制作高位表如何解决电流档接触电阻的不稳定问题

IRF540

abbey_tom 发表于 2022-6-28 12:43
需要基于现有，
您这是要制造大型装备啊

我觉得硬件条件不具备，这么干行不通。

您看下以前比较高端的电阻箱，算不上什么高精密、也不算大功率，但是里面的触点是两三层冗余触点铜片的动头+实心铜/银/合金的定头 . 47那破烂开关就别折腾它了。

abbey_tom

longshort 发表于 2022-6-28 13:07
找《基准器件》栏的置顶帖。

顺便再提一下，不要太想当然。

我并不是想当然，
只是希望能够得到具体的指导，
如果说不行，
最好能够指出问题之所在。
我已经实践过了，
并且还在实践中。
昨天我试验了5mA的测量（利用了MF47的0.06+0.54+5.4+54四个线绕），
手头上现有的23S的最高精度档为30mA,
标称精度为0.05%+5d
测试电流为5mA,（显示5.000mA）
误差为5*0.05%+0.005mA=0.0075mA

我所制作的MF47电流表，
在一个小时内观察到的示值波动范围为：
5.00005mA至5.00051mA
最大波动量为0.00046即0.009%不到0.01%
并且这个波动还包含了恒流源的波动，
我没有条件再往下分辨了，
因为已经超出23S的监测范围。
当然，我没有期望最终能达到这么好的结果，
但绝对不是想当然。

abbey_tom

IRF540 发表于 2022-6-28 13:35
我觉得硬件条件不具备，这么干行不通。

您看下以前比较高端的电阻箱，算不上什么高精密、也不算大功率 ...

看楼上的初步测试，
化腐朽为神奇还是可能的。

abbey_tom

longshort 发表于 2022-6-28 13:07
找《基准器件》栏的置顶帖。

顺便再提一下，不要太想当然。

正在进行100mA测试，
初步观察，
波动也在0.01%范围内。

longshort

abbey_tom 发表于 2022-6-28 14:31
我并不是想当然，
只是希望能够得到具体的指导，
如果说不行，

达到一定位数的精密测量，需要掌握一些看似无用的基本知识。建议您对隔壁论坛的有关帖子作一点深入一些的阅读，会有帮助的，特别是lymex的文档资料，内容详实客观易懂，可以从那里入手。

longshort

abbey_tom 发表于 2022-6-28 15:13
正在进行100mA测试，
初步观察，
波动也在0.01%范围内。

靠简单观察是不能确定波动究竟是多少的，这方面要依靠统计学分析。

IRF540

abbey_tom 发表于 2022-6-28 15:01
看楼上的初步测试，
化腐朽为神奇还是可能的。

不碰它，短期内，温度没啥变化， 什么触点都能稳定一会。  我之前做50uA电流源，431做基准，用到一个3296电位器。 短期测试用数字表测也是一个字都不跳，放了一个月，再打开看数值就变化了。尝试用小改锥轻轻敲了敲电位器，数字又变化了。


如果要做个高精度， 更得考虑温度湿度和长期氧化。

你试试做个大壳子 把全套放进去，   加热到40度，以及降低到10度。 也就是30度温差的时候的差值。

以及湿度20和70时的差值。  以及潮湿环境存放几周，触点氧化带来的误差。如果这些误差都能满足5位表的精度，再继续也不迟。

abbey_tom

IRF540 发表于 2022-6-28 21:05
不碰它，短期内，温度没啥变化， 什么触点都能稳定一会。  我之前做50uA电流源，431做基准，用到一个3296 ...

近一段时间做MF47双显表，
我是充分体会到了温漂的威力。
而我制作这个高位表，
并非是真正意义上的高位表，
而是一个观察电压或电流短期变化的工具，
主要用途就是辅助测量温漂。

我有一块质量不错的德产四位半表23S，
精度还不错（0.05－0.1%）
我现在的目标是：
制作一个简易的直流电流（或再扩展到直流电压）测量工具，
短期稳定度（比如一天内或一两个小时内）不低于23S，
可以显示5－6位，
因为软件自己做，
可以很方便地一键校准（比如校准到与23S示值一致）
在一个测量周期内，
可以作为23S的替身，
但可以显示更多的细节变化就行了。

您说的我也有类似的经历，
做了一个100mA的恒流源，
长期也会漂移（冬天调好的100mA, 一直没动电位器，现在是100.2X）
但短期内（一个白天）不到0.05%，
现在这个恒流源对我调试双显表起了大作用了，
我要制作的就是类似这样的工具。

