Hallo,
ich verzweifle gerade an der Messung kleiner Widerstände.
Ich habe eine Thomson-Brücke aufgebaut (betrieben mit
Konstantstromquelle), mit der ich die Abweichung zu einem
500mOhm-Widerstand messen möchte. Das heißt, die Brücke soll für 500mOhm
abgeglichen werden und bei 520mOhm möchte ich einen deutlichen Ausschlag
der Brückenspannung sehen.
Da meine zu vermessenden Widerstände aber in Wirklichkeit dünne
Schichten sind, vertragen die keine große Ströme. Bei 10mA ist da
Schluss.
Nun habe ich allerhand Kombinationen ausprobiert, wie man die
Widerstände der Brücke dimensionieren kann, aber die Brückenspannung
übersteigt (berechnet mit Hand und Software) nie auch nur die
1mV-Grenze. Vielleicht, weil über den zu messenden Widerstand nur 5mV
abfallen können.
Ich weiß nicht, ob einfach nur mein grundlegendes Verständnis über die
Sinnhaftigkeit der Thomson-Brücke komplett falsch ist oder ob ich
einfach etwas übersehe, aber kann es denn wirklich sein, dass man trotz
dieser Brücke, die ja schließlich für Widerstände <1Ohm geeignet ist, im
Amperebereich arbeiten muss, um brauchbare Ergebnisse zu bekommen? Das
verkraftet doch so ein kleiner Widerstand nicht?
Grüße und Danke vorweg
Peter
Warum betreibst du die Messbrücke nicht mit einer Spannungsquelle?
Die Brückenspannung ist sehr klein, dass ist ja der Witz an einer
solchen Brücke. Am besten nimmt man ein Zeigerinstrument mit +-10mV oder
ähnlichem und einer Nullstellung in der Mitte.
Grüße
Peder schrieb:> Ich weiß nicht, ob einfach nur mein grundlegendes Verständnis über die> Sinnhaftigkeit der Thomson-Brücke komplett falsch
kann sein :-)
Da in der Brücke keine aktiven Elemente (Verstärker) sind, erhöht sie
nicht die Empfindlichkeit deiner Messung: bei 10mA macht ein
Widerstandsunterschied von 20mOhm natürlich weiter nur einen
Spannungsunterschied von 200µV, mehr kannst du bei keiner
Dimensionierung der Widerstände erwarten.
Aber die Brücke unterdrückt den Nullpunkt deiner Messung durch den
Abgleich. D.h. du kannst an den Ausgang der Brücke ein sehr
empfindliches Messgerät anschließen bzw. einen Verstärker, der das
Signal hochverstärkt ohne dass du den Spannungsabfall an den 500mOhm
mitverstärken musst.
20 mOhm mal 10 mA gibt 200 uV. Mit einem entsprechen stabilen Aufbau und
OPs mit kleinen Offsetwerten, evt, einem Chopper OP, sollte es gehen.
Ich wuerde aber den Konstantstrom direkt in das Messobjekt einspeisen
und die abfallende Spannung in 4-Leiter Messmethode direkt mit einem
hochaufloesenden Sigma Delta ADC wie den LTC2484 messen.
Okay, das ist enttäuschend, aber dann weiß ich wenigstens, wo ich
anpacken muss. Die 200µV sind auch tatsächlich genau das, was ich als
Änderung maximal gesehen habe. Dann werde ich mal versuchen, das zu
verstärken.
Ob es einen praktischen Unterschied zwischen Strom- und Spannungsquelle
gibt, kann ich nicht sagen. Ich glaube, die Entscheidung war eher
intuitiv, weil ich keinen Brückenstrom, sondern eine Brückenspannung
messen wollte.
