ist.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Ja, richtig, Der effektive Wert ist nicht so wichtig, dafuer aber dass 
er konstant ist. Dann kalibriert man den Wert der Referenz als 
7.11263924 V und ein Analog Wandler mit 24 Bit kann den spaeter einlesen 
unf mit irgendwas vergleichen., resp den als Referenzspannung verwenden.

Es macht keinen Sinn sich in 5.00000 V Referenzen festzubeissen, welche 
1000 Mal mehr rumeiern

Das Josephson Normal ... ist nicht wirklich praktisch. Eine eher 
theoretisch interessante Sache.

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Bradward B.,

Bradward B. schrieb:
> 
https://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Spannungsnormal/Spannungsnormal_Eigenbau.html

dieser Artikel ist in meinen Augen unterirdisch schlecht. Hier feiert 
sich der selbsternannte Prinz von Zalando.

> die Spannungsrefenzen sind ein bekannter Typ, der den fachkundigen Lesern
 > bekannt ist - die Nennung spart man sich.

Ja, bloss keine Geheimnisse preisgeben. Wird sich bei dem Alter des
Artikels wohl um eine LTZ1000 handeln.

> Das schöne an diesen Exemplaren ist, sie hat einen Date Code aus dem
> Jahr 1991, unbenutzt und richtig alt (so alt kaum erhältlich) - ein
> schönes Gefühl, so lange natürlich vorgealterte Exemplare zu bekommen.
> Die Kunst mit diesem Referenztyp ist nicht das "Kaufen", sondern danach
> das "richtig machen", hierüber finden sich im Internet viele, teils sehr > gute 
Diskussionen.

Und die sind auf eevblog zu finden. Der Prinz von Zalando hat es auch 
nur dort nachgelesen. Die Referenzschaltung für die LTZ1000 aus dem 
Datenblatt macht gerne mal Ärger...

> Eine weitere IC-Referenz, die beim Distributor derzeit schon für ca. 90
> Euro verkauft wird

Der Prinz hat hier höchstwahrscheinlich EUR 90,- für die Thaler-Referenz 
verbraten. Die Thaler-Referenz erlitt ein ähnliches Schicksal wie die 
"Fuchsfelgen" bei Porsche...

>richtig teuer im privaten Budget, besonders wenn man gleich zwanzig Stück davon 
kauft.

Geld durfte hier keine Rolle spielen. Zwanzig Stück sind nicht 
erforderlich.

> Eine 5V Hilfsreferenz innerhalb der Schaltung, auch da wird selektiert um > sich 
das Schönste auszusuchen.

> Am Rande erwäht: aus statistischer Sicht zeigt der Summenwert 4,99.549
> Volt entweder den Mittelwert der IC-Produktion,
> die absolute Abweichung des DMM oder beides vermischt, es ist aber nicht > so 
wichtig das zu ergründen.

Komplett sinnlos. Die Erzeugung von 5 Volt kann man billig und trotzdem 
stabil hinbekommen.

> zehn Stück PT100 in Serie geschaltet zu einem effektiven  PT1000
> Kosten: 14 Euro pro PT100 im Versandhandel

Ist die Referenz temperaturstabil aufgebaut, reicht ein 
Temperaturfühler.

> Premium Hersteller, Klasse max. 0,1 Grad bei Null Grad

Baut der Onkel nun ein Thermometer oder eine Spannungsreferenz?
Im Kontext von Spannungsreferenzen interessiert nicht die absolute 
Temperatur, sondern Temperaturdifferenzen.

> Die zu regelnde 10V Spannungsreferenz hat in Experimenten ermittelt einen
> Temperaturkoeffizienten von -9ppm/°C , wenn sie ohne Heizkammer betrieben
> ist. An sich gar nicht schlecht als Referenz, für ein Normal zu hoch.

Unklar, meint der Prinz nun seine Holzbox oder eine auf dem Referenz-IC 
integrierte Heizung?

Gemessen an meinen Erfahrungswerten mit höherwertigen Referenzen sind 
-9ppm/°C ein richtig schlechter Wert.
Hier ist etwas gewaltig schief gelaufen. Das spannendste für mich bei 
diesem Bauprojekt bestünde darin, den Grund dafür herauszufinden.

Bei korrekter Beschaltung ist insbesondere bei der LTZ1000 keine 
Extraheizung mehr erforderlich.

Der viel zu hohe TK kann auch aus der Verstärkungsschaltung von ca 7V 
auf 10V herrühren. Aber in Einzelanfertigung lässt sich das schnell 
heilen und es müssen keine edlen Vishay Folienwiderstände oder gar 
komplette Spannungsteiler sein.

Fazit
Nach dem Motto "viel hilft viel" hat sich da einer gewaltig in Unkosten 
gestürzt. Das Ziel wäre auch billiger und einfacher zu erreichen 
gewesen.
Nichtsdestotrotz ist ein gutes Gefühl, wenn man etwas gebaut hat, wo man 
weiß, dass man nur beste Komponenten verbaut hat.

Und die Fotos im Bericht des Prinzen sehen sehr lecker aus - wie aus 
einem Prospekt für Audiofoole.

: Bearbeitet durch User
von Chris K. (kathe)


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Du wirst Jahre dafür brauchen. Es geht auch um Wiederholgenauigkeit , 
Stabilität, Vergleich mit anderen Normalen .... .

von Peter M. (r2d3)


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Chris K. schrieb:
> Du wirst Jahre dafür brauchen.

Natürlich, bei der langen unnötigen Einkaufsliste.
Mal abgesehen davon, ist die Beschaffung von 
Vishay-Präzisionsfolienwiderständen kein Problem. Geduld ist allerdings 
erforderlich.

