Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik spannungsreferenz trimmen mit thermoelement


von Christian (Gast)


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Hallo Leute ich grüble darüber nach wie man eine Spannungsreferenz (z.b. 
REF 03 GPZ) eichen/trimmen könnte. meine idee: könnte das gehen?

1. Ein thermoelement typ k(oder anderes besser geeignetes) in kochendes 
wasser halten
2. über wetter.de aktuellen luftdruck ermitteln und darüber die 
siedetemperatur des wassers
3. mit NTC raumtemperatur messen, geht doch sicher 0,1 °C genau oder?

damit hat man die temperaturdifferenz der das thermoelement ausgesetzt 
ist und kann über tabellenwerte die empfindlichkeit des elements im 
bereich von 0 bis 100 °C berechnen und dann die erzeugte spannung 
berechnen.

http://tc-systems.de/pdf/data_pdf/d129901.pdf
40,95µV/°C (0-100°C)
https://www.omega.de/temperature/Z/pdf/z204-205iec.pdf
40,96µV/°C (0-100°C)
http://www.temperaturmesstechnik.de/fileadmin/user_upload/pdf/tmh_typ_K_grundwertreihe.pdf
40,96µV/°C (0-100°C)
https://www.wikapolska.pl/upload/DS_IN0023_de_de_51541.pdf
40,96µV/°C (0-100°C)

angenommen die jungs in den links haben nicht nur voneinander 
abgeschrieben und der fehler liegt also bei 0,01µV/°C und angenommen es 
ist 18°C und der luftdruck liegt bei 996,6hPa und somit die 
siedetemperatur bei 99,5°C so ist die temperaturdifferenz 81,5 K +-0,1K

die erzeugte thermospannung beträgt also 3,2657mV +-0,0008mV und die 
temperaturungenauigkeit macht +-0,004mV....

ach scheiße das ist immer noch zu ungenau. verstärkt man das signal mit 
1000 und vergleicht man die spannungsreferenz über comparator mit diesem 
wert und trimmt die referenz bis beide spannungen gleich sind so werden 
gute referenzen ungenauer +- 5mV :-(

hat jemand eine andere idee wie man sich einen sehr genauen messwert 
oder was auch immer erzeugen kann zum eichen?

von Andreas B. (bitverdreher)


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Du unterschätzt gewaltig die Probleme der Temperaturmessung. Wenn Du die 
Lufttemperatur auf 0.5°C genau messen kannst, bist Du gut. Damit eine 
Spannungsreferenz zu eichen ist ein Witz. Das dürfte mit jedem China 
Multimeter genauer gehen.
Schau mal hier rein:
http://www.ti.com/power-management/voltage-reference/series-voltage-reference/products.html
Da bist Du bei einigen schon um eine Größenordnung besser als mit Deinem 
REF 03 GPZ.

von dunno.. (Gast)


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Christian schrieb:
> wetter.de aktuellen luftdruck ermitteln

Die zeigen den aktuellen Luftdruck normiert auf Normalnull Höhe an.. 
Besser ein barometer nutzen, wenn du nicht am meer wohnst..

von Forist (Gast)


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Christian schrieb:
> Hallo Leute ich grüble darüber nach wie man eine Spannungsreferenz (z.b.
> REF 03 GPZ) eichen/trimmen könnte. meine idee: könnte das gehen?

Was interessieren dich für deine Spannungsreferenz irgendwelche 
eichrechtlichen Vorschriften. Außerdem nehme ich an, dass du nicht über 
eine für die Eichung erforderliche Berechtigung im Rahmen einer 
staatlich anerkannten Prüfstelle verfügst.
https://de.wikipedia.org/wiki/Eichung

Das Eichen kannst du also vergessen :-(

Probiere es mal mit kalibrieren ;-)
https://de.wikipedia.org/wiki/Kalibrierung

von nachtmix (Gast)


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Christian schrieb:
> hat jemand eine andere idee wie man sich einen sehr genauen messwert
> oder was auch immer erzeugen kann zum eichen?

Eichen kannst du sowieso nicht, denn "Eichungen werden in der 
Bundesrepublik Deutschland von den Landeseichämtern und staatlich 
anerkannten Prüfstellen unter fachlicher Aufsicht durch die 
Physikalisch-Technische Bundesanstalt durchgeführt." (Wiki)

Du kannst also allenfalls kalibrieren.
Zweckmäßigerweise lässt du das von Leuten machen, die vom Know-How und 
gerätetechnisch dafür ausgerüstet sind.
Das muss nicht teuer sein, und in der Vergangenheit sind sogar 
Mitarbeiter der PTB auf manchen Messen mit einigen ihrer heiligen 
Normalien anwesend gewesen und haben die Meßgeräte von Amateuren 
kostenlos überprüft.