Danke Euch!
burster Resistomat 2316 arbeitet mit 10 mA Konstantstrom im 1 Ohm
Bereich bei 0,1 mOhm Auflösung und 5 V max. Bürdenspannung. Bevor man
tagelang bastelt, könnte das Gerät einen Blick wert sein. Geht aber
evtl. auch mit einem hochauflösenden DVM, das ist natürlich etwas
universeller einsetzbar.
Hallo,
> Peder schrieb:> Ich habe eine Thomson-Brücke aufgebaut (betrieben mit> Konstantstromquelle), mit der ich die Abweichung zu einem> 500mOhm-Widerstand messen möchte.
Das kann man doch aber heutzutage auch einfacher haben.
OPV mit einem Offset von 1uV und weniger sind leicht zu beschaffen.
Noch wichtiger ist aber die Offsetdrift, aber mit wenigen nV/K ist das
auch kein Problem.
Da braucht man nicht mal einen Chopper stabilisierten OPV.
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8571_8572_8574.pdf> Das heißt, die Brücke soll für 500mOhm> abgeglichen werden und bei 520mOhm möchte ich einen deutlichen Ausschlag> der Brückenspannung sehen.
Kann man viel einfacher haben.
Meßstrom durch den Widerstand und mit Vierleitermessung die Spannung an
den OPV. Bei z.B. hundertfacher Verstärkung bekommst du auch Spannungen,
die du mit einem normalen Multimeter messen kannst.
> Da meine zu vermessenden Widerstände aber in Wirklichkeit dünne> Schichten sind, vertragen die keine große Ströme. Bei 10mA ist da> Schluss.
Geht auch mit weniger .
> Wielleicht, weil über den zu messenden Widerstand nur 5mV> abfallen können.
5mV , damit kann man doch schon was anfangen.
> Ich weiß nicht, ob einfach nur mein grundlegendes Verständnis über die> Sinnhaftigkeit der Thomson-Brücke komplett falsch ist
Die hat ihren Sinn, aber man kann es sich heuzutage auch einfacher
machen.
Gruß Öletronika
U. M. schrieb:> Hallo,>> Peder schrieb:>> Ich habe eine Thomson-Brücke aufgebaut (betrieben mit>> Konstantstromquelle), mit der ich die Abweichung zu einem>> 500mOhm-Widerstand messen möchte.> Das kann man doch aber heutzutage auch einfacher haben.> OPV mit einem Offset von 1uV und weniger sind leicht zu beschaffen.> Noch wichtiger ist aber die Offsetdrift, aber mit wenigen nV/K ist das> auch kein Problem.> Da braucht man nicht mal einen Chopper stabilisierten OPV.> http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8571_8572_8574.pdf>>> Das heißt, die Brücke soll für 500mOhm>> abgeglichen werden und bei 520mOhm möchte ich einen deutlichen Ausschlag>> der Brückenspannung sehen.> Kann man viel einfacher haben.> Meßstrom durch den Widerstand und mit Vierleitermessung die Spannung an> den OPV. Bei z.B. hundertfacher Verstärkung bekommst du auch Spannungen,> die du mit einem normalen Multimeter messen kannst.
Wäre ein Ansatz. Noch einfacher wird's mit aktuellen ADCs wie dem
ADS1262 o.ä.:
Vierleitermessung und abwechselnd Referenzwiderstand und in diesem Fall
die Schicht messen, dann Stromrichtung ändern und das ganze nochmal ->
Thermospannungen fallen weg, Temperaturdrift fällt weg und die
Spannungsreferenz muss nur während der Messung ruhig bleiben.
Der genannte ADC hat 1 GOhm diff. Eingangswiderstand, was bei den hier
sehr niedrigen Widerständen nur zu einem vernachlässigbaren 1) Fehler
führt.
Interne Stromquelle 1) geht bis 3 mA, dementsprechend 3 uV/mOhm (der ADC
rauscht, wenn eine Messung pro Sekunde (bzw. die vier Einzelmessungen)
reicht, mit etwa 10 nV RMS...)
1) Wie genau soll die Messung werden?
