Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochgenaue Widerstandsmessung <0,01%


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von HighPrecision (Gast)


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Hallo Leute,
kennt ihr eine Möglichkeit Shuntwiderstände (ca. 100 Ohm und 0,01%) mit 
einer besseren Genauigkeit als 0,01% zu messen und dadurch die 
Widerstandstoleranz für das System zu kalibrieren?
Kennt Ihr dafür geeignete Messgeräte?

Vielen Dank.

: Verschoben durch Moderator
von Der Andere (Gast)


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Erste Idee:
Entsprechend genaue Referenzwiderstände, ein hochgenaues Tischmultimeter 
und dann ratiometrisch messen.

Nur, was willst du damit erreichen? Der Tk und die Alterung lassen dir 
den einmal gemessenen Wert ganz schnell zur Makulatur werden.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Wie genau soll es denn werden? Hat der Widerstand bereits 0,01% 
Toleranz?

von C. A. Rotwang (Gast)


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HighPrecision schrieb:

> kennt ihr eine Möglichkeit Shuntwiderstände (ca. 100 Ohm und 0,01%) mit
> einer besseren Genauigkeit als 0,01% zu messen und dadurch die
> Widerstandstoleranz für das System zu kalibrieren?
> Kennt Ihr dafür geeignete Messgeräte?


Tischmultimeter bspw Fluke. 8846A, ggf Vierleitermessung um die 
Anschlussleitungen zu kompensieren.

https://www.reichelt.de/Tischmultimeter-digital/FLUKE-8846A/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4059&ARTICLE=120973

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Das Multimeter müsste dafür aber gerade frisch und enger als die 1 
Jahresspezifikation kalibriert sein ansonsten reicht es nicht.

Vierleiter ist zwingend erforderlich bei 100R und unter 1% Genauigkeit.

von Peter II (Gast)


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von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbr%C3%BCcke

Ein Wheatstone Brücke ist hier nicht geeignet.

Einfach Links zu posten ohne weitere Kommentare ist ...

von Peter II (Gast)


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Philipp C. schrieb:
> Ein Wheatstone Brücke ist hier nicht geeignet.

warum nicht?

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> warum nicht?

Weil Du dabei die Zuleitungen mit misst. 0,01% von 100R sind aber nur 
10mR.

Wenn es schon etwas so historisches sein soll, dann eher eine Thomson 
Brücke. Aber ich würde hier eher eine Stromquelle und einen 
Referenzwiderstand zusammen mit einem hochauflösenden Voltmeter 
verwenden.

von Der Andere (Gast)


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Peter II schrieb:
> Philipp C. schrieb:
>> Ein Wheatstone Brücke ist hier nicht geeignet.
>
> warum nicht?

Die Brücke hat vor allem den Vorteil, daß bei Abgleich das Messgerät 
keinen systematischen fehler produziert, weil dann der Strom durch das 
Messgerät 0 ist.
Dieser Vorteil ist heutzutage bei modernen Tischmultimetern mit der 
Möglichkeit die Spannungsmessung auch > 10MOhm zu machen nicht mehr 
relevant.
Dagegen brauchst du 3 hochgenaue Referenzwiderstände, zusätzlich einen 
abgleichbar.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Der Andere schrieb:
> Die Brücke hat vor allem den Vorteil

Aber nicht die Wheatstone. Bei der Thomson würde ich mitgehen.

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Wenn du es nur einmalig brauchst, könntest du bei einem Kalibrierlabor 
anfragen, so teuer ist das oftmals garnicht.

von Der Andere (Gast)


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Fred F. schrieb:
> Wenn du es nur einmalig brauchst, könntest du bei einem Kalibrierlabor
> anfragen, so teuer ist das oftmals garnicht.

Nur was nützt es ihm? Ich hatte das schon oben gefragt. Dann weiß er den 
genauen Wert, den der Widerstand zu dem Zeitpunkt und bei der Temperatur 
und der rel. Luftfeuchte hatte als er im Kalibrierlabor war.

