Multimeter justieren

Hallo,

fertig kaufen geht hier:

http://www.shop.voltagestandard.com/

Ansonsten selber bauen mit z.B. LT1021 oder ähnlichen ICs.

Hier im Forum gibts auch schon ein paar Threads dazu.

Hallo Messtechniker,

Messtechniker schrieb:
> Aber da steht nicht dabei wie genau es ist.

Du bist da auf eine weit verbreitete Asia-Referenz gestoßen.

Die werden zum Teil individuell durchgemessen und die Messwerte auf 
einem Aufkleber auf der Referenz notiert.

Einige eevblog-Leser sollen dann aber auf einen generischen 
Beipackzettel gestoßen sein - dieselben Werte auf allen Referenzen, was 
doch sehr unwahrscheinlich ist! :)

Für Deine Zwecke reicht diese Referenz aus.

Wenn Du Deinen Wohnort nennst, findet sich vielleicht auch jemand, der 
Dir Deine Referenz durchmisst!

Mit ein bisschen Glück mutierst Du dann zum "Voltnut" 
(Messtechnikverrückter) und besuchst jährlich einschlägige 
Veranstaltungen, z.B. in Hannover und Stuttgart, aus aktuellem Anlass 
leider abgesagt...

Thomas V. erwähnt oben voltagereference.com. Von diesem Anbieter habe 
ich die "Pentaref" - da kannst Du Dir fünf Spannungen aussuchen.

ACDC schrieb:
> Ohne das Layout zu kennen sind 0,05% unmöglich.

Reine Definitionsfrage! :)
Die auf meinem Beipackzettel angegegeben Spannungen der obigen Referenz 
lagen alle innerhalb einer Bandbreite von +-500ppm um den angegebenen 
Wert.

Letzten Endes interessiert nur, ob das Multimeter "Overrange"-fähig ist 
oder z.B. aufgrund von automatischer Messbereichsumschaltung einen 
Referenzwert mit einem Sicherheitsabstand unterhalb des Skalenendwerts 
benötigt.

Handmultimeter fahren dann z.B. gut mit Referenzspannungen wie 1,9V, 
2,1V, 3,9 und 5,9V.

Eine Referenz mit einem Wert zu haben, der möglichst nahe an einer Zahl 
mit vielen Nullen im Nachkommateil entspricht, ist meist ganz nett aber 
nicht erforderlich.

Die Frage ist ob sich ein Selbstbau wirklich lohnt. So ein DMM hat ja 
nicht nur einen Spannungsbereich und einen Widerstandsbereich. Neben 
etlichen Bereichen gibt es dann ja auch noch Strom usw.

Wenn man sich nicht ein neues Hobby suchen will und in die Metrologie 
einsteigen will, dann ist der Gang zu einem Kalibrierlabor 
wahrscheinlich am Ende sinnvoller. Dann hat man ein vernünftig 
kalibriertes Gerät und nichts was mit recht viel Aufwand in lediglich 
zwei Punkten kalibirert wurde.
Sofern man denn privat überhaupt ein kalibriertes Gerät braucht.

User schrieb:
> aber zum schauen ob das Multimeter noch OK ist mehr als ausreichend

Und wie prüfst Du damit den 100V und 1000V Bereich? 200V AC? 1A? usw 
usw.

Und wollt ihr dann wirklich Widerstände von Vishay für alle Ranges 
kaufen? Und wer sagt, dass die in 5 oder 10 Jahren noch in der Toleranz 
sind? Kauft man dann wieder neue?

Kann man alles machen und auch viel Spaß damit haben (mache ich ja 
selber auch), aber sinnvoll klingt mir das nicht um ein DMM zu 
überprüfen.

Es braucht etliche Größen für einen vollständigen Test. Selbst ein HP 
3458A kann nicht nur mit 10V und 10k kalibriert werden (auch wenn das 
offenbar immer noch viele glauben).

Und am Ende möchte man doch auch, dass die Ströme korrekt gemessen 
werden, ACV funktioniert usw usw.

Entweder steigt man da echt tief ein oder man leiht sich doch einfach 
mal ein kalibriertes Gerät um zu vergleichen oder bittet jemanden, der 
vielleicht sogar Zugriff auf einen Kalibrator hat dies zu tun.