> Es geht auch um Wiederholgenauigkeit ,
> Stabilität, Vergleich mit anderen Normalen .... .

Wiederholgenauigkeit?
Geht es um eine CNC-Fräse oder um eine Spannungsreferenz?
Bist Du der Prinz von Zalando?

von Gerhard H. (ghf)


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Purzel H. schrieb:
> Die Referenz der Wahl waere LTZ1000, jetzt mit Nachfolger : ADR1000, die
> Spezialitaet dieser Referenzen : der TempCo von 0.05 ppm/K, resp
> 0.2ppm/K und seine Anwendung ist auch in den zugehoerigen Application
> Note erklaert

Ich glaube, die ist auch in den 8.5-stelligen Digitalvoltmetern
hp??48 oder -58. Reinlöten und passt ist aber nicht.
Wir hatten das Dings auch in unseren Wafertestern. Aber wenn man
die Platine auch nur ein bisschen verbiegt, dann stimmt nix mehr.

Ich hatte mal ein Weston-Element geerbt. Es stört mich sehr, dass
ich nicht mehr weiss wo das abgeblieben ist. Bei dem, was da
drinnen war.... Quecksilber war da eher eine harmlose Komponente.

> Es hat in diesem Forum, speziell unter Analogtechnik Dutzende Threads
> zu diesem Thema

.. oder auf eevblog.com in der Abteilung voltnuts.
Ich glaube, da steht ein jährliches birds-of-a-feather-meeting
in Stuttgart an.

Gruß, Gerhard

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Richard hat eine eigene Abteilung dazu:

https://www.richis-lab.de/REF00.htm

von Markus M. (adrock)


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Peter M. schrieb:
> die Güte einer Spannungsreferenz besteht nicht darin, wie weit ihre
> abgegebene Spannung von einem Nominalwert von z.B. 1 Volt entfernt ist.
>
> Es zählt, dass die Referenz langzeitdriftstabil ist und einen geringen
> Temperaturkoeffizient aufweist.

Ja, aber dennoch muss man ja auch den Absolutwert mit der geforderten 
Genauigkeit einmal gemessen haben, um sie dann als Referenz auch 
verwenden zu können.

> Es gibt bei der Bewahrung des Volts eine baumartige Hierarchie. An der
> Spitze steht das BIPM in Sèvres bei Paris, dann kommen die nationalen
> Kalibrierinstitute und darunter die kommerziellen nationalen
> Kalibrierlabore.

Danke, diese Antwort geht genau in die Richtung was ich gemeint hatte, 
dass es ja irgendwo mal einen "Anfang" geben muss, der als absolute 
Referenz dienen kann.

> Stand der Technik ist aber das Josephson-Normal, das aber nicht
> transportfreundlich aufgebaut ist.

Ja, das sieht schon recht aufwändig aus:

http://www.supracon.com/de/dc_komponenten.html

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Motopick schrieb:
> Meine Referenz ist auch "luftverdrahtet". Jedes Bauelement hat
> noch die volle Laenge des Anschlussdrahts. Es brauchte auch nicht
> viele davon. Ein Referenzelement, ein "handverlesener" FET und ein
> Metallschichtwiderstand. Der FET arbeitet als Stromquelle, und
> liefert einen Strom von genau 5.0000 mA durch das Referenzelement.

Würdest du uns/mir mehr verraten, oder ist das dein Geheimnis?
Ich bin gespannt.

73
Wilhelm

von Motopick (motopick)


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Wilhelm S. schrieb:

> Würdest du uns/mir mehr verraten, oder ist das dein Geheimnis?
> Ich bin gespannt.
>
> 73
> Wilhelm

Das Referenzelement ist eine SZY23, der FET ein "handverlesener"
KP303E, und dann findet sich noch ein Metallschichtwiderstand.
Das Aufwendigste war den KP303E aus einer wirklich groessren
Menge zu finden, der der Stromquelle zu einem Strom von 5.0000 mA
verhalf. Es fand sich tatsaechlich Einer. :)

Das Ganze ist mittlerweile 37 Jahre gealtert. Sollte also mittlerweile
hinreichend stabil sein.

Der minimale Lastwiderstand den diese einfache Konstruktion ohne
Genauigkeitsverlust treiben kann, liegt bei 2.5 MOhm.
Eine Stromreferenz (5.0000 mA) gab es quasi gratis on Top.

Besonders schlau waere es seinerzeit™ gewesen, zwei SZY23 in Reihe
zu schalten. Dann koennte man den "magischen" 10.00000 V Wert
einfach per PWM erzeugen. Beim naechstenmal...

P.S.:
Fuer die Messungen wurden die DVM/Multimeter aus Erfurt benutzt.
Die Angaben beziehen sich also auf die Genauigkeit dieser recht
genauen Geraete. :)

Ein dreistelliges DVM fuer den "Privatgebrauch" mit einem C520D
(0.1 V, 1 V, 10 V, 100 V) entstand gleichfalls. Die Spannungsteiler
waren mit hydrophobierten Widerstaenden aufgebaut, und es liess sich
problemlos gegen die wesentlich genaueren DVM kalibrieren.
Es musste seit dem auch nicht nachkalibriert werden...

: Bearbeitet durch User
von Darius (dariusd)


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Hallo

Peter M. schrieb:
> Es gibt bei der Bewahrung des Volts eine baumartige Hierarchie. An der
> Spitze steht das BIPM in Sèvres bei Paris, dann kommen die nationalen
> Kalibrierinstitute und darunter die kommerziellen nationalen
> Kalibrierlabore.

