Reduzindo a tolerância dos resistores manualmente

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Todos os resistores disponíveis vêm com uma tolerância de quantidade finita. Isso é indesejável, particularmente em sistemas altamente sensíveis. Embora possamos usar resistores com a menor tolerância disponível, quero saber se existem métodos (algo como projetar uma configuração especial para reduzir a tolerância) usando os quais podemos reduzir manualmente o valor da tolerância ao mínimo que for necessário.

Dharmaputhiran
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Sem ser muito faceta, é por isso que os resistores estão disponíveis com diferentes tolerâncias, até 0,05%. O primeiro método "especial" seria limitar suas pesquisas com fornecedores às suas especificações de design.
Scott Seidman 29/07
Você pode contar com um pequeno valor nominal de um resistor para obter uma melhor precisão.
Dor
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Se você não puder solicitar os resistores com a tolerância de que precisa, poderá comprar vários resistores de tolerância mais alta possível, medir todos eles e depois usar apenas os que atendem às suas tolerâncias mais exigentes.
AJMansfield

Respostas:

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Tolerância é uma abstração estatística que nos diz quanta variação esperar de uma amostra de resistores de um determinado tipo. Um único resistor não tem tolerância: possui um valor que se desvia em certa medida do valor declarado (e, é claro, varia com a temperatura). Não podemos alterar (manualmente ou de outra forma) uma propriedade que uma peça não possui.

Se parte de um circuito exigir uma resistência definida com muita precisão (que talvez precise compensar variações em outras partes e, portanto, não possa ser um valor fixo, por mais preciso que seja), podemos usar um potenciômetro. Um potenciômetro ou reostato é um resistor cujo valor você pode alterar manualmente.

Um truque útil é usar um resistor fixo para a maior parte da resistência e um potenciômetro de menor valor apenas para o ajuste. Por exemplo, se quiséssemos ajustar 100K dentro de uma faixa de +/- 5%, poderíamos obter um resistor de 95,3K (número da série E48) e um potenciômetro de 10K conectado como um reostato em série com esse resistor.

Kaz
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Os potenciômetros tendem a ser "arranhados" à medida que o limpador se move, o que os torna inadequados para situações com muito baixo ruído.
Pjc50
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@ pjc50 Não é um problema para os potes aparadores que são calibrados apenas algumas vezes ao longo da vida (talvez uma vez).
Kaz
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Os potes aparadores podem ter problemas quando usados ​​em ambientes de alta vibração, como carros, dispositivos portáteis, etc. Não apenas a "posição de aparar" pode ser alterada, mas o limpador também pode perder temporariamente o contato. Não é grande coisa para muitos aplicativos, mas também não deve ser ignorado.
@DavidKessner Além disso, alguns potes aparadores são lixo. Vi itens de catálogo classificados para 25 turnos! Ajuste-o 25 vezes e sua vida chegou ao fim; qualquer desempenho adicional é um bônus de sorte.
Kaz
@Kaz 95.3 é um valor da série E48, não E24. E24
termina
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Enquanto você não pode alterar a tolerância dos resistores, pode selecionar um valor dentro da tolerância.

Se você comprou, digamos, 1000 resistores e mediu com precisão seus valores de resistência, poderá encontrar alguns resistores mais próximos do valor real necessário. Esses resistores selecionados serão efetivamente resistores de tolerância muito próximos - mesmo que eles comecem a ser agrupados com muitos valores semelhantes. Quão 'tolerância íntima' elas são dependem do seu equipamento de teste.

Estatisticamente falando, no entanto, não há garantias de que, em qualquer tamanho de amostra, você encontre exatamente o que procura.