Wenn man sieht was für ein Aufwand bei Tischmultimeter getrieben wird 
und daß die trotzdem alle Jahre wieder neu kalibriert werden müssen, 
dann macht das bei den Shunts keinen Sinn.

von Der Andere (Gast)


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Philipp C. schrieb:
> Aber nicht die Wheatstone. Bei der Thomson würde ich mitgehen.
Du hast ja recht, mein Beitrag war auch nur als Ergänzung zu deinem 
gedacht:

Philipp C. schrieb:
> Weil Du dabei die Zuleitungen mit misst. 0,01% von 100R sind aber nur
> 10mR.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Der Andere schrieb:
> Wenn man sieht was für ein Aufwand bei Tischmultimeter getrieben wird
> und daß die trotzdem alle Jahre wieder neu kalibriert werden müssen,
> dann macht das bei den Shunts keinen Sinn.

Kommt immer darauf an denke ich. Die 100R aus meinem Fluke 5450A sind zB 
mit 16ppm pro Jahr spezifiziert bei max 70% RH und 23°C+/-5°C. Es geht 
also durchaus besser als so ein 6,5 stelliges (meist sogar viel besser 
als die Geräte).

Oder man kauft sich einen VHP101 als Referenz. Vishay spricht da von 
2ppm Drift in Jahren (allerdings nur typisch. Wobei es da im EEVBlog 
auch positive Erfahrungen zu gibt). Der TK dieser Widerstände ist auch 
sehr sehr klein und man kann den bis 0,001% toleriert bekommen.

von ths (Gast)


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Dont' try this at home. Frag ein DAkkS Kalibrierlabor. Am besten einer 
Firma, die sowas auch herstellt.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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HighPrecision schrieb:
> Kennt Ihr dafür geeignete Messgeräte?

Sorry, das hatte ich glatt überlesen. War schon ganz auf Alternativen zu 
6,5 stelligen DMM fixiert.

Ein HP/Agilent/Keysight 3458A kann das zB. Die spezifizieren den 100R 
Bereich mit 17ppm für ein Jahr. Ohne jetzt nachgesehen zu haben würde 
ich sagen ein Keithley 2002 oder Fluke 8508A kann das auch. Aber die 
sind nicht gerade günstig. Da ist es sicher günstiger zu einem 
Kalibrierlabor zu gehen.

von HighPrecision (Gast)


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Vielen Dank für die Informationen.
Das 3458A sieht laut Datenblatt schon mal brauchbar für diesen Zweck 
aus.

Hat jemand schonmal sein Multimeter in einem Labor kalibrieren lassen?
Mit welchen Kosten muss man in etwa rechnen?

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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HighPrecision schrieb:
> Hat jemand schonmal sein Multimeter in einem Labor kalibrieren lassen?
> Mit welchen Kosten muss man in etwa rechnen?

Ich meine jedes ISO zertifizierte Unternehmen muss seine Prüfmittel in 
irgendeiner Art und Weise kalibrieren (lassen).

Die Kosten hängen stark davon ab was man haben will (Unsicherheiten). 
Für die ein-Jahres Spezifikationen eines 6,5 stelligen Multimeters würde 
ich mal so mit ca. 200€ für eine ISO Kalibrierung rechnen. Du kannst 
aber auch weit über 1000€ bezahlen, wenn Du das 3458A zu Keysight 
schickst.

Conrad hat einen Kalibrierservice. Dort stehen auch direkt Preise

Edit: Sehe gerade, dass es bei Conrad noch günstiger ist als ich dachte.

: Bearbeitet durch User
von ths (Gast)


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Das 3458 ist uralt und abgekündigt. Fluke 8508A ist das DMM der Wahl. 
15000 € sind allerdings eine Ansage und die jährliche Rekalibrierung 
liegt bei über 1000 €.