Danke für die vorbildmäßige Zusammenfassung in eigenen Worten hier im 
Thread - so (und nur so) geht Forum.
Ist dir (Link) bekannt, warum das BIPM an der Spitze steht, gibt es 
dafür technische (und indirekt finanzielle) Gründe?

Verwenden die dann so ein Josephson-Normal?
Scheint ja technisch schon herausfordernd zu sein - leider findet man 
dort https://de.wikipedia.org/wiki/Josephson-Effekt vorrangig schwer 
verständliche Theorie und noch mehr unverständliche ;-) Mathematik und 
nur wenige Worte zu technischen Realisierung.
Das wenige deutet aber auf hohe Kosten und einen hohen Bedarf an 
absoluten Fachleuten und externen Zulieferern, die man auch nicht an 
jeder Ecke findet, hin...

Was verwenden als technische Referenz (was für physikalische Normale, 
welche Technik, evtl. welche Widerstände und ICs als echte Bauteile) die 
offiziellen, nicht produzierenden Etagen darunter?
Was wird wahrscheinlich (eventuell sogar bekannt oder aus eigener 
Erfahrung sehr zu vermuten) von Herstellern wie HP, Rhode & Schwarz usw. 
(bzw. deren Nachfolgern, die Namen und Besitzer wechseln da ja im 
Halbjahrestakt), verwendet?

Wo wird im technischen Umfeld außerhalb der Forschung; Hochschullehre 
und absoluten Nischenanwendungen wirklich die sechste Nachkommastelle 
zuverlässig und genau bei einer Spannungsmessung benötigt?

Was ist (und wo) wirklich notwendig und was ist ehrlicherweise nur 
"Schwanzvergleich" und "Ich (wir als Fa.) haben den größeren und mehr 
Geld...".
Der Ferrari, die Rolex und die Yacht des Ingenieurs und der 
Highendmessgeräteherstellers mag ja manchmal etwas anders aussehen...

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Motopick schrieb:
> Das Referenzelement ist eine SZY23, der FET ein "handverlesener"
> KP303E,

Ach Du Literpott ... Heiteck aus der Zone und vom Russen.
https://www.richis-lab.de/REF18.htm
https://www.richis-lab.de/REF15.htm
https://www.shotech.de/media/products/KP303.pdf

--------

Was ist eigentlich aus den ZTX312 geworden?

von Motopick (motopick)


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Darius schrieb:
> Hallo
Hallo!

> Peter M. schrieb:
>> Es gibt bei der Bewahrung des Volts eine baumartige Hierarchie. An der
>> Spitze steht das BIPM in Sèvres bei Paris, ...
> Danke für die vorbildmäßige Zusammenfassung in eigenen Worten hier im
> Thread - so (und nur so) geht Forum.
> Ist dir (Link) bekannt, warum das BIPM an der Spitze steht, gibt es
> dafür technische (und indirekt finanzielle) Gründe?

Ein absolutes "1.00000... V" braucht "20,208 Josephson junctions".
Die einzelne Spannung wird durch quantenmechanische Effekte :)
determiniert. Insoweit steht also kein Normal dem anderen Normal
in etwas nach. Die Absolutwerte zweier solcher Normale sind exakt
gleich.

> Verwenden die dann so ein Josephson-Normal?

Ja.

> Scheint ja technisch schon herausfordernd zu sein - leider findet man
> dort https://de.wikipedia.org/wiki/Josephson-Effekt vorrangig schwer
> verständliche Theorie und noch mehr unverständliche ;-) Mathematik und
> nur wenige Worte zu technischen Realisierung.
> Das wenige deutet aber auf hohe Kosten und einen hohen Bedarf an
> absoluten Fachleuten und externen Zulieferern, die man auch nicht an
> jeder Ecke findet, hin...

Ja.

Wenn es nicht um Spannungen sondern um Zeiten und damit respektive
genaue Frequenzen geht, dann wird auch schon mal ein Wasserstoff
Maser eingesetzt. Der ist nicht so aufwandig und passt in einen
halben 19" Schrank. Und ist fast so gut wie das primaere Normal.

> Wo wird im technischen Umfeld außerhalb der Forschung; Hochschullehre
> und absoluten Nischenanwendungen wirklich die sechste Nachkommastelle
> zuverlässig und genau bei einer Spannungsmessung benötigt?

Ein gebrauchtes HP3458 gab es mal fuer 7200 Euro.
Das hat 8 1/2 Stellen. Das fand ich nicht zu teuer dafuer.

> Was ist (und wo) wirklich notwendig und was ist ehrlicherweise nur
> "Schwanzvergleich" und "Ich (wir als Fa.) haben den größeren und mehr
> Geld...".

Mir hat mein einfacher Eigenbau, 37 Jahre ganz ohne solche Ansprueche
gute Dienste geleistet. Wer mehr Bedarf hat, wird den mit entsprechend
aufwendigerer Technik wohl zu bewaeltigen wissen.
Es kommt eben auf den Bedarf an absoluter Genauigkeit an.

von Motopick (motopick)


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Manfred P. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Das Referenzelement ist eine SZY23, der FET ein "handverlesener"
>> KP303E,
>
> Ach Du Literpott ... Heiteck aus der Zone und vom Russen.
> https://www.richis-lab.de/REF18.htm
> https://www.richis-lab.de/REF15.htm
> https://www.shotech.de/media/products/KP303.pdf

Auch im gelobten Westen wird der Kaffee nur mit Wasser gekocht.
Ganz normales Wasser! :)

> Was ist eigentlich aus den ZTX312 geworden?