JIm Dearden
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Dependendo do processo de fabricação, você pode não ter sorte com essa abordagem. Eu medi cerca de 50 resistores de filme metálico de 10k a 1% com um Agilent 34401A e a maioria estava algumas dezenas de ohms abaixo do valor nominal, apenas um chegou muito perto de 9998,5 Ohm. Nenhum estava acima de 10k. Eu acho que eles são cortados (aumentando a resistência cortando o filme de metal com um laser) até que estejam dentro da tolerância de 1%.
starblue 29/07
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@ starblue como eu disse - estatisticamente falando, no entanto, não há garantias de que em qualquer tamanho de amostra você encontre exatamente o que está procurando.
31713 JIm Dearden
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Em um dos laboratórios da minha escola (há cerca de uma dúzia de anos atrás), testei várias dezenas de resistores de tolerância relativamente baixos e encontrei uma distribuição bimodal apenas dentro dos valores de tolerância +/- que pareciam que o fabricante havia feito testes equivalentes para os separar. ex -5% a -4% ou desvios de +4 a + 5%.
Dan Is Fiddling Por Firelight
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É possível que o fabricante já tenha identificado e retirado todos os resistores que atendem a tolerâncias mais altas e posteriormente rotulado e vendido como tal.
AJMansfield
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Você não pode reduzir a tolerância de um resistor dessa maneira, porque tolerância nesse contexto significa valor fixo da fabricação. Um dado resistor de 10%, dada uma corrente constante dentro de uma faixa de temperatura constante, não oscilará de -10% a 1% a + 10%, permanecerá o mesmo. (Isso sai da janela com o tempo ou com danos causados ​​pelo calor.) A tolerância do resistor significa simplesmente que o resistor deve estar dentro dessa faixa do valor fornecido.

A maneira como as tolerâncias dos resistores são decididas é que um lote é feito e todas as peças são testadas. Nas séries E-12 (10%) e E-24 (5%), há uma sobreposição próxima entre um valor do resistor "padrão" e o próximo valor padrão para cima ou para baixo. Qualquer resistor testado a mais de 10% do valor que deveria ser, é rotulado como o próximo valor para cima ou para baixo. Qualquer um que tenha apenas 5% ou menos é rotulado como um resistor de 5% e qualquer coisa entre 10% e 5% é rotulado como um resistor de 10%. Qualquer lote de 10% de resistores que você compra, na maioria das vezes, não possui resistores dentro de 5%. Isso significa que um resistor de 1k 10% em um determinado pacote estará entre 900 a 950 ou 1050 a 1100, com o próximo valor sendo 1,2k 10%.

O que você pode fazer é a correspondência de peças, onde você testa e mede várias partes para encontrar peças que se aproximam umas das outras . Com o mesmo resistor de 1k a 10% acima, você pode encontrar resistores 930 ~ 950 suficientes para que eles sejam essencialmente resistores de 940Ω 1%. Claro que não é um valor padrão, mas, dada a pequena diferença em relação ao valor rotulado, é uma quantidade insignificante de alteração atual. Isso é bom o suficiente para qualquer situação em que você precise de pares correspondentes, e não de valor de precisão (o mesmo vale para leds, a quantidade de brilho de um indivíduo pode não importar em comparação com garantir que um conjunto de dez leds tenha a mesma cor e brilho relativo.)

A OUTRA OPÇÃO , no entanto , é um pouco mais envolvida. Não é complicado, mas requer alterações manuais. Isso é feito há décadas, principalmente se forem necessários valores não-padrão de precisão. Com os resistores de filme de carbono, você pega um arquivo e rompe lentamente o material externo e remove uma pequena quantidade do material resistivo. Isso pode aumentar o valor, de modo que 1k 10% do resistor que mede 950Ω pode se tornar 980Ω ou 990Ω ou exatamente 1000Ω. Você então usa esmalte transparente para selá-lo novamente. Era sobre isso que você estava realmente perguntando.

Resistor

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

Transeunte
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Você tem certeza sobre esse controle de processo para fabricação de resistores descrito em seu segundo parágrafo? Eles são realmente fabricados testados e depois armazenados?
21813 Scott Seidman
Suspeito que o processo de seleção mencionado no segundo parágrafo (se não o conto de um técnico antigo) possa ter sido realizado com os antigos resistores de composição de carbono, mas provavelmente não com a atual variedade de filmes de carbono ou metal. Certa vez, testei 50 resistores de filme de carbono e metal de 5% 10K da Philips e encontrei um spread de cerca de 1% entre os valores mais altos e os mais baixos. Meu medidor Fluke mostrou a média um pouco abaixo de 10K, então concluí que meu medidor estava um pouco baixo. Não havia sinal de que 1% ou 2% dos resistores haviam sido selecionados no lote de 5%.
Peter Bennett
@ PeterBennett bem, os resistores tendem a subir, não a descer, o que explica as baixas tendências do lado.
quer
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Não, não há como "criar" um resistor mais preciso a partir de vários resistores menos precisos.