Dass dein obiger Ansatz völlig unbrauchbar ist, magst du daran sehen, 
dass man 6-1/2 stellige und bessere Voltmeter für dreistellige Euros auf 
dem Gebrauchtgerätemarkt bekommen kann.
Das 6 stellig bedeutet bei einer Spannung von 1V eine Auflösung von 1µV, 
oder eine Entfernung von 1km mit einer Auflösung von 1mm zu messen.
Die absolute Genauigkeit ist meist nicht so hoch, aber vielleicht 
erahnst du, welch desaströsen Einfluss die Thermospannungen selbst von 
kleinsten Temperaturschwankungen bei solchen Messungen haben.
Die PTB verwendet den Josephson-Kontakte um Spannungen höchster 
Genauigkeit herzustellen. Solche Maschinen sind nicht ganz klein, u.a. 
weil sie mit flüssigem Helium gekühlt werden.
Für den Preis einer solchen Spannungsquelle kannst du dir auch ein rotes 
italienisches Sportauto kaufen.

von Werner H. (werner45)


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Das (normal erhältliche) Thermometer mit der besten Genauigkeit ist 
immer noch das Platin-Widerstandsthermometer.
Ein Thermoelement ist ein Temperatur-DIFFERENZ-Meßgerät und als solches 
für Kalibrationen ungünstig. Einsatzgebiet sind bevorzugt hohe 
Temperaturen.
Siedendes Wasser ist auch kein Fixpunt, besser ist erstarrender 
Schwefel, auch für den Hobbyisten.

Verwende einen Platinwiderstand zum kalibrieren eines NTC. Du brauchst 
keine Linearisierungsschaltung, die Widerstandstabelle genügt.

Gruß   -   Werner

von Harald W. (wilhelms)


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Forist schrieb:

> Das Eichen kannst du also vergessen :-(

Vielleicht könnte man ja Buchen. :-)

von Harald W. (wilhelms)


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Werner H. schrieb:

> Siedendes Wasser ist auch kein Fixpunt, besser ist erstarrender
> Schwefel, auch für den Hobbyisten.

Für Hobbyisten wäre ein Fieberthermometer schon besser geeignet.
Dazu noch die Temperatur schmelzenden Eises.

von Achim B. (bobdylan)


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Harald W. schrieb:
> Forist schrieb:
>
>> Das Eichen kannst du also vergessen :-(
>
> Vielleicht könnte man ja Buchen. :-)

Das sagt ja auch schon der Volksmund:

Eichen sollst du weichen,
Buchen sollst du suchen.

von Christian (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Du unterschätzt gewaltig die Probleme der Temperaturmessung. Wenn Du die
> Lufttemperatur auf 0.5°C genau messen kannst, bist Du gut. Damit eine
> Spannungsreferenz zu eichen ist ein Witz. Das dürfte mit jedem China
> Multimeter genauer gehen.
> Schau mal hier rein:
> 
http://www.ti.com/power-management/voltage-reference/series-voltage-reference/products.html
> Da bist Du bei einigen schon um eine Größenordnung besser als mit Deinem
> REF 03 GPZ.

danke für den link, aber naja einige größenordnungen stimmt nicht ref 03 
gpz macht +- 0,6% Vout und bei TI sind die besten mit 0,05% Vout 
angegeben. also genau eine größenordnung

und mit einem NTC sollte man doch besser als 0,5°C messen können?! ich 
meine die dinger machen große widerstandsänderungen bei 0,1K um 
raumtemperatur

von Christian (Gast)


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dunno.. schrieb:
> Christian schrieb:
>> wetter.de aktuellen luftdruck ermitteln
>
> Die zeigen den aktuellen Luftdruck normiert auf Normalnull Höhe an..
> Besser ein barometer nutzen, wenn du nicht am meer wohnst..

danke guter hinweis

von Christian (Gast)


