Ręczne zmniejszanie tolerancji rezystorów

Wszystkie dostępne rezystory mają skończoną tolerancję. Jest to niepożądane, szczególnie w bardzo wrażliwych systemach. Chociaż możemy używać rezystorów o najmniejszej dostępnej tolerancji, chcę wiedzieć, czy istnieją jakieś metody (coś w rodzaju zaprojektowania specjalnej konfiguracji w celu obniżenia tolerancji), za pomocą których możemy ręcznie zmniejszyć wartość tolerancji do niezbędnego minimum?

Tolerancja to abstrakcja statystyczna, która mówi nam, jakiej zmienności należy się spodziewać po próbce rezystorów danego typu. Pojedynczy rezystor nie ma tolerancji: ma wartość, która w pewnym stopniu odbiega od podanej wartości (i oczywiście zmienia się w zależności od temperatury). Nie możemy zmienić (ręcznie lub w inny sposób) właściwości, której nie ma część.

Jeśli część obwodu wymaga bardzo dokładnie ustawionej rezystancji (która być może musi kompensować zmiany w innych częściach, a więc nie może być stałą wartością, bez względu na to, jak precyzyjna), możemy użyć potencjometru. Potencjometr lub reostat to rezystor, którego wartość można zmienić ręcznie.

Przydatną sztuczką jest użycie stałego rezystora dla większości rezystancji i potencjometru o mniejszej wartości tylko do regulacji. Na przykład, jeśli chcielibyśmy wyregulować 100 K w zakresie +/- 5%, moglibyśmy uzyskać rezystor 95,3 K (numer serii E48) i potencjometr 10 K podłączony jako reostat szeregowo z tym rezystorem.

Chociaż nie można zmienić tolerancji rezystorów , można wybrać wartość w ramach tolerancji.

Jeśli kupisz powiedzmy 1000 rezystorów i dokładnie zmierzysz ich wartości rezystancji, możesz znaleźć kilka oporników, które są bliższe wymaganej wartości rzeczywistej. Te wybrane rezystory będą skutecznie rezystorami o bardzo małej tolerancji - nawet jeśli zaczęły się wiązać życie z wieloma podobnymi wartościami. To, jak będą wyglądać „blisko tolerancji”, będzie zależeć od wyposażenia testowego.

Statystycznie rzecz biorąc, nie ma jednak gwarancji, że w ramach dowolnej wielkości próby znajdziesz dokładnie to, czego szukasz.

W ten sposób nie można zmniejszyć tolerancji rezystora, ponieważ tolerancja w tym kontekście oznacza stałą wartość z produkcji. Dany rezystor 10%, przy stałym prądzie w ustalonym zakresie temperatur, nie waha się od -10% do 1% do + 10%, pozostanie taki sam. (To wychodzi z okna z czasem lub z uszkodzeniem cieplnym.) Tolerancja rezystora oznacza po prostu, że rezystor powinien znajdować się w tym zakresie podanej wartości.

Sposób ustalania tolerancji rezystorów polega na wykonaniu partii i przetestowaniu wszystkich części. W seriach E-12 (10%) i E-24 (5%) istnieje ścisłe pokrywanie się wartości jednej „standardowej” rezystora z kolejną wartością standardową w górę lub w dół. Każdy rezystor, który jest testowany w ponad 10% od wartości, jaką powinien być, zostaje oznaczony jako następna wartość w górę lub w dół. Każdy, który ma tylko 5% lub mniej, zostaje oznaczony jako rezystor 5%, a wszystko pomiędzy 10% a 5% jest oznaczone jako rezystor 10%. Każda partia 10% rezystorów, które kupujesz, najczęściej nie będzie miała rezystora w granicach 5%. Oznacza to, że rezystor 1k 10% w danym pakiecie będzie wynosił od 900 do 950 lub od 1050 do 1100, przy następnej wartości wynoszącej 1,2k 10%.

