GOhm (Гигаом)

Блог им. DrAG0n
Долго ходил, облизывался на резистор FBX4 1GF (1 GOhm 1%) в Промэлектронике. Не удержался, в субботу купил. На витрине цена около 80 руб, продается он по 163 руб. И вообще, ПЭ сильно подняли цены на некоторую розницу (например, светодиоды), за что им некоторое фи.



Давно пытаюсь «на коленке» точно измерять что-то (пока напряжение и сопротивление), в новогодние праздники игрался с пикоамперными токами и интеграторами (воодушевленный видяхой от Bob Pease, R.I.P. про Femtoampere stuff), в итоге получилась установка:



1) аналоговая часть на LMC6081 (операционник с входным током 20 fA и смещением уровня десятков микровольт), правда, на обычной макетке (хотя для этих целей храню фольгированный фторопласт) и LM385-2.5 как ИОН по схеме омметра. Выдает напряжение U=Uref*(1+Rизм/Rэталон), Uref~1,0001 V — с подстроечника.
2) питание для нее с отдельного источника +-12V -> +-5V на 78L05 + 79L05
3) АЦП 24бит AD7718 (пишут, что реально 18-22 бит, но меня пока устраивает)
4) ИОН для АЦП на REF3125
5) STM32F103RET6 управляет АЦП по SPI, соединен с компьютером по USB(CDC)
6) программируется от STM32VLDISCOVERY

Подключая (желтыми крокодилами) эталонный резистор (самые точные у меня 1 ГОм 1%, 10МОм 0.5%, 1МОм 0.2%, 150КОм 0.03%, 1,5К 0.1%, ну и еще всякие есть), точно измеряем Rизм. Для совсем низких сопротивлений (<10К, поскольку разрешение в этом случае будет порядка микроомов) схема будет другой (на плате видны разъемы для 3х- и 4х-проводной схемы, АЦП позволяет ратиометрические измерения).

Измерял уровень шумов, проводил тестовые мзмерения. Все, похоже, работает неплохо. Шумы порядка 70 мкВ (СКО) на фоне 1-2В, что соответствует ~0.01%, это примерно соответствует лучшему из имеющихся у меня «эталонных» резисторов, так что все части схемы будут соответствовать друг другу и система будет оптимальной. Может быть, шумы уменьшатся, если поместить все в экранированный корпус. Но надо тогда делать плату. (осциллограф явно видит 50Гц наводки).

Планирую (1) написать программу для автоматической обработки измерений, расчета RMS-шума и среднего значения, калибровки.
(2) приделать 6 датчиков KTY к АЦП микроконтроллера, 1 датчик ТСП-100 k AD7718 (в ратиометрическом включении) и нагреватель — сделать автоматический калибратор датчиков KTY по температуре
(3) такую же аналоговую схему все-таки поместить в корпус В7-16.

Если есть желающие помочь — Welcome!
  • 0
  • 16 января 2012, 07:04
  • DrAG0n
  • 1
Файлы в топике: stm32-ad7718.zip

Комментарии (8)

RSS свернуть / развернуть
Это просто опыты, или планируешь какой-нибудь приборчик замутить?
0
началось все с интереса модернизировать В7-16, советский вольтметр. Делитель там прекрасный, а электронику сейчас можно сделать лучше. Начал делать на ICL7135 (АЦП двойного интегрирования на +-20000 отсчетов диапазон) (было +-9999), теперь поставил TC500 (он вроде должен +-99999 потянуть, тоже двойного интегрирования). Но нужна хорошая аналоговая часть.

Возможно и отдельный омметр сделаю.

Ну, и калибратор тоже отдельно. А калибровать датчики надо для многоканального термометра-регистратора в гараж, на дачу и для работы.
0
А есть схема аналоговой части? Интересно глянуть, по тексту не очень понял… И кстати, как вы измеряли уровень шумов вашего устройства?
0
подумаю над аналоговой частью со сдвигом (в В7-16 как раз такая, и омметр там же) — функция преобразования U_вых=2.000В + 2*U_вх, пришлю схему. Там ИОН КС191Т (чуть хуже, чем КС191Ф)
0
про измерение шумов — оно постоянно выдает в COM-порт цифры. Ждал длительное время, потом в OO Calc (бесплатный аналог Excel) вычислял средние всей выборки, ее начала и конца, смотрел график, вычислял STDEV (среднеквадратичное отклонение). Переводил в вольты и то и другое. СКО от выборок считаю RMS-шумом всей системы.
0
Очень интересно, в своё время занимался измерениями сопротивлений при малых токах пропускаемых через образец (сверхнизкие температуры). Собирал установку из чего было, но до разработки своих измерительных приборов не дошел…
К счастью, уже сменил работу, но часть идей всё таки осталась в голове…
0
а малые токи — в каком диапазоне? И какие сопротивления? У нас для подобных задач собирали генератор с RC-цепочкой. по изменению частоты вычисляли R (по калибровке).
0
Задач много было. Самые сложные:
— Измерения температуры — от 20 мК до 4.2 К резистивным датчиком. На постоянном токе в 100 наноампер датчик грелся. В области сверхнизких температур удавалось проводить только на мосте переменного тока.
— Измерения сопротивления и эффекта Холла на образцах с сопротивлением порядка миллиом. При эффекте который предсказывают теоретики порядка нескольких процентов, при температурах ниже 1 К. Проблематично было отличить эффект от шумов. %)

При создании своего измерительного прибора часто проблема в доверии к полученным результатам. Сам сталкивался с людьми на конференции которые начинают говорить что всё что вы тут представляете — фигня, так как измерительная аппаратура самодельная. Однажды вообще заявили, что никто уже в мире не делает измерения на постоянном токе при низких температурах. Хотя я по своему опыту знаю что измерениям на переменном токе не всегда можно доверять (закрыл однажды «открытие» — сделанное на переменном токе в сверхпроводниках, просто повторив эксперимент на постоянном токе).
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.