Wenn man wirklich gar niemanden kennt der kalibrierte Geräte hat, dann 
ist es wahrscheinlich noch einfacher und günstiger sich ab und zu mal 
ein neues Multimeter zu kaufen, welches dann ja vom Hersteller justiert 
wurde.

Wenn es einem sehr wichtig ist, dass seine Multimeter stimmen, dann 
lohnt sich ggf. der Kauf eines gebrauchten HP 34401A oder ähnlichem. 
Wenn so ein Gerät einmal geprüft wurde wird es dann sicher über viele 
Jahre genau genug bleiben um Handmultimeter zu überprüfen.

Anja schrieb:

> Die Langzeitstabilität von Bandgap referenzen wie AD584 ist
> normalerweise nicht sehr hoch.

Ist die im LM723 verbaute Z-Diode da langzeitstabiler? Natürlich
müsste man die Referenz-Spannung einmalig mit einem entsprechendem
Präzisionsmultimeter ausmessen.

Anja schrieb:
> Die Langzeitstabilität von Bandgap referenzen wie AD584 ist
> normalerweise nicht sehr hoch.

Hab hier einen LH0070-01 von 1986 (10V, typisch +/- 0,03%)
https://datasheetspdf.com/pdf-file/613110/NationalSemiconductor/LH0070/1

Mein neues Brymen BM867s zeigt: 9,9995V...9,9996V (-0,005%).
Das über 10 Jahre alte nie nachkalibrierte Fluke87V zeigt: 9,997V 
(-0,03%).

Muss ich mir jetzt Gedanken über die Langzeitstabilität machen?

Grüße von petawatt

Hab mir 2009 diese Platine mit LT1021 gebaut. Ja die Widerstände haben 
nur 0.1%, aber ich habe die Schaltung in einem Kalibrierlabor überprüfen 
lassen und das hat mir eine Abweichung von max. +/-1mV in allen 
Bereichen bestätigt. Könnte ich ja mal wieder überprüfen lassen.
Ausgangsspannungen 0.95, 1.95, 2.95, 3.95, 4.95 und 5.00V

Messtechniker schrieb:
> ich suche eine Referenzspannungsquelle und genaue Widerstände um mein
> Multimeter zu überprüfen, zu justieren. Die Genauigkeit der Spannung und
> der Widerstände sollte deshalb besser als 0.05% sein. Kann man sowas
> bezahlbar bekommen?

welches Multimeter? hat es für alle Messbereiche ein gemeinsames Poti?

Messtechniker schrieb:
> der Widerstände sollte deshalb besser als 0.05% sein. Kann man sowas
> bezahlbar bekommen?

Ist die Frage was für dich bezahlbar ist.

Messtechniker schrieb:
> Die Beauftragung eines professionellen Kalibrierlabors ist für meine
> Hobbyanwendung sicher mit Kanonen auf Spatzen, also von mir eher nicht
> angedacht.

Anbetracht der Tatsache das ein Multimeter nicht nur einen 1V und 10V DC 
Bereich hat, sondern vermutlich bis 1000V geht, es noch 
Wechselspannungsbereiche hat, sowie Strombereiche für AC und DC un 
Widerstandsmessbereich hat, könnte ein Selbstbau eines Kalibriernormales 
bei weiten teurer werden als einen Dienstleister zu beauftragen, zumal 
das selbstgebaute Gerät ja auch erst mal kalibriert werden muss.

Die Kosten für ein Kalibrierlabor hängt auch davon ab, ob er 
automatisiert kalbrieren kann, oder das Gerät öffnen muss und an alle 
möglichen Potis herumschrauben muss. Das letztere lohnt vermutlich kaum.

Das vollständige kalibrieren ( und gegebenfalls justieren ) eines 
HP34401 wird so um 200 Euro kosten.

Dafür baust du kein Gerät, was sämtliche Messbereiche abdeckt.

Übrigens man muss sehr wohl unterscheiden zwischen kalibrieren und 
justieren.