起因是我的那块23S，
经常在试验中一会儿要测电流，
一会儿要测电压，
另外的三位半表有几块，
但不够精度。
现在所制作的工具，
就是上面所说的23S的替身。

IRF540

abbey_tom 发表于 2022-6-28 21:54
近一段时间做MF47双显表，
我是充分体会到了温漂的威力。
而我制作这个高位表，

如果你有主控，本质是数字表的话， 可以彻底跳出模拟表的思路。
有两个思路：

第一个：     拨盘开关控制通路，但采样，每个档位 都用一个精密低温漂的电阻，然后后面用精度高一点的仪表放大结构，对采样电阻直接取样放大。这样你开关只要接通，内阻多大都没关系。

  第二个：拨盘开关作为逻辑开关， 但采样根据你要的量程，设定一个或两个固定的采样电阻。   一个电阻的话，就是只做一个量程范围，比如100u-100mA

两个电阻，就可以用继电器，测大量程时，短路掉测小量程的大采样电阻。

继电器用小型磁保持继电器。  非常小的就可以，因为你测大电流我想也不会超过5A这么大吧。

abbey_tom

IRF540 发表于 2022-6-29 09:07
如果你有主控，本质是数字表的话， 可以彻底跳出模拟表的思路。
有两个思路：

多谢支招，
利用模拟表是正好有现成的要废弃的无表头MF47，
上面的线绕扔了可惜，
并且有了改双显表的经验，
也有富裕的高精度数字采样主控，
两相结合正好就是我要的东东，
我觉得采纳“安庆矿友”的建议后，
开关的接触电阻应该不影响电流表了，
并且把电压档也用上，
但恐怕那些分压电阻必须换用低温漂电阻了，
电路如下，您看如何？欢迎指正。

IRF540

abbey_tom 发表于 2022-6-29 19:45
多谢支招，
利用模拟表是正好有现成的要废弃的无表头MF47，
上面的线绕扔了可惜，

没毛病， 触头是串联的。 不过仿真了一下，分流阻值和内阻匹配还得计算一下。而且小电阻的变化对整体比例影响很大，所以还得用低温漂的。不如用镍铬丝自己绕。

washu

比如500mA档，
在测试100mA电流时，
接触电阻0.01mΩ的变化，
也会带来0.001mA差异，
接触电阻是无法避免的，
但关键是每次切换，
接触电阻都会有差异（主要是切换开关的接触问题），
（不怕有接触电阻，就怕接触电阻不稳定）
这个就头大了。

+++++++++++++++++++++++++++++++++++

你的问题是侧重于

在标准电路（一个提供电流源的、电流表的检定装置）中，接触电阻对测量结果的影响

还是

在实用电路中，接触电阻对回路电流的影响？

如果是前者，表头检的是检流电阻上的电压，接触电阻不影响测量结果，不需要任何考虑。

如果是后者，可以用下面的电路消除接触电阻，

一个电路由 12V 电源和 12 欧姆负载构成，我们知道回路电流应该是 1A，但由于引线、开关等部件存在电阻，所以回路电流总是小于 1A，那么，可以通过下面的电路消除这些因素，让回路电流符合我们的预期值，也就是说，不因为你在回路中串联了电流表就导致回路电流（相比于没有串联这个电流表）发生变化。

abbey_tom

washu 发表于 2022-6-30 12:20
比如500mA档，
在测试100mA电流时，
接触电阻0.01mΩ的变化，

谢谢washu老师指教，
之前脑子短路，
把电流表接成下图所示，
使得档位的接触电阻成了采样电阻的一部分，
现在改成25楼的形式，
就没事儿了。

abbey_tom

IRF540 发表于 2022-6-30 09:33
没毛病， 触头是串联的。 不过仿真了一下，分流阻值和内阻匹配还得计算一下。而且小电阻的变化对整体比例 ...

谢谢仿真支持，
那些小电阻都是老MF47表的线绕，
用的是锰铜丝，
据查温漂是5ppm,
比镍铬丝要好吧。

IRF540

abbey_tom 发表于 2022-6-30 22:03
谢谢仿真支持，
那些小电阻都是老MF47表的线绕，
用的是锰铜丝，

锰铜没问题，6J8牌号电阻温度系数5-10*10^-6，搞粗一些，就可以做的很长，控制电阻更精准。