Проверка мультиметра в домашних условиях

Некоторое время назад заинтересовал вопрос, как проверить свои мультиметры. В частности, вольтметры. Если есть доступ к точному прибору, то проблема решается просто — подсоединить оба вольтметра к одному источнику напряжений (например, к батарейке или лабораторному источнику питания) одновременно и сравнить результаты. У меня такой возможности не обнаружилось, поэтому родилось следующее решение:

Источник напряжения



Это источник опорного напряжения на основе MAX6350CSA+. Данная микросхема имеет на выходе 5 В с погрешностью ±1 мВ (±0.02%). Подобных микросхем много, на разные напряжения, с разной точностью и ценой. В связи с уже упоминавшейся недоступностью точного вольтметра, выбор именно этого чипа был обусловлен его начальной точностью. Ну и ценой, разумеется. Тепловой коэффициент особо не волновал — все равно использоваться будет при комнатной температуре, но разница в цене невелика, поэтому взял с минимальным. Я покупал на DigiKey, но они есть и на AliExpress — около $10.

Схема в точности срисована с даташита. Кроме того добавлен светодиод — чтобы не забыть выключить прибор и не посадить батарейку. Все элементы, кроме, собственно, MAX6350CSA+ — опциональны. Если точный вольтметр недоступен, то R2 лучше вообще не впаивать.

Схема

Все части на семейном снимке:

Части

Плата такая фигурная, чтобы «крона» поместилась в корпус и прижалась платой к стенке. Фоторезист, однокомпонентная маска (держится так себе — облупилась местами). Внешний размер коробочки: 83 x 57 x 24 мм, куплено на AliExpress.

Обратная сторона крупным планом:
Плата

Собрал пару лет назад, а недавно обнаружил на работе в соседнем отделе поверенный Keithley 2000 ±(0.003% + 5). Поэтому быстренько подкрутил R2 до показаний 5,00008-5,00011 (последняя цифра прыгает). Добиваться всех нулей смысла не имеет — это все равно за рамками точности прибора. Оставил чуть выше пяти вольт — просто потому, что 5,00011 смотрится красивее, чем 4,99987 :) Итого получил источник точного напряжения 5.0001 В ±0.2 мВ (±0.005%).

И вот результат:
Проверка

Это глубоко в пределах допустимого для моего мультиметра ±(0.05% + 5), поэтому разбирать и подстраивать его пока не буду.

Разумеется, это только проверка вольтметра постоянного тока, только на одном диапазоне и только для одного значения. Для большинства простеньких мультиметров больше и не имеет смысла — у них только один подстроечный резистор. Но, в принципе, можно проверить и измерение тока — достаточно взять точный резистор порядка килоома и подключить его к клеммам данного устройства.

Альтернативно можно посмотреть на www.voltagestandard.com, но дорого. Еще у китайцев есть, некоторые даже прикладывают листочек с измеренными точными значениями. Но нет никакой гарантии, что они действительно измеряют каждый экземпляр, а не пишут от балды.

Схема и разводка — в приложении.
  • +5
  • 11 апреля 2015, 00:35
  • dev
  • 1
Файлы в топике: Vref.zip

Комментарии (82)