Die schalten fix vor sich hin. Das muessen sie auch wenn es
gut funktionieren sollen. Nochmal ein Danke. :)

Das mit der PWM hast du hoffentlich nochmal durchdacht...

Hast du dir auch schon mal eine Referenz selbst gebaut?
An einem Nachmittag? Gluecklicherweise hatte ich kein Datenblatt
mit der eher "umfaenglichen" Beschaltung. Bekannt waren mir nur die
5.0 mA.

Edith:
Die KP303E sind den BF245C etwa vergleichbar.
Bonuspunkt fuer die KP303E ist aber, dass hermetisch schliessende
Metallgehaeuse.

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


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Darius schrieb:
> Was verwenden als technische Referenz (was für physikalische Normale,
> welche Technik, evtl. welche Widerstände und ICs als echte Bauteile) die
> offiziellen, nicht produzierenden Etagen darunter?

https://eu.flukecal.com/de/products/electrical-calibration/electrical-standards/dc-referenz-und-transfernormale-732c-und-734c?quicktabs_product_details=2

https://eu.flukecal.com/de/products/electrical-calibration/electrical-standards/widerstandsnormale-742a

Das lässt man dann regelmäßig auf 1ppm oder kleiner kalibrieren, nach 
ein paar Jahren hat man dann die notwendige Historie (Alterungsverlauf) 
und darf dann ggf auch sein Unsicherheitsbudget im QSH anpassen.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Darius,

Darius schrieb:
> Hallo
>
> Peter M. schrieb:
>> Es gibt bei der Bewahrung des Volts eine baumartige Hierarchie. An der
>> Spitze steht das BIPM in Sèvres bei Paris, dann kommen die nationalen
>> Kalibrierinstitute und darunter die kommerziellen nationalen
>> Kalibrierlabore.
>
> Danke für die vorbildmäßige Zusammenfassung in eigenen Worten hier im
> Thread - so (und nur so) geht Forum.
> Ist dir (Link) bekannt, warum das BIPM an der Spitze steht, gibt es
> dafür technische (und indirekt finanzielle) Gründe?

Ja, geh' bitte einfach auf die Startseite des BIPM. Du brauchst auch 
nicht französisch sprechen zu können.

> Verwenden die dann so ein Josephson-Normal?

Keine Ahnung.

> Was verwenden als technische Referenz (was für physikalische Normale,
> welche Technik, evtl. welche Widerstände und ICs als echte Bauteile) die
> offiziellen, nicht produzierenden Etagen darunter?
> Was wird wahrscheinlich (eventuell sogar bekannt oder aus eigener
> Erfahrung sehr zu vermuten) von Herstellern wie HP, Rhode & Schwarz usw.
> (bzw. deren Nachfolgern, die Namen und Besitzer wechseln da ja im
> Halbjahrestakt), verwendet?

In gefühlt 99,5% der Fälle werden Standardkomponenten aus der Zeit der 
Entwicklung der Geräte verwendet.
Lies' einfach mal in die Metrologie-Kategorie des eevblog-Forums ein.
Auch die Suchfunktion dieses Forums liefert einiges zu Tage.
Die meisten Beiträge hier findest Du von den Foristen "branadic" und 
"anja".
Es ist inhaltlich nicht alles wertvoll, aber Du findest immer auch Links 
zu interessanten Grundlagendokumenten, Application Notes der 
IC-Hersteller und anderes.

> Wo wird im technischen Umfeld außerhalb der Forschung; Hochschullehre
> und absoluten Nischenanwendungen wirklich die sechste Nachkommastelle
> zuverlässig und genau bei einer Spannungsmessung benötigt?

Höchste Spannungskonstanz benötigt z.B. die Massenspektroskopie.

> Was ist (und wo) wirklich notwendig

Die Frage ist mir zu unspezifisch gestellt, ich antworte hier mit "42".

: Bearbeitet durch User
von Guido B. (guido-b)


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Darius schrieb:
> Wo wird im technischen Umfeld außerhalb der Forschung; Hochschullehre
> und absoluten Nischenanwendungen wirklich die sechste Nachkommastelle
> zuverlässig und genau bei einer Spannungsmessung benötigt?

Du musst dir die Rückführung der Kalibrierung anschauen. Es fängt
in der Firma an und endet hier bei der PTB. In jedem Schritt wird
etwa ein Faktor 10 benötigt um ein Gerät zu kalibrieren.

In der Firma wird also z.B. 0,1 % Abweichung benötigt, dann muss in
der Firma die Kalibrierung der Geräte sicherlich schon auf 0,01 %
gewährleistet sein. Die Kontrollgeräte müssen im Kalibrierlabor
bestehen, das dann auf 0,001 % Abweichung ausgerüstet sein muss.

Am Ende steht die PTB, und da ist der Anspruch dann wirklich gewaltig.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Motopick schrieb:
> Ein absolutes "1.00000... V" braucht "20,208 Josephson junctions".

Wenn das so im Internet steht .. Warum nennt denn die PTB abweichende 
Zahlen:

https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt2/fb-24/ag-243/1-v-schaltungen-243.html

Wenn ich bei der PTB weiter stochere, finde ich eine Info zu 
transportablen Josephson-Normalen, scheint also noch immer das 
offizielle Normal zu sein.

Motopick schrieb:
> Hast du dir auch schon mal eine Referenz selbst gebaut?

Das gibt für mich keinen Sinn, weil ich sie nicht überprüfen kann. Mein 
Meßtechnik-Kontakt der PTB liegt vermutlich schon unter der Erde, früher 
war ich öfter dort.