Beim Kalibrieren wird eine Abweichung des zu messenden Gerätes gegenüber 
ein Normal dokumentiert, welches seinerseits rückführbar auf ein 
nationales Normal bei der PTB  kalibriert ist. Die Unsicherheit des zum 
kalibrieren benutzten Normales gegenüber das des PTB muss in der 
Dokumentation mit angegeben sein.

Sollte einer der Messbereiche auserhalb der Herstellertoleranz des 
Gerätes liegen wird justiert.

Der Ablauf ist hier prinziepiell Kalibrieren ( um den Zustand vorm 
Justieren zu dokumentieren ) justieren ( um die Abweichung zum Sollwert 
zu minimieren, kalibrieren ( um das erfolgreiche justieren zu 
dokumentieren ).

Das kalibrieren vor und nach dem justieren ist deswegen notwendig um 
langzeitdrifts des zu messenden Gerätes dokumentieren zu können.

Für den TO

Sich ein HP34401 anzulachen kann eventuell sinnvoll sein, weil 
erfahrungsgemäß diese Geräte selbst nach 30 Jahren noch keine 
Abweichungen haben, welche auserhalb der Herstellertoleranz liegen.

Wenn man Spannungs und Stromquellen auftreiben kann, welche für sein zu 
kalibrierendes Instrument ausreichend stabil sind so das der Wert der 
letzten Stelle des zu untersuchenden Gerätes zumindest solange stabil 
bleibt, wie man benötigt um das zu kalibrierende Gerät und sein HP34401 
zu vergleichen, könnte man das HP34401 als Normal für seinen Zweck 
betrachten.

Genau genug ist es in der Regel, wenn das zu kalibrierende Gerät 
mindestens eine Stelle weniger hat als das HP34401.

Aber wer hat schon ausreichend stabile AC + DC Spannungsquellen bis 
1000V und Stromquellen bis 10Amp zu Hause stehen? Auch wenn diese nicht 
rückführbar kalibriert sind.

Ralph Berres

Hier wird noch nichts an dem Kundengerät geändert.

Ich vertraue meiner 10V-Referenz und nutze die mit einem Multiturn-Poti 
einstellbare Spannung wie in der angehängten Schaltung. Der OP reduziert 
die Belastung des LH0070. Die Ausgangsspannung wird jeweils mit einem 
DVM kontrolliert. Das DVM wurde vorher natürlich mit den 10V verglichen. 
Das reicht für meine Zwecke voll aus. Genauigkeitsfanatiker können 
natürlich die Anzeige des DVM noch über Dreisatz korrigieren....
Hab für meine HF-Messbrücke 100 Stk. 100 Ohm SMD-Widerstände vermessen. 
Bei der Suche nach dem möglichst genauen 50 Ohm Widerstand ( 2 Stück 
parallel) war das Problem nicht die Messgenauigkeit des DVM sondern der 
nicht konstante Kontaktwiderstand an der Messspitze. Den Widerstand der 
Messleitung kann man ja über eine Relativmessung eliminieren. Wollte für 
die winzigen Bauelemente jetzt keine 4-Leiter Messzange konstruieren. 
Sowas kann man sicher für viel Geld auch fertig kaufen.

Grüße von petawatt

Off topic.
Die Technikfeindlichkeit hat in der letzten Zeit wieder zugenommen. Im 
Radio betont der Moderator gerne dümmlich, dass er ja von Technik nichts 
versteht. Nun das muss er nicht extra betonen, das merkt man auch so 
(ist ja so volkstümlich). Auch an der Universität ist ein 
Ingenieurstudium eher unbeliebt, da anspruchsvoll und mit wenig Ansehen 
in der Gesellschaft verbunden.
TOUCHÉ hat das in einem Cartoon auf den Punkt gebracht. Vielleicht hilft 
das ja.

Grüße von petawatt

Hallo ths,

ths schrieb:
> Die vorgeschlagenen Lösungsansätze sind ja alle ganz nett gemeint,
> aber
> die Überschrift von "Messtechniker" lautet "Multimeter justieren". Und
> das ist durchaus ein sportliches Ansinnen mit beachtlichem Aufwand.

die meisten Multimeter werden Handmultimeter sein, nicht die Oberklasse 
ab 6 Dezimalstellen Auflösung.