RSS свернуть / развернуть
Touchstone когда-то рассылали халявные сэмплы ИОН на 2.5В. Как-то понадобилось проверить свои приборы/usbee — быстренько склепал обвязку, проверил. Usbee оказался в норме (в пределах 2.50-2.52), а вольтметр вроде чутка завышал.
0
Схему и иллюстрации вставь в статью загрузкой картинок, а не ссылками – режутся справа.
+1
Да и отвалиться могут. Примеры уже есть.
+1
Не дает — говорит, только четыре файла на статью.
0
Не аттачить картинки надо, а вставлять левой из двух кнопок «вставить изображение». Она загружает картинку на сервер сообщества.
0
Спасибо, теперь понятно чем кнопки «изображение» друг от друга отличаются :)
0
Еще бы истчники для проверки остальных диаппазоов напряжений :) А меня лично волнует точность определения ёмкости и индуктивности. Мне кажется, что у моего тестера она -50+100%
0
Подстроить-то их все равно нельзя. Да и оно определяется точностью резисторов в делителе, а вот опору может потребоваться настроить — то китайцы криво откалибруют, то сам заденешь…
Что до емкости — точность там посредственная, но далеко не -50..+100%. А вот у некоторых типов кондеров такие допуски быть могут запросто.
0
0
www.26th.net/public/images/IMG_4072-2.jpg
Нужно использовать больше флюса флюс при пайке, мне так каатса.
0
Это что там синее на контактах — медный купорос или флюс? :DDD
Все хорошо промыть! — и прессисионность прибора повысится еще на 50%!
-1
Достал лупу — не вижу ничего синего на плате. На фотке тоже не вижу — только отражение маски в пайке.
0
маска слишком толстая, а лампа слишком слабая. в идеале маска должна обеспечивать минимальное покрытие всех дорог, при этом может просвечивать до практически бесцветного состояния. такая маска и прочнее и паять не мешает.
0
0
Это глюки цветовой температуры и мобилофотика.
0
Ну раз уж мою зеркалку разжаловали в мобилки, то придется по-упражняться в макро-съемке. Увеличение 30-x (глубина резкости соответствующая). При желании в припое можно разглядеть отражение камеры и меня :) Приколы со цветопередачей на первоначальных снимках — от освещения. Плату нельзя нормально осветить — на ней куча мелких зеркал в виде припоя. Поэтому свет максимально далекий и рассеянный, а выдержка большая. Зеленая муть на месте отколовшейся масти — остатки этой самой маски, их нельзя отмыть, только отскоблить. Полноразмерная фотка
0
it depends от зеркалки и оптики. Для такого лучше насадочную линзу-ахромат купить. У китайцев оно копеечное практически.
0
Какой ток может выдать сия микросхема?
0
15 мА. Не боится КЗ на выходе — при питании до 12 В закорачивать можно неограниченно долго.
0
Этот ток такой же точный как и напряжение?)))
0
это ограничение-защита.
0
Да понятно)
0
Это ИОН. Поэтому ток станет точным, если данное напряжение пропустить через резистор с точно известным сопротивлением.
0
Смысл в таком большом антенном полигоне 0В?
REF19* c Initial accuracy: ±2 mV maximum
AD780 1 mV
стоят значительно дешевле :)
0
Полигон большей — для маски, она значительно лучше липнет к меди, чем к текстолиту.
0
Смысл в площади АНТЕННЫ?
Помехи и наводки тоже хорошо липнут к такому 0В :)
И вообще не понял зачем такой большой размер платищи для SOI8 :)
+1
Внутри металлического корпуса? Можешь оценить порядок помех?
А плата под размер корпуса, чтобы внутри ничего не болталось.
0
+ Площадь корпуса сидит на 0В…
Смешно… Корпус ещё щипает :)
0
На 0 относительно чего? Помехи относительно чего? Действительно смешно.
0
Согласен тоже плата великовата. При двустороннем монтаже все устройство могло бы занять объем батареи питания. Но я думаю автор руководствовался размерами корпуса. А что касается паяльной маски, то это на мой взгляд это излишне для такого устройства. Достаточно бы было после прогона и калибровки задуть качественным лаком. Так и проще и практичней. Не стрелять же из неё. Но сама идея интересна.
0
Ну Туляки к примеру могут зайти ко мне в гости, проврить и калибрануть свои мультики по Agilent 34410A :) (на хяляву)
Кому надо, пишите shodan@микрон.net :)
0
А по теме, игрался с REF5025ID штука весьма неплохая. Прям «из коробки» выдает 2.4992В пригодна для калибровки мультиков в 4 разряда. Если нет калиброванного мультика, вариантов немного, только брать изначально очень точный опорник, на который производитель гарантирует маленькую погрешность «с завода».
+1
А сколько разрядов можно получить на 24-х битном АЦП + USBee?
-1
Разрядов то можно получить сколько угодно. Только вот точность(читай погрешность) этих данных будет оставлять желать…
0
обоснуй — с доками в руках :)
www.analog.com/ru/products/analog-to-digital-converters.html
-1
Зачем?
Неужели я должен обоснововать такие базовые вещи, как то что эффиткивную погрешность определяет опора и шумы АЦП?
Зачем эти бессмысленные выпады с картинками, говори прямо что хотел.
+1
Напомню, тема про калибровку. Причем тут с потолка взятое АЦП непонятно.
+1
АЦП кстати может только вносить погрешность, в ДШ как правило куча всевозможных оговорок на тему внесения погрешности. И битность тут особо не причем, вешая АЦП на опорник сверху ты в любом случае повысишь ошибку. И нет большой разницы, 12 или 24 бита у тебя АЦП, погрешность оно только увеличивает. А чтобы быть уверенным в показаниях, «это» надо калибровать по эталону, имеющему более высокую точность.
+2
На картинке схема 8-ми разрядного вольтметра — ниже trengtor упомянул 0,01% AD588 в золоте — и это будет эталоном :)
И реальновременные ошибки (показанные на графике) в супер-пупер разрядных мультиметрах фильтруются программно, показывая заказчику желаемые 0.
0
На эти 0.01% добавь линейную и нелинейную погрешности вносимые АЦП, добавь специфические шумы схемы/платы, добавь еще возможные ошибки программиста, и ты получишь астрономический фейл :)