Gelegentlich gucke ich mehrere DMMs parallel an, solange keines 
ausreisst, wird das passen. Um mal zu gucken, habe ich einen AD584, aber 
keinem Grund, dem mehr als meinen Fluke, HP oder Prema zu vertrauen.

von Motopick (motopick)


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Manfred P. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Ein absolutes "1.00000... V" braucht "20,208 Josephson junctions".
>
> Wenn das so im Internet steht .. Warum nennt denn die PTB abweichende
> Zahlen:
>
> 
https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt2/fb-24/ag-243/1-v-schaltungen-243.html

Als sorgfaeltiger Mensch, habe ich ebenfalls versucht, dieses Zitat
zu pruefen. Auch die dem Zitat zugrundeliegende Referenz habe ich
daraufhin einmal durchgesehen. Mal sehen was die Wikipedianer mit
meinem Kommentar anfangen. :)

Man kann dem Internetz halt wirklich nichts glauben.
Eine Publikation des NIST selbst, nennt auch abweichende Zahlen.

Was aber am eigentlichen grundsaetzlichen Sachverhalt nichts aendert.
Die von Josephson junctions erzeugten Spannungen sind absolut.
Es gibt also keine schlechten oder guten Exemplare.

> Wenn ich bei der PTB weiter stochere, finde ich eine Info zu
> transportablen Josephson-Normalen, scheint also noch immer das
> offizielle Normal zu se

Ja, wie auch immer. Es muss ja nicht 10.0000 V herauskommen.

> Motopick schrieb:
>> Hast du dir auch schon mal eine Referenz selbst gebaut?
>
> Das gibt für mich keinen Sinn, weil ich sie nicht überprüfen kann. Mein
> Meßtechnik-Kontakt der PTB liegt vermutlich schon unter der Erde, früher
> war ich öfter dort.

Nun ja, ich habe seinerzeit™ die Gelegenheit genutzt.
Es war ja auch wenig aufwendig. :)
Die Genauigkeit ist immerhin deutlich besser, als uebliche einfache
Labor- und Werkstattinstrumente bieten koennen.
Und nach der PTB haette ich lange rufen koennen...

> Gelegentlich gucke ich mehrere DMMs parallel an, solange keines
> ausreisst, wird das passen. Um mal zu gucken, habe ich einen AD584, aber
> keinem Grund, dem mehr als meinen Fluke, HP oder Prema zu vertrauen.

Diese Option stand seinerzeit™ im Heimlabor nicht zur Verfuegung.
Genau diese Luecke fuellte die Referenz.
Mir ist mittlerweile ein HP3455 zugelaufen. Das eignet sich dafuer
recht gut. Ein HP3797 mit DVM hatte ich schon ein paar Jahre laenger.
Das ist nun nochmal deutlich unhandlicher. Ausser man will wirklich
an vielen Stellen messen. Das geht damit dann wunderbar.

von Gerhard H. (ghf)


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Motopick schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> Motopick schrieb:
>>> Ein absolutes "1.00000... V" braucht "20,208 Josephson junctions".
>>
>> Wenn das so im Internet steht .. Warum nennt denn die PTB abweichende
>> Zahlen:
>>
>>
> 
https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt2/fb-24/ag-243/1-v-schaltungen-243.html
>
> Als sorgfaeltiger Mensch, habe ich ebenfalls versucht, dieses Zitat
> zu pruefen. Auch die dem Zitat zugrundeliegende Referenz habe ich
> daraufhin einmal durchgesehen. Mal sehen was die Wikipedianer mit
> meinem Kommentar anfangen. :)
>
> Man kann dem Internetz halt wirklich nichts glauben.

Oh, wie selbstbezüglich!!!!!

> Eine Publikation des NIST selbst, nennt auch abweichende Zahlen.
>
> Was aber am eigentlichen grundsaetzlichen Sachverhalt nichts aendert.
> Die von Josephson junctions erzeugten Spannungen sind absolut.
> Es gibt also keine schlechten oder guten Exemplare.

Völliger Schwachsinn. Die DC-Spannung ist abhängig von einer
Mikrowellen-Frequenz und Naturkonstanten. Glücklicherweise sind
Frequenzen das genaueste was wir überhaupt messen können.
Man kommt ungefähr bei 20000 junctions an mit einer Frequenz um
die ~90 GHz für 10V. Mit weniger Junctions in Serie wird die Frequenz
dann unangenehm hoch oder man muss sich mit weniger DC-Spannung
begnügen.

Gerhard H

von Jens G. (jensig)


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Gerhard H. schrieb:
> Völliger Schwachsinn. Die DC-Spannung ist abhängig von einer
> Mikrowellen-Frequenz und Naturkonstanten. Glücklicherweise sind
> Frequenzen das genaueste was wir überhaupt messen können.
> Man kommt ungefähr bei 20000 junctions an mit einer Frequenz um
> die ~90 GHz für 10V. Mit weniger Junctions in Serie wird die Frequenz
> dann unangenehm hoch oder man muss sich mit weniger DC-Spannung
> begnügen.

Naja, das PTB nennt auf seiner Webseite für 1V und 10V einen 
nichtlinearen Zusammenhang für die Anzahl von Elementen, obwohl die 
Frequenz dieselbe sein soll. Da fehlt also noch irgendwie eine weitere 
Abhängigkeit. Die Naturkonstante wird es ja hoffentlich nicht sein, die 
hier nichtlinear reinschlägt ...