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Forist schrieb:
> Christian schrieb:
>> Hallo Leute ich grüble darüber nach wie man eine Spannungsreferenz (z.b.
>> REF 03 GPZ) eichen/trimmen könnte. meine idee: könnte das gehen?
>
> Was interessieren dich für deine Spannungsreferenz irgendwelche
> eichrechtlichen Vorschriften. Außerdem nehme ich an, dass du nicht über
> eine für die Eichung erforderliche Berechtigung im Rahmen einer
> staatlich anerkannten Prüfstelle verfügst.
> https://de.wikipedia.org/wiki/Eichung
>
> Das Eichen kannst du also vergessen :-(
>
> Probiere es mal mit kalibrieren ;-)
> https://de.wikipedia.org/wiki/Kalibrierung

wie auch immer ihr es nennen wollt. wenn ihr wollt könnt ihr mich 
verstehen und was ich machen will. danke für den hinweiß der josephson 
kontakte aber gibt es noch andere realisierbare vorschläge?

von Christian (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Das (normal erhältliche) Thermometer mit der besten Genauigkeit ist
> immer noch das Platin-Widerstandsthermometer.
> Ein Thermoelement ist ein Temperatur-DIFFERENZ-Meßgerät und als solches
> für Kalibrationen ungünstig. Einsatzgebiet sind bevorzugt hohe
> Temperaturen.
> Siedendes Wasser ist auch kein Fixpunt, besser ist erstarrender
> Schwefel, auch für den Hobbyisten.
>
> Verwende einen Platinwiderstand zum kalibrieren eines NTC. Du brauchst
> keine Linearisierungsschaltung, die Widerstandstabelle genügt.
>
> Gruß   -   Werner

danke für den hinweis mit platinwiderstandsthermometer zu kalibrieren

warum ist siedendes wasser bei bekanntem Druck kein fixpunkt?

und warum ist erstarrender schwefel besser? wie soll ich denn den 
erstarrenden schwefel bei konstanter temperatur halten?

von Christian (Gast)


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Christian schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Du unterschätzt gewaltig die Probleme der Temperaturmessung. Wenn Du die
>> Lufttemperatur auf 0.5°C genau messen kannst, bist Du gut. Damit eine
>> Spannungsreferenz zu eichen ist ein Witz. Das dürfte mit jedem China
>> Multimeter genauer gehen.
>> Schau mal hier rein:
>>
> 
http://www.ti.com/power-management/voltage-reference/series-voltage-reference/products.html
>> Da bist Du bei einigen schon um eine Größenordnung besser als mit Deinem
>> REF 03 GPZ.
>
> danke für den link, aber naja einige größenordnungen stimmt nicht ref 03
> gpz macht +- 0,6% Vout und bei TI sind die besten mit 0,05% Vout
> angegeben. also genau eine größenordnung
>
> und mit einem NTC sollte man doch besser als 0,5°C messen können?! ich
> meine die dinger machen große widerstandsänderungen bei 0,1K um
> raumtemperatur

okok ich sehe ein auch die ntcs haben Tolleranzen in den R25 und B 
werten scheiße^^

gibt es den keine möglichkeit eine genaue kalibiererung selbst zu 
machen? also meinetwegen nur 100µV genau

von MaWin (Gast)


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Christian schrieb:
> hat jemand eine andere idee wie man sich einen sehr genauen messwert
> oder was auch immer erzeugen kann

Na ja, du brauchst 2.5V, sonst bekommst du Messfehler durch 
Spannungsteilerwiderstände, und die gibt es (für dich) kaum genauer als 
0.1%.

Aber du wirst ebensolche Schwierigkeiten haben initial genauere 2.5V 
Spannungsreferenzen (MAX6350 0.02%, VRE3025J 2.5V 0.01%) zu bekommen.

Ein Thermoelement ist nicht so steil, du kannst also aus einer ungenauer 
eingehaltenen Temperatur (z.B. 1 GradC) eine genauere Spannung machen, 
brauchst aber viele hundert in Reihe. Nicht anders funktionieren die 
Josephson Spannungsnormale an der PTB. Wie genau es damit geht, weiss 
ich nicht.

Auch Multimeter sind nicht besser, es sei denn sie wurden neulich durch 
Vergleichsmessung kalibriert.