Ну и какую ошибку ты получишь? +- 150-200 ppm в лучшем случае? И это только-то, что называется «краткосрочная стабильность».
Поясню на пальцах, +- 150 ppm это при измерении напряжения 5.000000В показания от 4.99925 до 5.00075
Потом добавь туда уход вольтажа опоры +-15ppm/1000h… ну не то чтобы эпик фейл то всеже…
Ну и какие мультимеры мы сможем этим откалибровать? 3.5-4 разряда? :) :) :)

А теперь сравни погрешность отдельно взятого 34410A с придельным отклонением (30ppm*Изм.велечина + 5ppm*диапазон) по прошествии! года! после калибровки, и это на 6.5 разряда. Вот этим уже можно смело калибровать по одновременному сравнению показаний 4.5 разряда мультики.

У тебя там на картинке от-руки пририсована фраза «8 цифр», это к чему относится? Какие еще 8 цифр с такой-то погрешностью… фейспалм.

Да-будет вам plcist известно, что серьезные мультики применяют опоры на подобии LTZ1000A, и учитывают кучу нюансов по шумам и температурным дрейфам. А уже потом, на основании заводской калибровки по эталонам, зная дату калибровки и погрешность, можно с уверенностью сказать погрешность прибора на текущий момент.

«в супер-пупер разрядных мультиметрах фильтруются программно» — бред! в супер-пупер это закладывается на уровне схемотехники :) А вот в гавенных китайских поделках, 4.5-5-6-7 разрядов это просто цыферя взятая с потолка.
0
Кстати отличный пример китайского мультика UNI-T UT71D в 5+ разрядов. Чем мне всегда он нравился, так это чесностью даташита и безотказностью. Если в него вчитаться внимательно, то можно понять что указанная там погрешность +-0.025%+5 делает абсолютно бесполезным чуть более 1 разряда. По сути мы получаем 4-х разрядный честный мультик. По прошествию 2-3х лет эксплуатании, я его сравнил с 34410А и откалибровал. погрешность уложилась в допуск. (со скрипом, но всетаки уложилась)
Поэтому если есть желание получить честные 4 разряда, может не стоит заморачиваться с дорогущими опорниками и купить этот мультик?

А вот уже описываемый мною выше REF5025ID в погрешность даташита не уложился. Не факт что подобное не случится с другими опорниками, купленными тоже за немалые деньги.
0
Не такой уж и бесполезный. Эти разряды позволяют измерять небольшие изменения на фоне большой величины. При этом систематическая погрешность сокращается при вычитании.
0
Как эталон — вещь бесполезная.
Вот если-бы туда LTZ1000ACH и если откалибровать по более точному эталону. Тогда еще ничего так сойдет.

А просто-так вешать на опорник предназначенный для 12-16 биток 24 бита, бесполезно.
Не получится более точного эталона напряжения чем опора.