Co można zrobić, to dopasowanie część, gdzie można przetestować i zmierzyć wielu części, aby znaleźć te, które są ściśle dopasowane do siebie . Przy tym samym rezystorze 1k 10% z góry można znaleźć wystarczającą liczbę rezystorów 930 ~ 950, aby były one w zasadzie rezystorami 940Ω 1%. Oczywiście nie jest to standardowa wartość, ale biorąc pod uwagę niewielką różnicę od wartości oznaczonej, jest to niewielka ilość bieżącej zmiany. Jest to wystarczające w każdej sytuacji, w której potrzebujesz dopasowanych par, a nie wartości dokładności (to samo dotyczy diod, ilość jasności osoby może nie mieć znaczenia w porównaniu do upewnienia się, że zestaw dziesięciu diod ma ten sam kolor i względną jasność.)

INNA OPCJA jest jednak nieco bardziej zaangażowana. Nie skomplikowane, ale wymaga ręcznych zmian. Odbywa się to od dziesięcioleci, szczególnie gdy potrzebne są precyzyjne, niestandardowe wartości. W przypadku oporników z filmu węglowego bierzesz pilnik i powoli przedzierasz się przez materiał zewnętrzny i usuwasz niewielką ilość materiału oporowego. Może to zwiększyć wartość, tak że rezystor 1k 10%, który mierzy 950Ω, może stać się 980Ω lub 990Ω lub dokładnie 1000Ω. Następnie użyj przezroczystego lakieru do paznokci, aby go uszczelnić. O to tak naprawdę pytałeś.

http://www.youtube.com/watch?v=OQDjjIvLaj4

Nie, nie ma sposobu, aby „uczynić” dokładniejszym opornikiem z zestawu mniej dokładnych oporników.

Na przykład, jeśli nie zastanowiłeś się nad tym zbyt mocno, możesz pokusić się o użycie czterech rezystorów 10 kΩ 10% w konfiguracji szeregowej / równoległej, aby uzyskać jeden rezystor 10 kΩ 5%, ale to nie działa. Jeżeli wartości oryginalnych rezystory są losowo rozmieszczone na ich zakresem, wówczas ta metoda sprawia, że wartość wynikową bardziej prawdopodobnebyć bliskie wartości nominalnej, ale maksymalny zakres opłat za przejazd nadal jest dokładnie taki sam. Pomyśl o ograniczającym przypadku, w którym wszystkie rezystory mają 10% wysokości. Wynik będzie również wysoki o 10%, niezależnie od tego, ile ich zsumujesz i średnio. Nawet średnia prawdopodobnie nie przyniesie pożądanych rezultatów. Po złożeniu obwodu prawdopodobnie otrzymasz wiązkę oporników z tej samej partii produkcyjnej, prawdopodobnie wykonanych bezpośrednio po sobie. Taki rozkład prawdopodobnie nie będzie przypadkowy. Chodzi jednak o to, że najgorszy przypadek nigdy się nie poprawi, co ma znaczenie przy projektowaniu obwodu.

Jeśli chcesz uzyskać dokładny opór, musisz użyć dokładnych rezystorów lub wykonać własne przycinanie.

Jedyne, co możesz zrobić, to poradzić sobie z zakresem temperatur, jakich doświadcza rezystor. W skrajnym przypadku można zastosować aktywne ogrzewanie i / lub chłodzenie, aby utrzymać rezystor w stałej temperaturze. To zmniejszy dryf oporności z powodu temperatury, ale nadal masz problem z wartością początkową.

Nie ma darmowego lunchu.

Po pierwsze, tolerancja obejmuje kilka czynników.

1. Precyzja maufakturowania: rezystory o tej samej wartości nominalnej są nieco inne niż fabrycznie.
2. Odporność na środowisko, takie jak temperatura, wilgotność lub ciśnienie. Rzeczywista wartość zmienia się nieco, gdy zmieniają się czynniki środowiska.
3. Stabilność wieku. Wartość zmienia się w czasie.
4. Hałas

Dlatego należy je zbadać, zanim poprawisz tolerancję. Pierwszy czynnik można wyeliminować poprzez wybór poprzez pomiar poszczególnych części.

Drugi jest przedmiotem kilku metod inżynieryjnych: umieść rezystor w bardziej stabilnym środowisku, odizoluj go od wpływu mechanicznego, dźwiękowego, termicznego, elektromagnetycznego i tak dalej. Innym sposobem jest użycie większej ilości lepszego materiału podczas produkcji.