: Bearbeitet durch User
von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Motopick schrieb:
>> Würdest du uns/mir mehr verraten, oder ist das dein Geheimnis?
>> Ich bin gespannt.
>>
>> 73
>> Wilhelm

Hallo Motopick,

deine Beschreibung mit Russen-FET und der SZY23 habe ich gelesen, die 
mögliche Beschaltung habe ich aber nicht verstanden. Warum FET vermessen 
für welche exakt 5.00.. mA. Ist da nicht irgendwo noch ein Widerstand?
Wo ist da die Begrenzung, dass die Quelle nur mit minimal 2,5 MOhm 
belastet werden darf?
Mit FET und Widerstand als Ref-Spannungsquelle habe ich mal etwas bei 
EEV-Blog gefunden, finde es auf die Schnelle natürlich nicht wieder.
Ein Schaltbild käme mir sehr entgegen.

73
Wilhelm

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wilhelm S. schrieb:
> deine Beschreibung mit Russen-FET und der SZY23 habe ich gelesen, die
> mögliche Beschaltung habe ich aber nicht verstanden. Warum FET vermessen
> für welche exakt 5.00.. mA. Ist da nicht irgendwo noch ein Widerstand?

Beim FET wird einfach G mit S verbunden und dann fungiert der als 
Konstantstromquelle. Gibts als current regulator diode (CRD) auch 
fertig zu kaufen.

Aber es wäre mir neu, daß das sonderlich temperaturstabil wäre. Auf 
jeden Fall sind die Exemplarstreuungen ziemlich groß. Deswegen muß man 
für einen bestimmten Strom auch mehrere (viele) Exemplare ausmessen.

> Wo ist da die Begrenzung, dass die Quelle nur mit minimal 2,5 MOhm
> belastet werden darf?

Weil die Z-Diode (nix anderes ist die SZY23) einen (dynamischen) 
Innenwiderstand hat. Strom den man entnimmt, fließt nicht durch die 
Z-Diode und verringert entspreched die Spannung: ΔU = ΔI × rd

von Arno R. (arnor)


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Axel S. schrieb:
> Beim FET wird einfach G mit S verbunden und dann fungiert der als
> Konstantstromquelle.
> Aber es wäre mir neu, daß das sonderlich temperaturstabil wäre.

Doch, ist es, jedenfalls in einem bestimmten Arbeitspunkt (siehe Anhang, 
aus Fairchild-Datenblatt 2N5457-5459), den man mit einem Widerstand in 
der Souce-Leitung einstellen muss, da der nicht bei Idss ist. Dort 
bekommt man einen TK~0. Die Spannung über dem Widerstand ist eine prima 
Referenzspannung, falls der Widerstand was taugt.

von Wolf17 (wolf17)


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Axel S. schrieb:
> Deswegen muß man
> für einen bestimmten Strom auch mehrere (viele) Exemplare ausmessen.
Und das ist dann stabiler als eine diodenkompensierte LM334 Stromquelle? 
Fig.15 https://www.ti.com/lit/gpn/LM334

: Bearbeitet durch User
von Arno R. (arnor)


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Wilhelm S. schrieb:
> deine Beschreibung mit Russen-FET und der SZY23 habe ich gelesen, die
> mögliche Beschaltung habe ich aber nicht verstanden. Warum FET vermessen
> für welche exakt 5.00.. mA.

Weil die Daten der SZY2x bei 5mA spezifiziert sind, insbesondere der TK 
(TK10 bei SZY23). Er hat einfach einen KP303 mit 5mA Idss gesucht und 
den, wie Axel schrob, einfach als "Konstantstromquelle" in Reihe zur 
SZY23 geschaltet. Das ergibt aber keinen temperaturkonstanten Strom, 
und somit auch keine besonders konstante Spannung an der SZY. Viel 
einfacher und stabiler wäre eine Referenzquelle, wie ich sie vorhin 
beschrieben hatte.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Im Zusammenhang mit uV Messungen ist es sehr wichtig auf die 
Verwirklichung der Messverbindungen schaffen.

Grundsätzlich empfiehlt es sich mit reinen Kupferdrähten an den 
Messklemmen zu verbinden. Wenn man z.B. ein DVM hat mit uV Auflösung 
sollte man am anderen Ende der Leitung bei Kurzschluss Null oder nur ein 
paar uV feststellen können.

Mit einer Kupferbrücke an den DVM Eingängen sollten im Idealfall keine 
uV Spannungen angezeigt werden. Das ist bei hochwertigen Instrumenten 
fast immer der Fall.

Auf peinlichste Sauberkeit ist zu achten. Man soll am besten mit 
vergoldeten Gerätebuchsen arbeiten. Alle Kontaktübergänge sollten so 
sauber und oxydationsfrei wie möglich sein.

Dann ist Gleichheit der Messbuchsen Temperatur wichtig und anzustreben.

Wenn verschiedene Metalle miteinander verbunden werden, soll man es 
immer symmetrisch machen, so daß vorhanden Thermoelement Junktionen 
(Kreuzungen) sich ausgleichen können. Voraussetzung ist Temperatur 
GLEICHHEIT der betroffenen Junktionen. Wie gesagt, am äussersten Ende 
der DVM Verbindung sollten im Idealfall nur kleinste uV Anteile bis zu 
Null messbar sein.

Auf Reproduzierbarkeit der Messanordnungen ist zu achten. Wie gesagt, 
ist Temperatur Gleichheit der Plus und Negativ Verbindungspunkte 
Voraussetzung für reproduzierbare Messungen und Vermeidung von 
Thermospannungen.

Man kann bei Schlampigkeit, Verschmutzung und Oxydierung allerhand 
erleben.

Man sollte die Ergebnisse der Ablesungen mit äusserster Vorsicht 
verwerten.