Früher vetwendete man Weston Nirmalelemente, heute wegen RoHS eher 
genaue Spannungsreferenzen, und genauer geht es halt nicht.

von georg (Gast)


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Christian schrieb:
> gibt es den keine möglichkeit eine genaue kalibiererung selbst zu
> machen? also meinetwegen nur 100µV genau

Bau dir sowas (aus Spektrum/Lexikon der Physik):

"Meßtechnische Bedeutung hat heute praktisch nur noch das 
Weston-Normalelement, eine Kette Cd-CdSO4-Hg2-SO4-Hg+ mit einer 
Leerlaufspannung von rund 1,018 65 V bei 20 °C (siehe Abb. 1). Meist 
werden die Elemente auf 30 °C (mit einer Schwankungsbreite von wenigen 
mK) betrieben. Ihr Temperaturkoeffizient ist relativ hoch (-4 · 10-4 / 
K), sie sind außerdem sehr empfindlich gegen mechanische, elektrische 
und thermische Störungen, ferner ist nach jeder Stromentnahme eine 
Erholungszeit erforderlich (bei Entladung um 3 mC etwa 1 Tag, bei Ladung 
einige Monate)."

Nach dem Stand der Technik nimmt man eher Josephson-Elemente, aber die 
Kühlung mit flüssigem helium wird dir sicher zu teuer sein.

Georg

von Arc N. (arc)


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Christian schrieb:
> danke für den link, aber naja einige größenordnungen stimmt nicht ref 03
> gpz macht +- 0,6% Vout und bei TI sind die besten mit 0,05% Vout
> angegeben. also genau eine größenordnung
>
> und mit einem NTC sollte man doch besser als 0,5°C messen können?! ich
> meine die dinger machen große widerstandsänderungen bei 0,1K um
> raumtemperatur

Wie groß die Änderung pro °C oder K ist, ist fast egal, 
Widerstandsmessungen werden, wenn's genau werden soll, ratiometrisch 
durchgeführt d.h. die Fehler durch Verstärkung, Thermospannungen etc. 
fallen raus und nur der Fehler des Vergleichswiderstands/-normals bleibt 
in der Gleichung (zumindest bei 0.1K). Nichtsdestotrotz ist die Messung 
der Lufttemperatur (Warum eigentlich? Hängt die Kaltstelle des 
Thermoelements in der Luft?) deutlich ungenauer als bspw. die Messung 
einer Fixpunkttemperatur. Einflüsse auf die Lufttemperaturmessung u.a. 
Luftströmung, Strahlungsquellen usw.
NPL (National Physical Laboratory = UK Äquivalent zur PTB) schafft bei 
Lufttemperatur gerade mal erweiterte Messunsicherheiten im Bereich 
+-0.08K
http://www.npl.co.uk/upload/pdf/20141209-npl-ukas-bell.pdf
Div. Ungenauigkeiten und Langzeitdriften in der Kaltstelle und beim 
Thermoelement bzw. beim Vergleichswiderstand + PTx bleiben erhalten.

Sehr langzeitstabile, relativ günstige Spannungsreferenzen kann man sich 
dennoch selbst bauen... man muss sie nur kalibrieren können
http://www.eevblog.com/forum/metrology/
Eine Idee, die dort im Forum mWn noch nicht umgesetzt wurde, gibt's hier 
zum Nachlesen: Eleven years of monitoring an ultra-stable 10 V
zener-based voltage standard
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/733/1/012065/pdf

: Bearbeitet durch User
von Mike (Gast)


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>Hallo Leute ich grüble darüber nach wie man eine Spannungsreferenz (z.b. REF 03 
GPZ) eichen/trimmen könnte.

Wie genau soll die Referenz denn kalibriert werden? Welche Abweichung 
ist noch tolerabel? Es gibt Festspannungsreferenzen zu erschwinglichen 
Preisen (< 10€), die "aus dem Stand" eine maximale Abweichung von 20ppm 
erreichen, z.B. diese hier:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR4520_4525_4530_4533_4540_4550.pdf

Genauigkeiten in dieser Größenordnung benötigen auch eine entsprechend 
stabile Elektronik drumherum. Schon die Thermospannungen an den 
Lötstellen können einige 100µV erreichen. Die Offsetspannungen von 
Verstärkereingängen können durch Alterung, Temperatur etc. driften, hier 
wäre also Auto-Zero Pflicht. Ansonsten hätte eine noch so präzise 
Kalibrierung nur kurzzeitig Bestand.

von Harald W. (wilhelms)


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Christian schrieb:

> wie auch immer ihr es nennen wollt. wenn ihr wollt könnt ihr mich
> verstehen und was ich machen will.

Nein, dazu sind Deine Angaben zu konfus.

von Harald W. (wilhelms)


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Christian schrieb:

> warum ist siedendes wasser bei bekanntem Druck kein fixpunkt?

Weil der Siedepunkt auch noch durch andere Faktoren beeinflusst
wird.

