带R64电位器的FLUKE福禄克15B/17B校准方法

dayibalang

既然提到了我，我还是露个面吧。
关于15/17b的问题，这是个好久以前的故事了。大家众所周知的是这个表是福禄克为在低收入国家的低端市场开发的，不只在中国，也在邻居三哥发售，可能还有其它的市场。大家还知道的是这表有硬芯和软芯之分。写了这么多那么和我们要聊的话题有关系吗？
还真有。

dayibalang

dayibalang 发表于 2022-5-30 11:29
既然提到了我，我还是露个面吧。
关于15/17b的问题，这是个好久以前的故事了。大家众所周知的是这个表是福 ...

先说第一点低端市场，决定了这表的设计需求是比较低的。这主要体现在用料上，采用富晶的方案，不仅在ic上，还有指标上，降低指标才能真正省下银子，就是要减少高价物料和人工成本。
这也就是最早的版本006，这里要插一句福禄克的版本在15/17上排的有点奇怪，按世面上比较容易看到的三个版本的时间顺序是006/009/002，没有看错002反而是在最后。
其中006/009是硬封，002是软封。
006就是楼主提到的校准手册的版本。而他手头实物不知是002/还是009，他参考的电路图是009。楼主似乎对万用表这部分的设计思路不甚清晰才导致对于R64的功能与我有颇多争论。在这里一并给大家讲清楚。

dayibalang

dayibalang 发表于 2022-5-30 11:42
先说第一点低端市场，决定了这表的设计需求是比较低的。这主要体现在用料上，采用富晶的方案，不仅在ic上 ...

为了便于大家理解我先把三个版本给大家讲一下。
006，世面可见最早的15/17b，硬封，10M电阻为10M 1%金属膜，10A采样电阻为四线，有锉刀校准痕迹，400mA分流电阻为1欧姆1%，无电流校准电位器。拥有这块表的人很少，但福禄克公布的校准手册却是基于这块表，导致了一些问题以讹传讹。这块表大约是20年前也就是02年左右短暂的出现了很小一批
006版本可能是低估了市场对于精度的反应，这也就是f15/17b精度很差说法的来源，可以说006的精度是很让人失望的。作为补救福禄克推出009。
009对于硬芯爱好者可能是最好的选择。10M电阻为9.76M 1%+470k电位器也就是r64，10A分流器为2线+校准电位器，400mA档也增加了校准电位器。这个版本在03年很快就替代了短命的006，从这个版本开始15/17b再无精度上的硬伤。
002就是软封版本，其它与009没有关键硬件的差异。

dayibalang

dayibalang 发表于 2022-5-30 12:00
为了便于大家理解我先把三个版本给大家讲一下。
006，世面可见最早的15/17b，硬封，10M电阻为10M 1%金属 ...