Messinstrument und Referenz Anschlüsse sollten nach Möglichkeit die 
gleiche Umgebungstemperatur haben. Selbstverständlich sollten die Geräte 
eine angemessene Einlaufzeit erhalten.

Jedenfalls haben sich diese Massnahmen in meiner Praxis immer bewährt.

: Bearbeitet durch User
von Helmut -. (dc3yc)


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Und falls jemand was fertiges mit 6½ Stellen haben möchte, habe ich das 
gerade bekommen: https://www.analog.com/en/products/admx3652.html

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Gerhard H. schrieb:
>> Es hat in diesem Forum, speziell unter Analogtechnik Dutzende Threads
>> zu diesem Thema
>
> .. oder auf eevblog.com in der Abteilung voltnuts.
> Ich glaube, da steht ein jährliches birds-of-a-feather-meeting
> in Stuttgart an.

Morgen, 17.8.24:
https://www.eevblog.com/forum/metrology/volt-nut-meeting-2019-in-stuttgartgermany/msg5575747/#msg5575747
https://klima-neutral-digital.de/veranstaltungen/metrology-meeting/

von Armin X. (werweiswas)


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Helmut -. schrieb:
> Und falls jemand was fertiges mit 6½ Stellen haben möchte,

Du meinst wohl eher halbfertig. Für den Preis des Evalboards kannst Du 
schon fast ein komplettes Rigol kaufen.
Ein gutes Gebrauchtgerät namhafter Hersteller gibt es bereits ab 300 - 
400€.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Armin X. schrieb:
> Helmut -. schrieb:
>> Und falls jemand was fertiges mit 6½ Stellen haben möchte,
>
> Du meinst wohl eher halbfertig. Für den Preis des Evalboards kannst Du
> schon fast ein komplettes Rigol kaufen.
> Ein gutes Gebrauchtgerät namhafter Hersteller gibt es bereits ab 300 -
> 400€.

Brauchbare gebrauchte HP34401 DMM finden sich oft für einen vernünftigen 
Preis. Nur haben die meisten solcher Geräte verbrauchte VFD Anzeigen. 
Aber bei System Gebrauch über Fernsteuerung weniger ein Problem. Wir 
kauften für die Firma drei solcherGeräte für automatische Testsysteme. 
Die werden jährlich kalibriert und zertifiziert wegen ISO9000 
Compliance. Justierung ist da nie notwendig.

Übrigens eine Bitte an die Test System Programmierer:

Bitte schaltet die Anzeigen über Kommando ab, wenn sie Tag und Nacht 
durchlaufen müssen. Denkt an die, die danach kommen und den gebrauchten 
Geräte ein Gnadenbrot zu geben. Ich tue das bei meinen Projekten dieser 
Art.

Ich finde es übrigens auch eine Unsitte in den Labors die Meßgeräte Tag 
und Nacht mit aktivierten Anzeigen und Monitore durchlaufen zu lassen. 
Ein Freund von mir hat einen Mikrowellen HP Network Parameter Analyzer 
mit fast total verbrauchter Farb CRT. Schade. Das Teil lief vorher auch 
Tag und Nacht für viele Jahre durch.

Ich bin fast inspiriert, mir auch eine möglichst stabile Test Referenz 
zu bauen. Der LTZ1000 wäre da trotz seines hohen Preises von Interesse. 
Man kann ja auch solche Eigenbaugeräte Kalibrieren und justieren lassen. 
So viel kostet das auch nicht.

Ich nenne ein Fluke 335 mein Eigen, der schon über 55 Jahre alt ist. Ich 
ließ ihn zwei mal Kalibrieren. Am kalibrierten HP34401A wird eine 
passende Spannung mit unter 5uV Abweichung immer noch genau angezeigt. 
Die letzte Kalibrierung liegt schon über 20 Jahre zurück. Vielleicht 
stimmt es, daß solche Geräte mit der Zeit immer stabiler werden. 
Zusammen mit einem Fluke Transfer Standard und AC Quelle mit Ratio 
Transformator lassen sich hochgenaue Wechselspannungen im Bereich von 
10Hz bis 50kHz erstellen.


Mein 30 Jahre altes Fluke 87 mußte noch nie justiert werden. Das Teil 
ist hochstabil.

von Joachim B. (jar)


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Manfred P. schrieb:
> Gelegentlich gucke ich mehrere DMMs parallel an, solange keines
> ausreisst, wird das passen.

mache ich auch, mit zwei Fluke 8840a und einem Fluke 8860a, wenn die 3 
sich einig sind wirds wohl stimmen.

von Gerhard H. (ghf)


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Marian schrieb:
> Gerhard H. schrieb:
>>> Es hat in diesem Forum, speziell unter Analogtechnik Dutzende Threads
>>> zu diesem Thema
>>
>> .. oder auf eevblog.com in der Abteilung voltnuts.
>> Ich glaube, da steht ein jährliches birds-of-a-feather-meeting
>> in Stuttgart an.
>
> Morgen, 17.8.24:
> 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/volt-nut-meeting-2019-in-stuttgartgermany/msg5575747/#msg5575747
> https://klima-neutral-digital.de/veranstaltungen/metrology-meeting/

Danke!
Der Josephson-Vortrag läuft gerade.
Die Kurve hab' ich gerade noch gekriegt!
Gerhard H

von Andrew T. (marsufant)


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Yepp, eine der besten Metrologie Veranstaltungen hier im Bereich.
Und nur 400m von mir entfernt, da macht der Besuch keine Probleme.

von Motopick (motopick)


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Arno R. schrieb:
> Wilhelm S. schrieb:
>> deine Beschreibung mit Russen-FET und der SZY23 habe ich gelesen, die
>> mögliche Beschaltung habe ich aber nicht verstanden. Warum FET vermessen
>> für welche exakt 5.00.. mA.
>
> Weil die Daten der SZY2x bei 5mA spezifiziert sind, insbesondere der TK
> (TK10 bei SZY23). Er hat einfach einen KP303 mit 5mA Idss gesucht und
> den, wie Axel schrob, einfach als "Konstantstromquelle" in Reihe zur
> SZY23 geschaltet. Das ergibt aber keinen temperaturkonstanten Strom,
> und somit auch keine besonders konstante Spannung an der SZY. Viel
> einfacher und stabiler wäre eine Referenzquelle, wie ich sie vorhin
> beschrieben hatte.

