Entre multímetros, un instrumento se encuentra lejos y por encima del resto. Un objeto deseado para su precisión, resolución y belleza de ingeniería de cizallamiento. Hablo, por supuesto, del HP 3458A. Eso es correcto, no con llave, ni siquiera Agilent (aunque, por supuesto, también pasa las marcas). El 3458A se lanzó en 1989, cuando HP todavía estaba … bueno … HP. Un medidor elegante de una edad más civilizada. Como documenta el HP Journal, el 3458A fue una hazaña de ingeniería significativa y se ha mantenido en producción (y en gran medida sin inteligencia) durante los últimos 26 años.
Pero, ¿qué, podría preguntar, hace que el 3458a sea un instrumento tan significativo y deseable? Todo está en los dígitos. El 3458A es uno de los pocos multímetros de 8,5 dígitos disponibles. Por lo tanto, es sensible a las desviaciones de las microvolas en las mediciones de 10 voltios. Es esta capacidad para distinguir pequeños cambios en las señales grandes que distinguen a los multímetros de alta precisión. Piense en pesar de un elefante y poder contar el número de moscas que aterrizan en su espalda por el cambio de peso. El 3458A logra una hazaña similar.
Mientras que muchos ingenieros pueden desear el 3458A, es un objeto de fascinación a un grupo en particular. Hablo, por supuesto del primo de la tuerca de tiempo … la tuerca de voltio. Las tuercas de tiempo a menudo se encuentran necesitando realizar mediciones de voltaje altamente precisas para calibrar sus estándares de frecuencia de precisión y, por lo tanto, generaron una lista de correo separada para discutir estos temas. Gran parte de la discusión sobre esta lista se centra en el 3458A, cómo calibrar mediciones de estabilidad a largo plazo y cómo cuidar a sus queridos medidores. y, por supuesto, los informes de la puntuación de subastas ocasionales (tengo que admitir que mirar estos celosamente, después de pasar las horas de arrastre de eBay para una ganga y sonando numerosas tiendas excedentes).
En el corazón de la 3458A se encuentra una referencia de voltaje de precisión. Las referencias de voltajes están en principio dispositivos bastante simples, su objetivo es generar en todo momento un voltaje estable preciso exacto de un valor conocido. Las referencias tienen numerosas aplicaciones, pero en el 3458A se usa como parte de su ADC de MultisLOPE. El voltaje de entrada se compara efectivamente con este valor de referencia para determinar el voltaje de entrada. Su precisión es por lo tanto de suma importancia.
Ruede tu propia referencia de precisión
TABLES DE REFERENCIA BASADA LTZ1000 LTZ1000
El LTZ1000 es una referencia horcilléctrica de Zener. Sin duda, está familiarizado con los diodos Zener y sus aplicaciones de sujeción (si no, afrotechmods, tiene un tutorial excelente). Es su capacidad para “abrazar” una tensión de entrada a un valor más bajo específico que los hace óptimos para su uso como referencias. El voltaje de “abrazadera” (desglose inversa) varía con la temperatura. Para una mejor estabilidad, el LTZ1000, por lo tanto, utiliza un calentador resistivo en troquel para mantener el diodo a una temperatura constante (al igual que un oscilador de ovenzied).
El LTZ1000 ha encontrado un favor con los voltores que buscan construir referencias de precisión utilizando esta parte. Algunos han utilizado la junta de referencia de la 3458A. Pero otros, como la lata han diseñado su propio. TIN ha documentado su trabajo en detalles exquisitos en los foros EEVBLOG, que describe no solo el diseño de PCB, sino también el modelo térmico extenso. Eso es lo que ves en la imagen de arriba.
LTZ1000 Board Board de Izumo
Izumo Sangyouza también ha estado construyendo referencias LTZ1000. Sin embargo, a diferencia de las latas, se dispone de algunos detalles, los tableros se ven increíbles sin embargo, y aunque los puestos en el foro están en chino, los videos incluidos se presentan como testimonio de la precisión de sus referencias. Pero el blog de Izumo tiene una sorpresa adicional para la Avid Volt Nut. La imagen de abajo tal vez dice todo lo que se debe decir.
El tiro multímetro a continuación utiliza el AD5791 en concierto con una referencia estable para proporcionar una precisión increíble. Si bien la publicación no especifica, es una apuesta segura de que se está utilizando en este caso las juntas de referencia de voltaje LTZ1000 de Izumo. Habiendo jugado recientemente con el AD5791, solo puedo pararme en el trabajo de Izumo.
Mira todos esos encantadores dígitos.
Un nitrógeno líquido increíble Referencia de Junction Josephson y HP 3458A
El LTZ1000 es la mejor referencia generalmente disponible y el 3458A el mejor medidor. Pero queda una pregunta, ¿qué usas para calibrarla?
Calibración
La respuesta es recurrir a la física básica, en este caso la cría Josephson. La unión Josephson está formada a partir de dos superconductores separados por una barrera de aislamiento delgada. Cuando se enfría con helio líquido, estas uniones exhiben un comportamiento complejo no lineal, de modo que una frecuencia aplicada a la unión se pueda convertir en un voltaje preciso. Afortunadamente, producir frecuencias altamente precisas es algo en lo que nos hemos vuelto muy buenos. Los estándares de cesio (los llamados relojes atómicos) se utilizan junto con la unión de Josephson para crear referencias de voltaje altamente precisas.
El IEEE ha creado un video sobre la física básica y la evolución de la unión de Josephson. A través de los esfuerzos de la división de metrología eléctrica cuántica y otros, cLas caderas que incorporan miles de errores de este tipo en un solo dispositivo se han fabricado y proporcionan valores estándar precisos a los nanovoltios. Esta propiedad física básica ahora se usa para calibrar todos los multímetros de precisión.
El kilogramo electrónico
Hay un giro final en la historia de la tuerca de voltio. Si bien la mayoría de nuestros estándares de medición se basan en una propiedad física fundamental, el kilogramo estándar es un bulto de metal que se encuentra en una bóveda en París. Esto es, por supuesto, bastante insatisfactorio. Durante los cientos de años, este trozo de metal ha estado sentado, ha perdido la masa, ya que se ha limpiado y manejado.
Las comunidades estándar ahora buscan reemplazar esto con un “kilogramo electrónico”. Su sistema equilibra la potencia mecánica de un peso bajo la gravedad y la fuerza ejercida por un electromagnet. Esta energía eléctrica se mide, por supuesto, en términos del voltán estándar de Josephson.
Brian Josephson ganó el Premio Nobel por sus contribuciones al desarrollo de la Referencia de Junction Josephson, tal vez convirtiéndole la última tuerca de voltio. Pero por ahora tales referencias se encuentran fuera del dominio del hacker promedio. Tal vez algún día, como los relojes atómicos antes que ellos, las aplicaciones industriales impulsarán el precio hacia abajo para que cada tuerca voltaje pueda tener su propio estándar. Hasta entonces la búsqueda va alguna vez.