终于要进入正题讲到万用表校准了。
可以用006和009/002的差别来讲。
数字万用表精度的基础是dcmv，就像指针表的根基是表头满偏电流一样。对于006和009/002都一样是R18校准的。这个精度是芯片的线性度和基准的稳定度保证的。
然后数字万用表的dcv精度是怎么保证的，是分压电阻网络的分压比。其中1k-1.111M是千分之一的电阻。而006与009/002的差异便在于此，006用的是1%的10M。这决定了dcv与dcmv共同分担这最大可能1%的误差，为了照顾更多档位在最差的情况下，福禄克在dcv分了大约1/4，在dcmv分了3/4。这就是原版校准手册的由来。福禄克的手册在这里显示出其为难之处，首先准确校准了dcmv，因为作为这个领域的佼佼者，福禄克不可能不知道dcmv对于一块万用表的意义，也不可能不知道dcmv的高输入阻抗对于有特别要求的的使用者有多重要。然而接下来的校准让却很纠结，如果10M的偏差小于0.25%，福禄克把误差全部分给dcv，dcmv误差0，dcv为10M的error%；如果10M误差在0.25%-0.5%之间，那么dcv误差0.25%，dcmv误差（error-0.25）%，此时dcmv精度仍高于dcv；如果10M误差在0.5%-1%之间，那么dcv误差0.25%，dcmv误差（error-0.25）%，此时dcmv精度低于dcv。这个分配可见福禄克为了这个基础量程dcmv和使用更多的dcv的平衡有多纠结，还好10M的误差不是平均分布的，福禄克的元件供应商应该还是靠谱的，我们假设其满足业内6sigma所要求的cp和cpk，那么大多数产品是属于前两种情况，少数第三种情况却为网友所广泛诟病。总的来说这个分配是是受限于硬件但不明智的，先说受限于硬件就是那个1%的10M，为什么不用千分之一，一个字贵。为什么不加个电位器校准，还是银子问题，不过基于市场反馈福禄克还是在009做出了改变。这个分压电阻网络+100Ω同时作为电阻档的基准电阻。讲到这就很清楚了R64为什么不能校准40M电阻档，因为它就不是用来干这个的，用r64校电阻档意味着对整个dcv各个量程的偏差。有人说如果都是准的那么r64+9.76M也应该正好10M。的确是这样，但这是基于错误的理解恰好达到的正确结果。根本问题在于还是没有搞清楚万用表的基本原理。这也是在另一贴中我认为楼主对数字表理解有问题根本原因。
对于大多数使用009/002版15/17b的可参考我修正的校准方法。以前贴出来过。
对于使用006的15/17b的应该在dcmv校准后，把10MΩ电阻换成千分之一的，这样dcv和dcmv都会有满意的精度。优利德的ut136b+这部分的处理其实和006如出一辙，但136b+用了两颗0.25%的5M电阻串联，合成不确定度是0.18%。所以几乎没人嫌136b+精度差。国内电阻厂家在近10-15年来把精密金属膜电阻的门槛极大的拉低了，但10M，0.1%，25ppm/℃仍然不是所有厂家都能轻易量产的。但2M，3M或5M就容易很多，降低的成本可以使表厂采用串联的方式得到甚至比单体更好的统计精度。如果15/17b处于当下也许我们看到会是不同的方案。另一方面数字校准带来了更多的成本优势，所以现实中我们看到的是15/17b+的方案。

dayibalang

我讲的除了校准，也能对15/17b的硬芯爱好者也有所帮助。一般的可以找009，喜欢折腾的可以找006换件。从交易的情况看千分之一的10M价格比起硬芯的溢价看似乎不算什么。表买了是用的还是要搞得精准一些好。这里也能给买硬芯的提个醒看看版本是不是铲了软封改的硬芯。

最后申明我认为硬封软封没有区别，我甚至都不曾拥有过F15/17b…

dayibalang

dayibalang 发表于 2022-5-30 12:32
我讲的除了校准，也能对15/17b的硬芯爱好者也有所帮助。一般的可以找009，喜欢折腾的可以找006换件。从交易 ...

假如我要买个17b的话我也会选006，倒不是硬芯，而是那个四线电阻我很喜欢，除了10MΩ要求精度1‰，温漂最好也要低于25ppm/℃，acv和dcI的校准我也有设备。但没有足够元件和基准源的朋友建议慎选006

dayibalang

我是不会修 发表于 2022-5-30 13:36
我喜欢009，硬芯，电位器多。 哈哈，005  006那个四线康铜丝应该没有多大意义吧，只是装配时不容易影响阻 ...

你测到10A时就会看出来区别了，4线与电位器校准不矛盾，只是福禄克没这么设计，而锉刀校准不是每个人都做得好的活，所以只适合有动手意愿的。

dayibalang

alangxl 发表于 2022-5-30 08:52
厉害，一直感觉这校准是个麻烦事，很多都有关联，你调了这里那里不准，调了那里这里不准，之前试过一个炮灰 ...

校准是有一定顺序要求的

dayibalang

天使的魔翼 发表于 2022-5-30 16:08
提个醒：用陶瓷螺丝批头去调那种电位器，减少不避要麻烦。

没必要，无感螺丝刀主要是调高频。直流信号注意绝缘就可以了。

dayibalang

我是不会修 发表于 2022-5-30 16:56
用的示波器探头的螺丝刀

20多年前调PLL时试过各种无感螺丝刀，陶瓷的塑料的进口的国产的都快赶上八国联军了，最后发现竹筷子削的最好用…

dayibalang

孕酮低 发表于 2022-6-20 12:53
DCmA档误测220VAC交流，用原装保险丝没事。后来用铜丝替代，烧了保护电路，这个怎么弄 ...

未必只烧了保护电路。基本上涉及下面几个件，1Ω电阻，一个4007，一个贴片全桥。先摘下4007，测量390~350mA电流，如果偏差不大就调mA校准电位器校准，调不过来就换1Ω。搞定后装上4007，如果嫌麻烦直接换新的。同样再测电流，正反都要测，如果测量结果有问题，顺次换4007及全桥。