DIV Temperaturverhalten Strommessung

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bhm
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DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 23.10.2011, 21:17

Hallo,
mal wieder eine Frage von der Sorte "ist das normal ?".
Bei der Kalibration den DIV habe ich bemerkt, dass bei höheren Strömen (ab ~1A) eine Drift entsteht, die wohl von der Erwärmung des shunts stammt. Bei mir sind es be 2A innerhalb 5 Minuten 2mA, die der Strom scheinbar zunimmt, in Wirklichkeit (Keithley Tischmultimeter) bleibt der Strom ziemlich konstant (Quelle DCG).
Eigentlich hätte ich dem Shunt im DIV mehr zugetraut als dem im DCG, ist aber wohl umgekehrt. Frage: Ist das normal so oder habe ich am Shunt zu wenig Lötzinn spendiert (oder was anderes)?

ciao .. bernd

psclab38
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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von psclab38 » 24.10.2011, 20:41

Hi Bernd,
bhm hat geschrieben:Frage: Ist das normal so ...?
Tja, ich hab's grade mal ausprobiert. Scheinbar leider: JA!
Meine DCGs (2*1A) haben zusammen laut meinem Tisch-MM weniger als 0.1mA Drift, das DIV pendelt aber in ein paar Minuten um ca. 2,5mA aus der Normallage.
bhm hat geschrieben:Eigentlich hätte ich dem Shunt im DIV mehr zugetraut als dem im DCG, ist aber wohl umgekehrt.
Geht mir nicht anders.

Taucht der Shunt nix oder gehen da Leiterbahnen in die Messung mit ein?
Das Layout sieht aber auf den ersten Blick ganz ok aus. Und der Shunt ist extra einer von Isabellenhütte.

Sehr merkwürdig. Aber gut beobachtet!

Grüße
Paul

PS: Ich hab nochmal mit dem Millivoltmeter direkt am Shunt nachgemessen. Während sich die Anzeige um 2.5mA "bewegt", steigt die "Spannung" am Shunt nur um umgerechnete 0.6mA. Zwar immer noch viel, aber wo bleibt denn der Rest ab?

bhm
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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 24.10.2011, 22:33

Hallo Paul,
ich hab noch etwas rumprobiert.
  • Die Shuntkontakte habe ich nochmal von allen Seiten nachgelötet, auch von oben. Unterschied macht das aber eher nicht.
  • Bei 2 A wird der Shunt gefühlt ~35°C warm. Wieviel TK hat der Shunt ?
  • Wenn ich den Shunt kühle (Isoprop) geht der Messwert sofort runter, also ein Teil macht der Shunt selber.
  • Wenn ich auf der Rückseite die Leitbahn vom Relais SW3 zum Shunt kühle geht der Messwert auch runter, also wird auch die Leitbahn warm.
  • Die Verbindung habe ich mit etwas Draht verstärkt, aber ob und wieviel das bringt kann ich erst sagen, wenn das DIV eingebaut eine Zeit warmgelaufen ist. Vielleicht morgen...
  • Möglich wäre noch Thermospannung, weil irgendein Kontakt wärmer wird, dann wird's schwierig.
  • Am besten wäre es, das ganze DIV auf 40°C oder so zu heizen....
Bernd

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von psclab38 » 24.10.2011, 22:53

bhm hat geschrieben:
  • Wenn ich auf der Rückseite die Leitbahn vom Relais SW3 zum Shunt kühle geht der Messwert auch runter, also wird auch die Leitbahn warm.
Ich hab mir das Layout grade nochmal angesehen: scheinbar doch nicht so ideal; ich hatte den 10A-Anschluß und nicht den 2.5A-Zweig über die Relais betrachtet. Zum Vergleich könnte man auch die 2A über den 10A-Anschluß einspeisen, da läuft der Strom nicht über die Relais...

Für heute ist mir das aber zu spät!

Grüße
Paul
Zuletzt geändert von psclab38 am 25.10.2011, 20:31, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 25.10.2011, 11:49

Hallo Paul,
Bei 2 A wird der Shunt gefühlt ~35°C warm. Wieviel TK hat der Shunt ?
nach Datenblatt 50 ppm/K, d.h. bei 10K Erwärmung und 2A sind 1mA Fehler drin. Passt zu den 0.6mA die du gemessen hast.