Einfache Handmultimeter haben oftmals nur ein oder zwei Potenziometer.

Die Justage reduziert sich dann oft auf die Anpassung der Displayanzeige 
auf den Wert einer bekannten DC-Referenzspannung.

Peter M. schrieb:
> die meisten Multimeter werden Handmultimeter sein, nicht die Oberklasse
> ab 6 Dezimalstellen Auflösung.

genau das wissen wir nicht.

Peter M. schrieb:
> Einfache Handmultimeter haben oftmals nur ein oder zwei Potenziometer.

Diese haben dann meist auch nur 3,5 maximal 4,5 Stellen.

Wenn er tatsächlich nur ein gemeinsames Poti zum justieren hat, dann 
funktioniert das mit einen guten Referenzelement, welches einmal 
kalibriert wurde.

Peter M. schrieb:
> ab 6 Dezimalstellen Auflösung.

Hier kommt meines Erachtens nur ein kalibrierlabor in Frage, weil sich 
die Anschaffung eines Multimeterkalibriernormales für 6.5 Stellen nicht 
lohnt. Hier landet man deutlich über 20000 Euro.

Ich würde mir aber als privater Anwender hier auch keinen Kopf machen, 
da die Langzeitstabilität der ( auch etwas älteren ) handelsüblichen 
Multimeter dieser Klasse so langzeitstabil sind das sie auch nach 
Jahrzehnten noch ausreichend genau sind.

Ich würde sogar die Finger von den internen Kalibrierroutinen lassen. 
Diese aufzurufen macht nur dann Sinn, wenn man ein entsprechendes 
Kalibriernormal hat, oder zumindest Zugriff auf solches hat. Sonst kann 
man nur verschlimmbessern.

Ralph Berres

Peter M. schrieb:
> Einfache Handmultimeter haben oftmals nur ein oder zwei Potenziometer.
>
> Die Justage reduziert sich dann oft auf die Anpassung der Displayanzeige
> auf den Wert einer bekannten DC-Referenzspannung.

Das ist natürlich ein interessanter Hinweis. Ich bin gedanklich auch 
immer eher bei "richtigen" Multimetern. Bei diesen ist der genauste 
Bereich gewöhnlicher Weise der, bei der ziemlich direkt mit der internen 
Referenz verglichen werden kann (z.B. 10VDC bei einem 34401A).

Diesen Bereich mit einer selbstgebauten Referenz dann vergleichen zu 
wollen ist da dann nur mäßig sinnvoll um das DMM zu überprüfen, da er 
sehr direkt mit der Referenz verbunden ist und diese für gewöhnlich sehr 
gut ist. Anders sieht es da mit den Teilern für hohe Spannungen, AC/DC 
Konverter, Stromshunts usw aus.

Ein 34401A mit seinem selbstgebauten 10V "Normal" zu vergleichen ist 
dann zwar ein schönes Hobby, sagt aber nahezu nichts über den 
Gesamtzustand des 34401A aus (das muss ja aber auch nicht das Ziel des 
Hobbys sein).


Interessant wäre es nun, ob das bei einem Handmultimeter tatsächlich 
anders ist und hier die Referenzspannung tatsächlich die größte Drift 
aufweist und die anderen Komponenten so für die jeweiligen 
Spezifikationen gewählt wurden, dass sie nie zum Problem werden.

Ich glaube das eher nicht. In meinen billigen Handmultimetern sieht man 
z.B. oft Lötzinn auf den Shunts. Ich gehe davon aus, dass man hier ein 
wenig abgeglichen hat. Das Poti für die Referenz mag während der 
Fertigung dafür taugen das Gerät in die Spezifikation zu bringen, aber 
ob es wirklich geeignet ist alle Bereiche eines solchen Multimeters 
wieder in Spec bringen zu können bezweifle ich eher. Ich glaube nicht, 
dass ein billiges Multimeter dafür ausgelegt ist wirklich irgendwann 
nachjustiert zu werden. Dafür gibt es meistens ja auch gar keine 
Unterlagen nach denen ein Kalibrierlabor vorgehen könnte. (Kalibrieren 
können sie natürlich)
Die Tatsache, dass es da nur ein Poti gibt an dem man drehen kann, heißt 
somit, zumindest für mich, nicht automatisch, dass es damit dann auch 
getan ist.