Präzisionskalibrierungen bei C...... halte ich für unsinnig. Es gibt 
andere, die machen das besser. Es sei denn, man will nur das Blatt 
Papier haben.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Das 3458A ist nicht abgekündigt. Es ist nur wegen RoHS ab nächstem Jahr 
nicht mehr so leicht erhältlich. Das sollte im kommerziellen Umfeld aber 
keinerlei Problem sein.

Das 3458A ist nach wie vor ungeschlagen was die Linearität angeht. Da 
kommt ein Fluke 8508A nicht mit. Und so weit ich weiß kann das auch 
keine artifact Kalibrierung.


ths schrieb:
> Präzisionskalibrierungen bei C...... halte ich für unsinnig. Es gibt
> andere, die machen das besser. Es sei denn, man will nur das Blatt
> Papier haben.

Die Kalibrierung macht nicht Conrad selber sondern testo. Und wenn man 
deren DAkkS Urkunde ansieht, dann gibt es wenig Labore die solche 
Unsicherheiten bieten. Conrad habe ich auch nur genannt um eine 
preisliche Orientierung zu haben.

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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HighPrecision schrieb:
> Mit welchen Kosten muss man in etwa rechnen?

Das hängt stark von Deinem Multimeter ab. Ein 2000-Count-Gerät kostet 
viel weniger als ein 6,5-stelliges Multimeter.

Dann hast Du noch die Wahl zwischen ISO- und DAkkS-Kalibrierung.
Da müsstest Du mal Deine Frage präzisieren.

: Bearbeitet durch User
von ths (Gast)


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Philipp: Das 3458 habe ich hier in der Firma auch rumstehen, sowie 4 
Stück Datron/Wavetek 1281 und ein Fluke 8508. Da ich die Linerität 
einigermaßen nachmessen kann, wage ich deine Aussage zu bezweifeln, 
zumindest was unser 3458 angeht. Nicht wirklich schlecht, aber: Die Büx 
ist Geschichte.

von Anja (Gast)


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ths schrieb:
> Nicht wirklich schlecht, aber: Die Büx
> ist Geschichte.

Also ich würde das Gerät nehmen bevor Du es entsorgst.

Gruß Anja

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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ths schrieb:
> Philipp: Das 3458 habe ich hier in der Firma auch rumstehen, sowie 4
> Stück Datron/Wavetek 1281 und ein Fluke 8508. Da ich die Linerität
> einigermaßen nachmessen kann, wage ich deine Aussage zu bezweifeln,
> zumindest was unser 3458 angeht.

Hi ths,
ich habe leider weder Zugriff auf ein Fluke 8508A noch habe ich die 
Möglichkeit die Linearität des 3458A so zu vermessen, dass ich diese 
bewerten kann. Wie machst Du so etwas denn ohne JJA? (Soll kein Zweifel 
sein, einfach Interesse)

Ich kann nur auf das zurückgreifen, was in den Specs steht und das was 
das Marketing der beiden Firmen rausgelassen hat. Und da steht bei den 
Transfer Specs:

3458A: 10V Range 0,05ppm + 0,05ppm
8508A: 20V Range 0,12ppm + 0,1ppm

Zugegbenermaßen kommt man bei der Unsicherheit im Range auf die gleichen 
absoluten Werte.

Wenn man sich dann die Linearitätsmessungen in diesen beiden Dokumenten 
ansieht:

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf
http://assets.fluke.com/download/Calibration/Seminars/TheReferenceMultimeter&RatioMeasurements.pdf

Dann KANN ein 3458A besser sein muss es aber bei weitem nicht. Beide 
werden wohl die schlimmsten Ausreißer entfernt haben.


Ich will hier auch nicht Partei für das 3458A ergreifen und es ist 
unbestritten eine alte Kiste. Und so Funktionen wie der direkte 
Widerstandsvergleich mit den Front- und Rearanschlüsssen beim 8508A sind 
für das Thema dieses Threads natürlich super.