ppm уменьшить нельзя увеличением битности. Еслиб было все так просто, давно-бы уже мультики в 20 разрядов были.
0
Это да, тут согласен. Но по моим наблюдениям, для измерительных средств вообще не редкость, когда разрешение на порядок превышает точность.
0
Маркетологи, мать их. Ставят задачу «что делать на продажу» именно они. Цифры и разряды легко и красиво продаются.
0
Если кратковременная стабильность (часовая-суточная) прибора хорошая, то это полезно, позволяет измерить дрейф измеряемой величины. Она конечно ниже чем долговременная, поэтому хоть со временем прибор уходит с эталонного напряжения, он все еще может измерять кратковременный дрейф полной своей разрядностью. Правда это только к хорошим приборам относится, у которых опора и ОУ очень стабильные краткосрочно.
0
Разряды полезны для дельта-измерений. Кратковременная стабильность прибора все же лучше, да и у дешевых приборов некоторые части могут иметь даже долгосрочную стабильность заметно лучше точности — скажем, делитель из 1%-х резисторов, который никто не калибрует. Как уж получился — так и будет измерять.
0
Я так понял вся загвоздка в «уплывании» опоры в зависимости от температуры, времени? Т.е. если взять стабильную опору для идеального (без шумов, сдвигов и т.п) АЦП 24бит не 5.000000В, а 4.825667В и откалибровать прибор на его основе, то получится достаточно прецезионный прибор? Я имею в виду что дело не в точности опоры, а в ее стабильности?
0
Именно так.
Вся загвоздка в 2х вещах (стабильность опоры, наличие эталона более высокого класса)
К примеру опоры LTZ1000 LT399 не нормируются по напряжению «с завода», зато имеют колоссальную стабильность. Прибор на их основе просто калибруют по эталону большей точности и вводят программно коэффициенты коррекции напряжения опоры.
+1
Всё так и есть. Я затеял себе опорник на AD588BQ, чтобы проверять и калибровать им приборы неэкстремальной разрядности (3,5-4 разряда) и точности (до 0,1%). Помнится эмпирическое правило, что точность эталона должна быть минимум на порядок выше точности проверяемого прибора.
0
«На картинке схема 8-ми разрядного вольтметра» для 8-ми разрядов нужна опора менее 5ppm и просто идеальный АЦП и его обвязка.
0
Мой вариант транспортной меры напряжения на REF5025ID, для «экспресс теста» 4-х разрядных мультиков.
Помогает определить надо-ли их нести на калибровку




Если бы одна из двух REF5025ID не показала выхода за приделы погрешности, были-бы фотки двух плат.
+1
REF5025?
Для калибровки китайских мультиков?
Калибровщики и калибровщицы в этих мультиках перематывают резисторы :)

radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=52829&start=60
m.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=102196
-1
чем по твоему плох ref5025Id для экспресс теста и пусть даже калибровки(если он выверен по точному мультику)?
Ты про перемотку резисторов ничо не попутал? нам на коте люди прицизионные стандарты делают для многоразрядных мультиков, а не под китайское фуфло.
Платка на твоей картинке более 10 тыщ стоит которую в свою очередь тоже выверять надо прерд использованием. Я со своим 6-ти разрядником не заморачивался и отдал его на калибровку в СЦ Агилента. Нафига мне этот геморой с 1000-никами от линиара не уперся. Пусть лучше производитель скалибрует и не 1-2 параметра а сразу все.
0
Вернули мультик с калибровки Полнота отчета порадовала.
Кому надо, шлите опорники, промерю их и вышлю в зад.
+1
Поздравляю!
0
А какого порядка цена за калибровку, все же?
0
5-ти значная цифра
0
Это так секретно? И пятизначная в какой валюте?
0
Напиши письмо в ту контору, прикинься владельцем. Тебе ответят.
0
Зачем эти шпионские игры, когда можно просто сказать порядок цен?
Ну и 10к и 99к — довольно большая разница, хотя оба пятизначные.
0
Vga, не стоит бить пяткой в грудь, все очень специфично, зависит от плана калибровки, и аппарата.
Порядок я назвал. Подробнее в личку.
Конкретно для своего аппарата, если у тебя мультики этой фирмы, спроси у менеджера. Она тебе план подберет, все расскажет и счетик накатает.
+1
ПРИСТ вот тут пишет что калибрует агиленты за 12к. что дешевле. Но поработав с СЦ Кейсайта понравилось калибровать там. Наверное когда наступит время выплаты на работе компенсации за неотгуленный отпуск, заключу с кейсайтом контракт на калибровку на 3-5 лет.
0
Я себе заказал AD588AQ, под референсный источник 10 В 0,01 %. Там, в принципе, можно вообще без калибровки значения обойтись, если есть сложности с доступом к инструментарию.
0
Т.е. BQ
0
Вообще процесс подстройки аппарата под эталон называется «ПОВЕРКА» — без буквы «р» после «п»))
+1
Поверка – это несколько о другом. А тут – либо проверка, либо калибровка.
0
Поверка средств измерений — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям
Калибровка средства измерений — совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.
Проверка — действие по значению гл. проверять; выяснение истинности, подлинности чего-либо
А о чем речь в данной статье? Проверка — это вообще термин, не относящийся к науке об измерениях.
0
Речь о проверке точности. Если эталон точнее прибора хотя бы на порядок – по нему можно проверить точность прибора (истинность его показаний в заданном диапазоне измерений при указанной для прибора погрешности измерений).
0
по нему можно проверить точность прибора (истинность его показаний в заданном диапазоне измерений при указанной для прибора погрешности измерений)
это и называется поверка — цитата еще раз: Вдумайтесь.
совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям
0
Михаил, вдумайтесь еще раз: МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ. Там и временная нестабильность, и много чего еще, что проверяют при поверке.