> und warum ist erstarrender schwefel besser?

Das weiss ich auch nicht. Ich würde eher Gallium nehmen.
denn das ist ein "offizieller" Fixpunkt. M.W. sind alle
"offiziellen" Fixpunkte Schmelzpunkte.

> wie soll ich denn den
> erstarrenden schwefel bei konstanter temperatur halten?

Mit einem Thermostat.

von Harald W. (wilhelms)


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Christian schrieb:

>> und mit einem NTC sollte man doch besser als 0,5°C messen können?

Ja, kann man. Entsprechende Sensoren sind z.B. in Fieberthermometern
verbaut.

> gibt es den keine möglichkeit eine genaue kalibiererung selbst zu
> machen? also meinetwegen nur 100µV genau

Wenn Du ein entsprechendes Messlabor und eine entsprechende
Ausbildung hast. Vielleicht hast Du ja mal die Möglichkeit,
ein vom DAkkS zertifiziertes Meßlabor zu besichtigen. Dann
kannst Du ja mal fragen, was man da alles beachten muss.
Ich habe das z.B. im Rahmen eines mehrtägigen Intensivlehr-
gangs erlernt.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Christian,

Christian schrieb:
> Hallo Leute ich grüble darüber nach wie man eine Spannungsreferenz (z.b.
> REF 03 GPZ) eichen/trimmen könnte. meine idee: könnte das gehen?

Aus Deinem Beitrag geht nicht hervor, ob Du die 
Temperaturempfindlichkeit einer Spannungsreferenz mit Hilfe von 
Zusatzkomponenten kompensieren willst, oder ob Du die Kennlinie eines 
bestimmten Temperatursensors bestimmen willst und für die Messung eines 
Spannungsreferenz einsetzen willst.

: Bearbeitet durch User
von Christian L. (cyan)


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Mike schrieb:
> Es gibt Festspannungsreferenzen zu erschwinglichen
> Preisen (< 10€), die "aus dem Stand" eine maximale Abweichung von 20ppm
> erreichen, z.B. diese hier:

Du hast eine Null vergessen.

von nachtmix (Gast)


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Christian schrieb:
> gibt es den keine möglichkeit eine genaue kalibiererung selbst zu
> machen? also meinetwegen nur 100µV genau

Geh zu jemandem, der ein 10 Mal genaueres Voltmeter hat.
Selbst von den 6-1/2 oder 7-1/2 stelligen sind tausende im Land 
verstreut, vorwiegend wohl an Unis oder THs bei Physikern und 
Elektronikern.

von nachtmix (Gast)


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MaWin schrieb:
> du brauchst 2.5V, sonst bekommst du Messfehler durch
> Spannungsteilerwiderstände, und die gibt es (für dich) kaum genauer als
> 0.1%.

Man kann sie sich aber leicht aus einer grossen Zahl "gleicher" 
Widerstände genauer aussuchen. Dafür genügen sogar billige 1%-ige 
Widerstände.

MaWin schrieb:
> Ein Thermoelement ist nicht so steil, du kannst also aus einer ungenauer
> eingehaltenen Temperatur (z.B. 1 GradC) eine genauere Spannung machen,
> brauchst aber viele hundert in Reihe. Nicht anders funktionieren die
> Josephson Spannungsnormale an der PTB. Wie genau es damit geht, weiss
> ich nicht.

Etwas anders funktionieren die Josephson Normale schon, insbesondere 
sind das keine Thermoelemente, NTCs o.dgl.
Dass man auch von den Josephson-Kontakten viele tausend in Reihe 
schalten muß um auf handliche Spannungen zu kommen ist richtig. Die PTB 
verkauft so etwas sogar in Form integrierter Schaltungen.

Das sind aber keine Temperaturmesser irgendwelcher Art, sondern sie 
benutzen den Zusammenhang zwischen der Frequenz einer eingestrahlten 
Hochfrequenz und der zugehörigen Spannung.
Frequenzen kann man bekanntlich überaus genau messen, die Temperatur ist 
aber nahezu uninteressant.
Die (teure) Kühlung mit flüssigen Helium benötigt man nur, damit die 
Geschichte überhaupt funktioniert.

https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt2/abt2-josephson.html

von branadic (Gast)


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Arc N. schrieb:
> Eine Idee, die dort im Forum mWn noch nicht umgesetzt wurde, gibt's hier
> zum Nachlesen: Eleven years of monitoring an ultra-stable 10 V
> zener-based voltage standard
> http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/733/1/012065/pdf

Interessant, obgleich immer wieder die Frage nach der Wirtschaftlichkeit 
gestellt wird.
Ein Foto vom inneren Aufbau wäre spannend.