Ich finde die Artifact Kalibrierung (neben dem Rauschen, aber da habe 
ich nur den praktischen Vergleich mit dem 34470A, Keithley 2002 oder 
meinem Solartron 7081) extrem interessant. Nur 10V und 10k zu brauchen 
macht das 3458A wohl auch privat so interessant. Das Kalibrierlabor, 
dass unsere Prüfmittel kalibriert nutzt diese Funktion wohl auch 
ausgiebig (mit mehreren 732A die PTB kalibriert sind).

Wie kalibriert man eigentlich ein 8508A? Viele Labore haben ja nichts 
besseres als ein Fluke 5720A. Durch die Artifact Kalibrierung des 5720A 
und des 3458A kann man diese ja aber dann wenigstens vergleichen.

Viele Grüße
Philipp

von Harald W. (wilhelms)


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ths schrieb:

> Präzisionskalibrierungen bei C...... halte ich für unsinnig.

Nun, Conrad wird vermutlich nicht vom DAkkS zertifiziert, aber
die Kalibratoren, die man heutzutage fertig kaufen kann, sind
m.E. genau genug, um eine gute Kalibrierung zu machen. DAkkS-
Kalbrierungen wird überwiegend nur der machen, der dies seinen
Kunden gegenüber nachweisen muss.

von ths (Gast)


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Hallo Philipp,

ich habe hier neben einigen sehr kurzzeitstabilen Spannungsquellen auch 
noch modifizierte steinalte Widerstandsteiler SR 1010 von ESI mit 1kOhm, 
mit 10 kOhm und mit 100 kOhm/Step. Die dort eingebauten Widerstände 
waren nicht soo toll, sie wurden ersetzt durch je vier nach TK sortierte 
Vihay VHP. Man kommt an jeden Widerstand per Vierleitertechnik ran und 
misst sie mit einem DMM einzeln aus. Dann Spannung anlegen und in 
verschiedenen Widerstandskombinationen messen.

Zweite Möglichkeit: In einer Kiste befinden sich u.a. zehn hinreichend 
kurzzeitstabile Spannungsquellen  zu je 10 V mit jeweils eigenem 
Netzgerät, die man einzeln ausmessen kann. Diese Spannungsquellen kann 
man wieder in verschiedenen Kombinationen in Reihe schalten.

Beides überhaupt nicht perfekt, aber auch gar nicht soo schlecht.

Ich habe keine Ahnung, wie man ein 8508 und Konsorten kalibriert. Wir 
schicken die Dinger weg, zahlen zähneknirschend eine fette Rechnung und 
dann ist das gut.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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ths schrieb:
> ich habe hier neben einigen sehr kurzzeitstabilen Spannungsquellen auch
> noch modifizierte steinalte Widerstandsteiler SR 1010 von ESI mit 1kOhm,
> mit 10 kOhm und mit 100 kOhm/Step. Die dort eingebauten Widerstände
> waren nicht soo toll, sie wurden ersetzt durch je vier nach TK sortierte
> Vihay VHP. Man kommt an jeden Widerstand per Vierleitertechnik ran und
> misst sie mit einem DMM einzeln aus. Dann Spannung anlegen und in
> verschiedenen Widerstandskombinationen messen.
>
> Zweite Möglichkeit: In einer Kiste befinden sich u.a. zehn hinreichend
> kurzzeitstabile Spannungsquellen  zu je 10 V mit jeweils eigenem
> Netzgerät, die man einzeln ausmessen kann. Diese Spannungsquellen kann
> man wieder in verschiedenen Kombinationen in Reihe schalten.

Vielen Dank für die Info. Über eine Kette aus kurzeitstabilen 
Widerständen habe ich auch schon mal nachgedacht. Ich meine Anja hat so 
etwas zur Linearisierung ihres ADC auch mal vorgestellt.

