spannungsreferenz trimmen mit thermoelement

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..

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

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.

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

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

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?

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?

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

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.

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

>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.

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.

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

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-

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

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.

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-

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.

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)

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.

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.

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.

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.

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!