-branadic-

von georg (Gast)


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Mike schrieb:
> Es gibt Festspannungsreferenzen zu erschwinglichen
> Preisen (< 10€), die "aus dem Stand" eine maximale Abweichung von 20ppm
> erreichen, z.B. diese hier:
> 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR4520_4525_4530_4533_4540_4550.pdf

Man sollte die Dokumentation auch lesen: das Ding ist nicht schlecht, 
aber die vom TO geforderten 100µV erfüllt es nicht.

Georg

von Harald W. (wilhelms)


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nachtmix schrieb:

>> gibt es den keine möglichkeit eine genaue kalibiererung selbst zu
>> machen? also meinetwegen nur 100µV genau
>
> Geh zu jemandem, der ein 10 Mal genaueres Voltmeter hat.

Dann hat man aber nur einen Augenblickswert und keine Kalibrierung.

von Phil (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Dann hat man aber nur einen Augenblickswert und keine Kalibrierung.

Wenn Du in ein Kalibrierlabor damit gehst werden die es auch einfach 
messen.


Sag doch mal wo Du her kommst. Hier gibt es ja etliche Leute die Dir das 
messen können.

von Peter M. (r2d3)


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Harald W. schrieb:
> Dann hat man aber nur einen Augenblickswert und keine Kalibrierung.

Spielst Du auf die Messdauer an?
Wenn Christian wirklich eine Referenz vermessen will, reduziert selbst 
ein Augenblickswert den  größten Teil seiner Unsicherheit, oder?

von Harald W. (wilhelms)


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Phil schrieb:

> Sag doch mal wo Du her kommst.

Ich habe lange in einem Meßlabor gearbeitet. Allerdings nicht für
elektrische, sondern für andere Messgrössen. Trotz meiner guten 
Grundlagenkenntnisse musste ich speziell für die Messtechnik eine
Menge dazulernen. Z.B. den Satz: "Man misst nicht so genau wie
möglich, sondern so genau wie nötig". Speziell dieser Satz wird
hier im Forum meist nicht beachtet.

von Harald W. (wilhelms)


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Phil schrieb:

> Wenn Du in ein Kalibrierlabor damit gehst werden die es auch einfach
> messen.

Wenn es ein Labor ist, welches sich nicht nur um den eigenen Verdienst
kümmert, werden sie Dir aber vielleicht vorher sagen, das sich z.B.
Dein Aufbau für eine Kalibrierung nicht eignet. Wir haben hier im
Forum ja eine Spezialistin für Präzisionsspannungsmessungen. Diese
hat ja u.a. festgestellt, das sich die Ausgangsspannung von Normalen
ändert, wenn sich die Luftfeuchtigkeit ändert, bzw. wenn man das
Normal auf den Kopf stellt. Das hätte ich vorher auch nicht geglaubt.
Die Luftfeuchtigkeit musste ich für meine Messungen zwar auch
berücksichtigen, weil sie die Lichtgeschwindigkeit verändert, aber
das war vorher "allgemein bekannt".

von branadic (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Wir haben hier im
> Forum ja eine Spezialistin für Präzisionsspannungsmessungen. Diese
> hat ja u.a. festgestellt, das sich die Ausgangsspannung von Normalen
> ändert, wenn sich die Luftfeuchtigkeit ändert, bzw. wenn man das
> Normal auf den Kopf stellt.

Anja's Aussage zur Feuchteempfindlichkeit bezieht sich erstens nicht auf 
Normale sondern auf Spannungsreferenzen und zweitens auf solche im 
Plastikgehäuse.
Darüber hinaus gibt es auch zahlreiche Veröffentlichungen, die sogar den 
Einfluss des Umgebungsdruck auf Spannungsreferenzen in hermitschen 
Gehäusen nachweisen (LTZ1000, LTFLU, ...).
Die Lageempfindlichkeit bezieht sich auf solche Spannungsreferenzen, die 
beheizt sind. Man muss diese Aussagen schon im gesamtheitlichen Kontext 
wiedergeben.

-branadic-

von ths (Gast)


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In manchen Labors verwendet man zum Spannungstransfer noch 
Spannungsteiler. Manche Teiler sind ein bisschen abhängig von der 
Luftfeuchtigkeit, weil der Widerestandsdraht auf Glimmer gewickelt wurde 
un dieser Feuchtigkeit aufnimmt.