Philipp C. schrieb:
> Ein 34401A mit seinem selbstgebauten 10V "Normal" zu vergleichen ist
> dann zwar ein schönes Hobby, sagt aber nahezu nichts über den
> Gesamtzustand des 34401A aus (das muss ja aber auch nicht das Ziel des
> Hobbys sein).

Vorsicht bei den Multimeter mit 5,5stellen und mehr.

Der HP34401 und auch das Fluke 8840 muss für jeden Messbereich einzeln 
justiert werden. das heist man gibt für jeden Messbereich am 
Kalibriernormal den Wert vor, der zwischen 0,9 und 1 fachen des 
Endwertes beträgt und gibt es dem zu justierenden Multimeter ein. z.B. 
man will den 10V Bereich justieren, dann benötigt man eine stabile 
Spannungsquelle zwischen 9 und 10 V, dessen genaue Spannung auf 7stellen 
bekannt sein muss.
Diese Spannung gibt man in das zu justierende Multimeter ein und 
bestätigt
es. So muss mit jedem Messbereich getrennt verfahren werden. und zwar 
sowohl im positiven als auch in negativer Polarität. Vorher muss noch 
ein genauer Nullabgleich gemacht werden. Hier sind die Thermospannungen 
welche an den Buchsen entstehen können im Blickfeld zu halten.

Man benötigt hier also zwingend Spannungen und Ströme für sämtliche 
Messbereiche in entsprechender Stabilität. und das sowohl für DC und AC.

In Kalibrierlabors wird sowohl das Kalibriernormal als auch das zu 
kalibrierende oder gar justierende Multimeter an den Rechner 
angeschlossen, und ein für das jeweilige  Multimeter speziell 
geschriebene Programm steuert den gesamten Ablauf automatisch und druckt 
das entsprechende Dokument gleich aus, was der Laborleiter nur noch 
unterschreiben muss.

Ich denke das nur wenige hier aus dem Forum so ein Kalibriernormal ihr 
eigen nennen.

Ralph Berres

Messtechniker schrieb:
> Hallo,
> ich suche eine Referenzspannungsquelle und genaue Widerstände um mein
> Multimeter zu überprüfen, zu justieren. Die Genauigkeit der Spannung und
> der Widerstände sollte deshalb besser als 0.05% sein. Kann man sowas
> bezahlbar bekommen?

Wenn eine Genauigkeit der Referenzquellen von 0,05% gefordert ist, 
vermute ich kein 34401 mit eine angegebenen Genauigkeit von 0,0035% DC.

Da denke ich eher an ein 3,5 oder 4,5-Stellen DMM, wo das Messgeräte um 
0,1% -- 0,5% genau sein soll.

In der Tat wird es dann langsam schwerer, an geeignete Referenzen zu 
kommen. Fertige Referenzbauteile mit Nenngenauigkeit 0,1% gibt es im 
Handel. Höhere (oder niedrigere) Messbereiche kann man durch 
Spannungsteiler etc. erhalten -- oder tolerieren.

Die (China-)Referenzen auf Basis der AD584-Varianten sind nur nützlich, 
wenn auch die entsprechenden individuellen Ist-Spannungen angegeben 
sind.

ZF schrieb:
> Dass zwei Geräte gleichzeitig gleich driften

..habe ich schon oft gesehen. Die meisten 6,5 stelligen Geräte verwenden 
eine LM399 und da bringt es einem irgendwann nichts mehr einfach nur 
viele davon zu haben.

Genauso ist es bei der LTZ1000. Diese driftet mit höherer 
Wahrscheinlichkeit nach unten (etwas weniger als 1ppm/Jahr, wenn sie 
stabil geworden ist).

Es gibt sehr ambitionierte Voltnuts, die trotz sehr gewissenhafter 
Kontrollen mehrerer LTZ1000 erst durch eine externe Kalibrierung 
feststellen konnten, dass der als "wahr" angenommene Wert gedriftet ist.