Das Datenblatt der SZY23 verraet ein Toleranzband von +/-3.9 μA um
die 5.000 mA herum. Das waeren dann 4.996 bis 5.004 mA (grosszuegig
gerundet). Und oh Wunder, unter normalen Labor/Werkstattbedingungen
bei 25 ℃ werden genau die 5.000 mA auch heute noch erreicht.
Und genau das ergibt eine "besonders konstante Spannung an der SZY".
Die einfache Konstantstromquelle ist offenbar (temperatur-)stabil
genug. Man muss natuerlich einen passenden FET finden.
Was nun wohl "einfacher" und/oder "stabiler" ist?

Aus diesem Toleranzband resultiert auch die maximale Last von 2.5 MΩ.
Mit heute verfuegbaren OPVs, laesst sich ganz sicher auch ein passender
Treiber fuer groessere Lasten bauen.
Fuer die bei Multimetern ueblichen 10 MΩ reicht es ja auch so.


Die Teile: FET, Widerstand und Referenzelement passend zusammenzusetzen,
haette ich dir aber schon zugetraut. So viele Moeglichkeiten hat es
da ja nicht.


Schoenen SO!

von Zino (zinn)


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Markus M. schrieb:
> Die
> besten integrierten Spannungsreferenzen die man so (bei Mouser) findet
> haben 0.02% Genauigkeit, z.B. ISL21090 oder ADR45xx.

DigiKey hat noch zwei Stück VRE210MA mit 0,01%.

von Arno R. (arnor)


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Motopick schrieb:
> Und oh Wunder, unter normalen Labor/Werkstattbedingungen
> bei 25 ℃ werden genau die 5.000 mA auch heute noch erreicht.
> Und genau das ergibt eine "besonders konstante Spannung an der SZY".
> Die einfache Konstantstromquelle ist offenbar (temperatur-)stabil
> genug. Man muss natuerlich einen passenden FET finden.
> Was nun wohl "einfacher" und/oder "stabiler" ist?

Es gibt keinen KP303, der bei Id=5mA einen brauchbar niedrigen TK des 
Drainstromes aufweist. Das sieht man ganz einfach in dem von mir oben 
gezeigten Diagramm. Der Drainstrom für TK=0 liegt auch bei den KP303 bei 
etwa 500µA. Ich habe selbst Unmengen dieser Transistoren und das selbst 
bei etlichen gemessen und die entsprechend eingesetzt, z.B. hier in 
diesem Gerät: (Die beiden Blechdosen oben im Bild)

Beitrag "Re: Flimmern von LED verhindern"

Motopick schrieb:
> Die Teile: FET, Widerstand und Referenzelement passend zusammenzusetzen,
> haette ich dir aber schon zugetraut. So viele Moeglichkeiten hat es
> da ja nicht.

So wie du das da oben beschrieben hast, ist die Sache gar nicht klar. 
Der KP303E hat nämlich einen Idss von 5...20mA. Da könnte man praktisch 
jeden nehmen und mit einem Sourcewiderstand auf 5mA einstellen. Du hast 
aber ein geheimnisvolles Drama daraus gemacht. Schlau wäre es übrigens 
gewesen, den KP303 mit dem größten Idss rauszusuchen und den mit einem 
Sourcewiderstand auf 5mA einzustellen, das ergibt dann den niedrigsten 
TK. Natürlich kann man auch 10 Stück auf 500µA parallelschalten.

: Bearbeitet durch User
von Motopick (motopick)


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Arno R. schrieb:

> ... Schlau wäre es übrigens
> gewesen, den KP303 mit dem größten Idss rauszusuchen und den mit einem
> Sourcewiderstand auf 5mA einzustellen, das ergibt dann den niedrigsten
> TK.

Den Sourcewiderstand gibt es ja. :)
Ich habe nur darauf verzichtet, den einstellbar zu machen.
Interessehalber werde ich den mal bruecken, und den Strom messen...

von Uwe E. (uexude)


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Gerhard O. schrieb:
> Jedenfalls haben sich diese Massnahmen in meiner Praxis immer bewährt.

Natürlich!
Gute Beschreibung.

Gruß, Uwe

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Gerhard O.,

Gerhard O. schrieb:
> Mit einer Kupferbrücke an den DVM Eingängen sollten im Idealfall keine
> uV Spannungen angezeigt werden. Das ist bei hochwertigen Instrumenten
> fast immer der Fall.
>
> Auf peinlichste Sauberkeit ist zu achten. Man soll am besten mit
> vergoldeten Gerätebuchsen arbeiten. Alle Kontaktübergänge sollten so
> sauber und oxydationsfrei wie möglich sein.

Kupfer ist zu weich.
der Messtechnikfreund benutzt massearme Stecker aus Berrylium-Kupfer, 
z.B. Stäubli LS4.

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