Ein SR 1010 habe ich hier auch noch rumliegen. Geprüft wurde er 1963 :)

von ths (Gast)


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Im SR1010 sind die Widertände aus Draht, welcher auf Glimmerscheiben 
gewickelt wurde. Nicht besonders stabil und ein bisschen 
feuchteabhängig. Kann man nicht so lassen :-)

von Harald W. (wilhelms)


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ths schrieb:

> Widertände aus Draht,
> Kann man nicht so lassen :-)

Ja, ich denke auch, das Widerstände besser geeignet sind. :-)

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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ths schrieb:
> Im SR1010 sind die Widertände aus Draht, welcher auf
> Glimmerscheiben gewickelt wurde. Nicht besonders stabil und ein bisschen
> feuchteabhängig. Kann man nicht so lassen :-)

Ich habe mir den SR 1010 nur als Transfernormal zugelegt. Ich hoffe 
dafür wird es gehen. Feuchteabhängigkeit wird sich ja nicht innerhalb 
eines Messabends groß auswirken.

Als 10k "Normale" habe ich ein paar VHP 101

von ths (Gast)


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Ich habe jeden Widerstand im SR 1010 durch 4 Sück VHP 202 ersetzt, weil 
mir das Ding für Transferzwecke nicht gut genug war. Jetzt passt das.

von oszi40 (Gast)


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ths schrieb:
> durch 4 Sück VHP 202

Wenn Ihr atomgenau messen wollt, muß auch der REST stimmen und es sollte 
kein Störfeld in der Nähe des Messorts sein.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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ths schrieb:
> Ich habe jeden Widerstand im SR 1010 durch 4 Sück VHP 202 ersetzt, weil
> mir das Ding für Transferzwecke nicht gut genug war. Jetzt passt das.

Aus den min. 36 VHP Widerständen folgt leider ein sehr geringer WAF ;)

Wie "schlecht" war der Transfer denn früher? (Um auch langsam wieder 
On-Topic zu kommen ;) )

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Wären ja sogar min. 144 Widerstände in Deiner Konfiguration...

von ths (Gast)


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Macht nix, die waren lagerhaltig.

von Klaus B. (butzo)


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Anja schrieb:
> ths schrieb:
>> Nicht wirklich schlecht, aber: Die Büx
>> ist Geschichte.
>
> Also ich würde das Gerät nehmen bevor Du es entsorgst.
>
> Gruß Anja
Nehm' auch eins :-)


Butzo

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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ths schrieb:
> Ich habe jeden Widerstand im SR 1010 durch 4 Sück VHP 202 ersetzt, weil
> mir das Ding für Transferzwecke nicht gut genug war. Jetzt passt das.

Sorry, dass ich den Thread noch mal hoch hole, aber es gibt leider keine 
Möglichkeit Dich direkt zu kontaktieren.

Kannst Du mir sagen, ob es beim Umbau eines SR 1010 (60er Jahre) etwas 
zu beachten gibt? Wurde dort zB ggf. Cadmium Lötzinn verwendet um die 
Thermospannungen klein zu halten oder kann man da bedenkenlos löten?

von ths (Gast)


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Ruf mich einfach an: 0160 275 3952

von Sharaf (Gast)


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Ja hast du recht , mit Thomson-Brücke kommt man auf genauer Ergebnisse.
Ich habe eine Frage an dich und zwar du willst ein Messgerät für sehr 
niederohmiger Widerstände aufbauen und das Messgerät soll genau wie 
Thomson-Brücke arbeitet bzw. Von 3 bekannten Widerstände bestimmst du 
den unbekannten Widerstand (Rx). Wie würdest du die werte auswählen?, 
dass dein Messgerät so genau misst . Mit anderen Worte wie rechnet man 
die Genauigkeit eines Messgeräts in Abhängigkeit von der Genauigkeit den 
Widerstände?

von Thomas W. (goaty)


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