Bei der Darstellung von Kräften mit Massen im Schwerefeld der Erde geht 
der Luftdruck mit ein. Er bestimmt die Luftdichte massgeblich und damit 
den Auftrieb in Luft.

Je genauer du hinguckst, desto mehr Randbedingungen musst du beachten.

von Phil (Gast)


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Harald W. schrieb:
>> Sag doch mal wo Du her kommst.
>
> Ich habe lange in einem Meßlabor gearbeitet.

Ich hatte eigentlich den Wohnort des TO gemeint, damit man schauen kann 
ob nicht irgendwer in der unmittelbaren Umgebung entsprechendes 
Equipment hat.
War wohl etwas undeutlich von mir formuliert, sorry.


Ich denke die 100µV auf 2,5V sind sehr ambitioniert für diese einfache 
Referenz. Das sind ja nur 40ppm. Im worst-case ändert sich diese 
Referenz 50ppm/K. Das heißt der TO müsste schon für eine sehr stabile 
Temperatur beim Verwenden der Referenz sorgen. (Ja, ich habe gelesen, 
dass sie typisch 10ppm/K, aber da man es nicht weiß sollte man zunächst 
das Maximum aus dem Datenblatt ansetzen.)

Zudem driftet das Teil in den ersten 1000h auch noch bis zu 50ppm.

Wenn er das Teil wirklich auf 100µV vermessen möchte (was nicht sinnvoll 
erscheint), dann reicht da so etwas wie ein 34401A nicht aus. (2,5V * 
35ppm + 10V * 5ppm = 138µV Unsicherheit bei jährlicher Kalibrierung)

von MaWin (Gast)


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MaWin schrieb:
> ie genau es damit geht, weiss ich nicht.

Inzwischen weiss ich es: Nicht besonders, schlechter als 1%:

https://www.picotech.com/library/application-note/improving-the-accuracy-of-temperature-measurements

Ein Thermoelement, das man versucht auf 100 GradC zu halten, und die 
Junction auf 0, erzeugt eine Spannung die z.B. 1.5 GradC daneben liegen 
kann, also eine Spannung mit einer Abweichung von ebenfalls grob 1.5%.

Als Spannungsquelle zum kalibrieren von Referenzen also untauglich.

Hält man das Thermoelement auf 1000 GradC macht zwar die 1.5GradC 
Abeweichung nur noch 0.15% aus, aber man mzss erst mal konstante 1000 
GradC erzeugen (und dazu wohl messen). Geht also auch nicht.

von Karl (Gast)


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Phil schrieb:
> Das sind ja nur 40ppm. Im worst-case ändert sich diese
> Referenz 50ppm/K.

Ach kommt Leute. Vor 50 Jahren vielleicht.

MAX6325/6350: Initial accuracy 0.02%, TempCo 0.5..1ppm/K (C-Type), 
Long-Term 30ppm/1000h.

Die Dinger haben einen Trim-Eingang, damit kann man die abgleichen.

von Phil (Gast)


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Karl schrieb:
> Phil schrieb:
>> Das sind ja nur 40ppm. Im worst-case ändert sich diese
>> Referenz 50ppm/K.
>
> Ach kommt Leute. Vor 50 Jahren vielleicht.
>
> MAX6325/6350: Initial accuracy 0.02%, TempCo 0.5..1ppm/K (C-Type),
> Long-Term 30ppm/1000h.

Sorry, ich habe das auf die REF03 bezogen und erst später gesehen, dass 
es nur ein Beispiel war.
Ja die 6350 ist deutlich besser, hat aber auch so ihre Probleme. Unter 
anderem Popcorn-Noise und eine ordentliche Hysterese (Temperatur), aber 
das ist hier im Bereich von 20ppm alles noch uninteressant.

Beim angegebenen TC muss man aufpassen wie dieser bestimmt wurde. 
Oftmals wird ein großer Temperaturbereich angesetzt und über diesem 
gemittelt. So kann es zB durchaus sein, dass sich die Spannung zwischen 
23°C und 24°C deutlich mehr als 1ppm ändert.


Karl schrieb:
> Die Dinger haben einen Trim-Eingang, damit kann man die abgleichen.