Eine Kalibrierung ist immer nur eine Momentaufnahme. Die These, dass 
mehrere eigene Referenzen verlässlicher sind als ein Kalibrierdienst 
halte ich dennoch wenigstens für extrem gewagt.


Edit: Beispiel aus der jüngsten Vergangenheit: Zwei 3458A in der Firma 
sind sich bei 10V auf 0,3ppm einig. Ein Vergleich mit einem frisch 
kalibrierten Normal ergab dennoch, dass sie beide rund 1,5ppm daneben 
sind.

ZF schrieb:
> Kennst Du da eine Veröffentlichung
> zu?

Z.B. die angehängte. Man wird vermutlich mehr zu solchen 10V Normalen 
als zu den Referenzelementen alleine finden, aber da gibt es schon 
einiges.

Wenn man seine Unsicherheit wirklich runterbringen will, dann muss man 
irgendwann ja anfangen die Drift zu schätzen.

Thomas V. schrieb:
> Ansonsten selber bauen mit z.B. LT1021 oder ähnlichen ICs.

Horst S. schrieb:
> Hab hier einen LH0070-01 von 1986 (10V, typisch +/- 0,03%)

Horst S. schrieb:
> Ich vertraue meiner 10V-Referenz und nutze die mit einem Multiturn-Poti
> einstellbare Spannung wie in der angehängten Schaltung. Der OP reduziert
> die Belastung des LH0070.

Ein Nachfolger der LH0070 ist die LT1031
https://www.analog.com/en/products/lt1031.html

Hier noch eine passende AppNote
LT Application Note AN42
Voltage Reference Circuit Collection
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an42.pdf

Alternativ kann man auch fragen, ob es am eigenen Standort jemand gibt, 
der sich seines Volts und seines Ohms sicher ist. :)

Dazu wäre allerdings anmelden und Ortsangabe sinnvoll - ein Vorgang den 
der Gelegenheitsforist so sehr scheut wie der Teufel das Weihwasser.

Ich habe gerade spaßeshalber mal mein Uni-T 61B an den Fluke 5440B 
Kalibrator (7,5 Stellen) gehängt. Leider habe ich kein billiges 
Handmultimeter mit mehr Auflösung.

Eingang -> Anzeige (immer alle Stellen des DMM)
400mV -> 400,1mV
4V -> 4,003V
40V -> 39,98V
400V -> 400,0V
600V -> 601V

Zum einen zeigt das, dass das Multimeter zumindest im DC Bereich 
komplett in der Spec ist (schade für diesen Versuch).
Man sieht aber auch, dass der Fehler nicht einfach ein konstanter Faktor 
über alle Ranges ist. Ein Poti alleine könnte die Fehler also nicht alle 
zu Null bringen.

"Leider" sind die Abweichungen so gering, dass man nicht viel daraus 
ableiten kann.

Philipp C. schrieb:
> Zum einen zeigt das, dass das Multimeter zumindest im DC Bereich
> komplett in der Spec ist (schade für diesen Versuch).

im AC und Widerstandsbereich sieht es sicherlich anders aus.

Auserdem kann man nicht daraus schließen das es bei den Multimeter vom 
TO genau so aussieht.

Man kann allerdings vermuten das zumindest der DC Bereich bei dem Gerät 
vom TO in den Spezifikationen des Herstellers liegt, sofern das 
Multimeter nicht aus dubiosen Quellen stammt. Wissen tut man es aber 
nicht.

Ralph Berres

Ralph B. schrieb:
> Auserdem kann man nicht daraus schließen das es bei den Multimeter vom
> TO genau so aussieht.

Ich wollte damit auch lediglich zeigen, dass es eben nicht reicht mit 
EINER Referenzquelle an EINEM Poti zu drehen und dann zu meinen, dass 
das ganze Multimeter nun justiert ist.

EEVblog Dave hatte da mal vor einiger Zeit ein Kalibriermultimeter 
getestet, das zu nem Spottpreis zu haben war. Wie ichs entdeckt hatte, 
da kostete es aber irgendwo im Bereich 100$. Eventuell wär das was.