Bernd

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Marcel
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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von Marcel » 25.10.2011, 14:10

beim DCG sind die beiden Shunts ja einfache Drahtwiderstände. Ich meine mich zu erinnern auf meine Shunts kleine Kühlkörper geklebt zu haben mit 2k-Wärmeleitkleber. Die Kühlkörper für DIP-20 Passen recht gut da drauf und verringern die Erwärmung vermutlich enorm.
Stolzer Besitzer eines c`t-Lab:

1x 19" Gehäuse von Segor [ 100% ]
1x IFP ohne LAN [ 100% ]
2x DCG/DCP 16bit [ 100% ]

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von psclab38 » 25.10.2011, 21:09

Hi Bernd,

ich habe heute den Versuch gemacht, den Teststrom über den "10A"-Anschluß fließen zu lassen. Da ist der Temperatureffekt deutlich weniger ausgeprägt. Das Tisch-DMM hat mit den beiden parallel geschalteten DCGs(á 1A) nicht mal gezuckt, das blieben über drei Minuten 2.00035A.
Hut ab für die DCGs... mit dem Drahtwiderstand.

Das DIV lief dann um ziemlich genau 1mA weg. Gegenüber den 2.5mA beim Anschluß über den gemeinsamen Eingang schon eine Verbesserung.

Dann nach einem Blick ins Layout:
DIV3_2.5A.jpg
Ausschnitt aus dem DIV-Layout
Im 2.5A-Strommeßbereich fließt der Strom durch Relais 3, und zwar den im Bild oberen Wechsler (über der roten Markierung), vorbei am "Sense"-Anschluß (der über den unteren Wechsler zugeschaltet wird) und dann über die blau markierte Bahn zum Shunt. Damit geht der (temperaturabhängige) Widerstand der blauen Bahn mit in das Meßergebnis ein.

Beim Anschluß über den 10A-Anschluß kommt der Strom von unten und geht direkt in den Shunt. Daher ist das Meßergebnis hier besser.

Wie kann man verhindern, daß der Meßstrom über die blaue Leiterbahn fließt? Man müßte die Leiterbahn an der rot markierten Stelle durchtrennen und die orange eingezeichnete Brücke einbauen. Ich habe das zwar noch nicht ausprobiert, möchte das aber mal zur Diskussion stellen.

Viele Grüße
Paul

PS: Warum die Drahtwiderstände der DCGs so viel "besser" sind, oder ob das DCG die Drift irgendwie kompensiert (und dann auch noch so perfekt), ist mir aber noch ein Rätsel.

bhm
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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 25.10.2011, 22:04

Hallo,
psclab38 hat geschrieben: Wie kann man verhindern, daß der Meßstrom über die blaue Leiterbahn fließt? Man müßte die Leiterbahn an der rot markierten Stelle durchtrennen und die orange eingezeichnete Brücke einbauen. Ich habe das zwar noch nicht ausprobiert, möchte das aber mal zur Diskussion stellen.
Ich habe die komplette Leitbahn mit etwas Draht verstärkt. Das ist nicht so perfekt, wie dein vorgeschlagener "Umweg", aber damit komme ich auch schon auf ungefähr 0.5 - 0.8mA nach 5 Minuten Wartezeit.
psclab38 hat geschrieben: PS: Warum die Drahtwiderstände der DCGs so viel "besser" sind, oder ob das DCG die Drift irgendwie kompensiert (und dann auch noch so perfekt), ist mir aber noch ein Rätsel.
Hmm, das einzige was mir dazu einfällt ist, dass die Widerstände im DCG viel schneller eine konstante Temperatur erreichen weil sie heißer werden. Bei 2A kann man die nicht mehr anfassen.
Bei 1A werden die Widerstände nicht so schnell warm und es ist tatsächlich etwas Drift im DCG zu sehen, aber nicht wirklich viel.
Also so ganz kann ich das nicht verstehen ...