Это не поверка. Это именно проверка, если придерживаться точности формулировок.
0
Михаил.
Тут надо понимать, что любителям не надо соответствовать принятой во России методике пОверки, и порой даже вредно.
Ибо по если прибор уложился в погрешность сейчас при пОверке, то при пОверке, то нет никаких гарантий что за межповерочный интервал он за эти рамки не вылезет. Ибо образовавшийся дрейф при пОверке не корректируется.

Поэтому, в точной зарубежной измерительной технике вообще НЕТ такого понятия.
Есть понятие как калибровка. Которое включает в себя обязательную корректировку дрейфа «в ноль».
А уже в документации на прибор указывается разнос параметров через 24 часа, месяц, 3 месяца, год, два года… и т.п. Так-же есть обязательное понятие максимальный интервал между калибровками. (обычно 1-2-4 года)

Этот и именно этот подход позволяет быть точно уверенным в показаниях прибора, и в любой момент расчитать его текущую погрешность. А не наши законы которые скорее всего написаны исходя из невозможности на периферии провести качественную процедуру калибровки.

Понятие пРоверка у средне-статистического радиолюбителя, как вам уже пытался обяснить trengtor, другое:
За неимением техники классом выше чем среднестатичтический китайский мультик, можно взять достаточно точную опору и проверить насколько ее замер прибором велезет за приделы допустимой погрешности. При этом особо отчаенные индивиды готовы заплатить кучу денег за хороший опорник, который часто дороже среднестатистического мультика, чтобы провести наколенную и «относительно» точную калибровку.
+1
тем вам термин пОверка не угодил — не понимаю. И чем же не угодил вам наш закон, работающий на периферии? У нас есть и поверка и калибровка. Короче, бессмысленный разговор.
0
Да скока ж можна… Ему говоришь «брито» – он талдычит «стрижено» :)

Вот, хорошо расписана разница.
0
Неугодил хотя-бы тем что это мазня г-м по бутерброду.
На примере того-же моего мультика:
Методика поверки

Реальные допуски ради которых покупается прибор

Там где должно быть +-0.0002В пишут допустимо +-0.00175В (Приложение А Таблица А1 точка 5В)
Да это просто издевательство над прибором. И так у нас везде.
В нашем местном Тульском ЦСМ даже не нашлось достаточно точного эталона и это в городе оружейников…
Более того, те эталоны что нашлись не могут проверить все диапазоны прибора. Так что выходит эта методичка даже очень жесткая для повседневных реалий… Вобщем закон ваш, нам неугодил всем :)
0
Прист вроде бы делает (судя по информации на сайте). Не ближний свет, правда.
0
Ага беседовал с ними.
После слов, мы можем поверить, но только вам надо требовать протокол испытаний который обычно не делают, немного усомнился в компетенции. И отдал прибор производителю.
Ну и я не думаю что у приста на этот прибор другая методика поверки, решительно отличающиеся от официальной.
0
Производителю – пожалуй, самый разумный в этом случае вариант.
0
И если уж заморачиваться про метрологию – поверку стоит сочетать с калибровкой (но это, блин, деньги и порой немалые). Любителю проще периодически проверять величину погрешности по автономному образцу измеряемой величины.
0
Согласен. Только про «калибровку» — это надо поаккуратнее.
У нас к примеру бывали случаи, когда прибор пришедший с калибровки был закалиброван вусметь! и показывал полную ахинею.

Захожу на наш местный ЦСМ и вижу пачку нормальных элементов в кейсе, которым надо еще выстаиваться после смены положения, и неизвестно какого они года. Да и класс точности нормальных элементов оставляет желать какой он сейчас максимальный 0.001% (для Х482) да? ими только 5-ти разрядники калибровать и то с большой натяжкой и кучей «если».
tulacsm.ru/2010-04-07-04-41-18/2010-04-07-05-10-43
+1
У перворазрядных НЭ нестабильность за год не более 1 мкВ. Зачем точнее?
0
А можно ссылочку на такой нормальный элемент?
+1
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.