Und damit sämtliche Instabilitäten der Trim-Schaltung in die Referenz 
bringen. Ich würde den Eingang nicht benutzen, die Referenz vermessen 
(lassen) und einfach den Wert draufschreiben.

von Phil (Gast)


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kleine Korrektur:
Die Hysterese habe ich bei der LTC6655 beobachtet. Die MAX6350 war, was 
das anging, ganz ok. Da gab es allerdings wie gesagt Popcorn-Noise, 
welches über diverse Referenzen unterschiedlich stark ausgeprägt war. 
Teilweise Sprünge von einigen ppm über mehrere Sekunden.

von Äxl (geloescht) (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Forist schrieb:
>
>> Das Eichen kannst du also vergessen :-(
>
> Vielleicht könnte man ja Buchen. :-)

Warum ist der Stamm der Kiefer oben hellbraun und unten dunkel?
...
Damit man Oberkiefer und Unterkiefer unterscheiden kann!

von Arc N. (arc)


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Harald W. schrieb:
> Die Luftfeuchtigkeit musste ich für meine Messungen zwar auch
> berücksichtigen, weil sie die Lichtgeschwindigkeit verändert, aber
> das war vorher "allgemein bekannt".

So unbekannt war das auch bei Spannungsreferenzen nicht, zumindest für 
die Luftfeuchtigkeit
http://www.ti.com/jp/lit/an/slyt183/slyt183.pdf aus dem Jahr 1999
"Practically all voltage references vary with time or environmental 
factors such as humidity, pressure, and temperature."

"Package induced instability in voltage reference microcircuits 
encapsulated in plastics" 2003 
https://nepp.nasa.gov/docuploads/054ECE0C-7EE9-4A4F-98A6EC448C80B9C6/package%20induced%20instability%20in%20Vref.pdf

"THE EFFECTS OF THE ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF SOME ZENER VOLTAGE 
REFERENCES" 2002, Abhängigkeit der Ausgangsspannungen von Flukes 732B 
von Luftfeuchtigkeit, Luftdruck- und temperatur (deutlich im 
Sub-ppm-Bereich)

branadic schrieb:
> Arc N. schrieb:
>> Eine Idee, die dort im Forum mWn noch nicht umgesetzt wurde, gibt's hier
>> zum Nachlesen: Eleven years of monitoring an ultra-stable 10 V
>> zener-based voltage standard
>> http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/733/1/012065/pdf
>
> Interessant, obgleich immer wieder die Frage nach der Wirtschaftlichkeit
> gestellt wird.

140 REF102, dazu günstige 0.1% Widerstände, eine nachregelbare 
Spannungsversorgung und ein ziemlich temperaturstabiler Ofen. Flukes 
732B kostet neu und kalibriert ~10000 USD, die übliche Konfiguration 4x 
732B + 1x 734A entsprechend mehr... 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/the-current-cost-of-chasing-ppm's-(fluke-732b-price-list)/

> Ein Foto vom inneren Aufbau wäre spannend.

Würde mich auch interessieren, leider auch nicht im Artikel von 2005 zu 
finden https://iie.fing.edu.uy/publicaciones/2005/STD05/

MaWin schrieb:
> Hält man das Thermoelement auf 1000 GradC macht zwar die 1.5GradC
> Abeweichung nur noch 0.15% aus, aber man mzss erst mal konstante 1000
> GradC erzeugen (und dazu wohl messen).

Nicht ganz ernstgemeinte Ideen und völlig OT... ;)
Die Thermoelemente driften bei den Temperaturen ordentlich...
Aber es gibt auch mittlerweile selbst-validierende, auch wenn's hier 
nicht hilft...
http://www.npl.co.uk/upload/pdf/self-calibrating-thermocouples-closing-presentation-jul2012_1.pdf 
(Prinzip: Thermoelement bekommt einen kleinen Hochtemperaturfixpunkt mit 
eingebaut, geht die Temperatur nun über/unter den Fixpunkt hinaus, sieht 
man die Übergänge sehr deutlich im Temperaturverlauf und kann 
abgleichen).
Was aber gehen könnte: Stabiles Thermoelement bzw. eine Thermosäule 
bauen, dazu einen selbstgebauten Wassertripelpunkt 
https://www.scientificamerican.com/article/tackling-the-triple-point/ 
und was anderes aus der ITS-90, Gallium-Schmelzpunkt (29.7646 °C) oder 
bspw. Zinn-Gefrierpunkt (231.928°C), nehmen. Konstante 
Temperaturdifferenz -> konstante Thermospannung.
Wenn's nicht funktioniert, hätte man immerhin noch eine nette Ausrüstung 
zum Kalibrieren von Temperatursensoren ;)

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