Bei der Kühlkörpervariante von Marcel bin ich mir nicht sicher, ob man sich damit einen seeehr langsame Drift einhandelt, weil sich das DIV im Inneren doch langsam erwärmt. Vielleicht probiere ich das trotzdem mal aus. Aber nicht heute ...

ciao
Bernd

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von psclab38 » 30.10.2011, 17:14

Noch ein Nachtrag zu meinem Vorschlag mit der "Brücke". Man muß die rot markierte Unterbrechung auf beiden Leiterplattenseiten anbringen, also mal eben auch das Relais rauslöten. Sonst bringt die Maßnahme nichts.
Mit dieser Konfiguration habe ich fast den gleichen Effekt wie mit dem direkten Anschluß an der 10A-Klemme, ca. 1,2mA läuft der Wert weg. Das ist immerhin nur die Hälfte im Vergleich zu vorher, ohne Modifikation.

Ob ein besserer Shunt was bringt? Ich hab's nicht ausprobiert. Der testhalber besorgte PBV paßt leider mechanisch nicht direkt, weitere Experimente damit habe ich noch nicht gemacht.

Gruß
Paul

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 30.10.2011, 22:47

psclab38 hat geschrieben: Ob ein besserer Shunt was bringt? Ich hab's nicht ausprobiert. Der testhalber besorgte PBV paßt leider mechanisch nicht direkt, weitere Experimente damit habe ich noch nicht gemacht.
Ich rate mal:
Der PBV hat 30ppm, PLC 50ppm, also wird der Effekt vielleicht halb so groß. Das ist alles recht gut verständlich.
Aber warum ist der einfache Drahtwiderstand im DCG so gut ?

ciao
bernd

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 31.12.2011, 13:02

bhm hat geschrieben:
psclab38 hat geschrieben: Ob ein besserer Shunt was bringt? Ich hab's nicht ausprobiert. Der testhalber besorgte PBV paßt leider mechanisch nicht direkt, weitere Experimente damit habe ich noch nicht gemacht.
Ich rate mal:
Der PBV hat 30ppm, PLC 50ppm, also wird der Effekt vielleicht halb so groß. Das ist alles recht gut verständlich.
tach auch,
ich habe jetzt einen PBV ausprobiert, was etwas fummelig ist, weil er halt mechanisch nicht passt. Die I und U Anschlüsse habe ich einfach verbunden.
Das Ergebnis ist entäuschend, es bleibt bei ~0.8mA Drift @2A, lohnt den Aufwand nicht. Wahrscheinlich ist Leitungswiderstand entscheidend, die Leitungen werden durch die mechanische Anpassung auch etwas länger.
Der nächste Versuch wäre den U-Anschluss direkt anzuzapfen. Mal sehen ob das in dem Layout überhaupt geht ... nächstes Jahr ;-)

Ciao
Bernd

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von psclab38 » 01.01.2012, 21:08

bhm hat geschrieben:Das Ergebnis ist entäuschend, es bleibt bei ~0.8mA Drift @2A, lohnt den Aufwand nicht.
Das ist ja bitter. Der TK aus dem Datenblatt gilt nur für die Messung per Sense-Anschluß und davon können wir höchstens einen verwenden. Ich hätte mir trotzdem erwartet, daß das Verhalten ein klein wenig besser wird.

Ich bin leider immer noch nicht dazu gekommen, das auszuprobieren.

Grüße
Paul

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Re: DIV Temperaturverhalten Strommessung

Beitrag von bhm » 02.01.2012, 23:18

psclab38 hat geschrieben:
bhm hat geschrieben:Das Ergebnis ist entäuschend, es bleibt bei ~0.8mA Drift @2A, lohnt den Aufwand nicht.
Das ist ja bitter.
naja, bitter ist etwas zuviel. War ein Versuch, jetzt bin ich wieder schlauer ;-) - und ein paar € ärmer :?
Ich habe mal den ausgebauten shunt gemessen. Bei 2A wird der bestens handwarm, die gemessene Drift entspricht vielleicht 0.2mA, also liegt die Hauptursache nicht im shunt. Bei 2A fallen im DIV etwa 700mV ab, nur 200mV davon am shunt ...

Der nächste Versuch wäre wohl das Relais SW3 auf eine kleine Platine auszugliedern (ich mag nicht so gern auf der Originalplatine Leiterbahnen wegkratzen ...) und wenigstens den einen Sense-Kontakt zur Messung weiterzuleiten.
Nur mal vorher nachdenken, ob ich mir die anderen Messbereiche damit versauen könnte ..

Grüße
Bernd
(PS: mit der DCG-Programmierei klappt es auch noch nicht so recht, dazu vielleicht morgen mehr ...)

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