Trzeci to natura materii, możesz je wymienić lub dostroić urządzenie po pewnym czasie.

Czwarty zależy również od konstrukcji, temperatury, prądu itp.

Okazuje się, że jest to bardzo trudne pytanie i musimy być bardzo ostrożni z terminologią. Przede wszystkim odłóżmy na bok termin „tolerancja” - użycie tego terminu zaciemnia odpowiedzi i wywołuje dyskusje terminologiczne.

Teraz najlepsze referencje, jakie znalazłem w sieci, to: wyjątkowy artykuł o wartościach rezystorów.

Wróćmy teraz do twoich obaw. W żaden sposób nie można pobrać rezystorów „10% najgorszego przypadku” i zastosować z nich rezystor „5% najgorszego przypadku”.

W aplikacjach wymagających naprawdę precyzyjnych rezystancji wykonasz jedną z następujących czynności:

1. Dodaj trymer, aby wyregulować opór
2. Zmierz rzeczywiste rezystancje i wybierz komponenty zgodnie z własnymi potrzebami
3. Dodaj jakiś aktywny element zamiast prostego opornika

Jednak w produkcji masowej powyższe podejścia są (zwykle) zbyt kosztowne i czasochłonne. Okazuje się, że możesz dojść do punktu, w którym zostanie podjęta następująca decyzja: nie inwestujemy w zapewnienie, że scenariusz „najgorszego przypadku” ma wystarczającą jakość, ale chcemy uzyskać 90% wydajności w wystarczającej jakości.

W takim przypadku możesz zastosować techniki przedstawione w artykule, który podłączyłem powyżej, aby upewnić się, że „średnio” oporniki są bliższe ich wartościom nominalnym. Następnie, oczywiście, będziesz musiał przetestować swój produkt końcowy i pozbyć się złych 10% (lub, jak robią to niektórzy producenci, wysłać wszystko i mieć nadzieję, że niektórzy ludzie nie zauważą różnicy).

W podsumowaniu:

Jeśli zamierzasz zbudować kilka bardzo wyspecjalizowanych systemów - musisz użyć jednego z ponumerowanych (1-3) podejść powyżej. Jeśli jesteś w produkcji masowej - rozważ uśrednienie wyników.

Jedna odpowiedź: Możesz zmienić TOLERANCJĘ rezystora, ponieważ jest to właściwość materiału, z którego wykonano rezystor. Dlatego lepszym rozwiązaniem jest wybór rezystora, który ma lepszą tolerancję, zamiast myśleć o ręcznej improwizacji tolerancji.

Nie zapominaj, że producent rezystorów mierzy rezystancję części i eliminuje te, które są bliskie pożądanej wartości, które mają być oznakowane i sprzedawane jako części o wysokiej precyzji. Więc jeśli szukasz części 1k om, 10%, w torbie części, byłbym zaskoczony, gdybym znalazł wiele próbek w torbie, które były w granicach 5%. To samo 1% - producent sprzedaje je tylko jako 1% części ...

Masz szczęście, istnieje metoda

Powiedzmy, że potrzebujesz 10k oporu. Powiedzmy ponadto, że masz nieograniczoną podaż rezystorów 10 000 - wszystkie są 10%, ale potrzebujesz 5%.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Pamiętaj: liczby procentowe NIE są dokładne. Mógłbym obliczyć rzeczywiste wartości, gdybym miał swoje notatki w pobliżu.

Krótkie wyjaśnienie brzmi: im więcej komponentów używasz, tym mniej masz niepewności, ponieważ błędy zwykle się uśredniają.

UWAGA DO LUDZI MÓWIĄCE O NAJLEPSZYM PRZYPADKU

Punktem wyjścia dla was wszystkich: najgorszy przypadek na 5% to nie 5%, 5% to najgorszy przypadek 3Sigma. Najgorszy przypadek to -100% / + (nieznany)%. Jeśli twój system absolutnie nie może mieć więcej niż 5% wariancji, rezystor 5% nie jest wystarczająco dobry, aby GWARANTOWAĆ to. Jeśli nazwiesz rezystor 5%, to znaczy, że to znaczy, że z linii produkcyjnej, musisz przejść 3 odchylenia standardowe, aby przejść 5%