Por exemplo, se você não pensou muito nisso, pode ser tentado a usar quatro resistores de 10 kΩ 10% na configuração em série / paralelo para criar um resistor de 10 kΩ 5%, mas isso não funciona. Se os valores dos resistores originais forem distribuídos aleatoriamente em sua faixa, esse método tornará o valor resultante mais provávelestar próximo do nominal, mas a faixa máxima de tolerância ainda é exatamente a mesma. Pense no caso limitador em que todos os resistores são 10% altos. O resultado também será 10% alto, independentemente de quantas você montar e a média. Mesmo é improvável que a média obtenha resultados desejáveis. Quando o circuito é montado, é provável que você obtenha vários resistores do mesmo lote de fabricação, provavelmente feitos imediatamente um após o outro. É provável que essa distribuição não seja aleatória. No entanto, o ponto é que o pior caso de erro nunca fica melhor, o que importa ao projetar um circuito.

Se você deseja uma resistência precisa, é necessário usar resistores precisos ou executar seu próprio corte.

Uma coisa que você pode fazer é lidar com a faixa de temperatura que o resistor experimenta. No caso extremo, você pode usar aquecimento e / ou resfriamento ativo para manter o resistor a uma temperatura fixa. Isso diminuirá o desvio de resistência devido à temperatura, mas você ainda tem o problema do valor inicial.

Nao tem almoço gratis.

Olin Lathrop
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"Nao tem almoço gratis."
Rev1.0
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Primeiro a saber, a tolerância inclui vários fatores.

  1. Precisão de fabricação: resistores da mesma nominal são ligeiramente diferentes fora da fábrica.
  2. Estabilidade contra o ambiente, como temperatura, umidade ou pressão. O valor real muda um pouco quando os fatores do ambiente mudam.
  3. Estabilidade de idade. O valor muda com o tempo.
  4. Ruído

Portanto, eles devem ser investigados antes de você melhorar a tolerância. O primeiro fator pode ser eliminado pela seleção através da medição de peças individuais.

O segundo é um objeto para vários métodos de engenharia: coloque o resistor em um ambiente mais estável, isole-o da influência mecânica, sônica, térmica, eletromagnética e assim por diante. Outra maneira é usar mais material melhor na fabricação.

Terceiro, é a natureza do material, você pode substituí-los ou ajustar o dispositivo após algum tempo.

Quarto também depende da construção, temperatura, corrente etc ...

Vovanium
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Third is the nature of materal, you can replace them, or tune he device after some time passes. Você quer dizer que o ajuste do dispositivo pode realmente fornecer uma melhor tolerância? Em caso afirmativo, quais são os métodos disponíveis para fazer isso?
Dharmaputhiran
Quero dizer, depois que você ajusta um dispositivo pela primeira vez, e depois de algum período, você pode precisar ajustá-lo novamente. Isto é para envelhecimento de peças.
Vovanium 29/07
Observe que o ajuste também está prestes a combater o primeiro fator (precisão de fabricação).
Vovanium 29/07
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Acontece que é uma pergunta muito complicada e precisamos ser muito cautelosos com a terminologia. Primeiro, deixe de lado o termo "tolerância" - o uso desse termo obscurece as respostas e suscita discussões terminológicas.

Agora, a melhor referência que encontrei na Web é esta - um excelente artigo sobre os valores dos resistores.

Agora, voltando à sua preocupação. Não há como tirar os resistores do "pior caso de 10%" e implementar o resistor do "pior caso de 5%".

Em aplicações que exigem resistências realmente precisas, você realiza um dos seguintes procedimentos:

  1. Adicione um aparador para ajustar a resistência
  2. Meça as resistências reais e escolha os componentes de acordo com suas necessidades
  3. Adicione algum tipo de componente ativo em vez de resistor simples

No entanto, na produção em massa, as abordagens acima são (geralmente) muito caras e demoradas. Acontece que você pode chegar ao ponto em que a seguinte decisão será tomada: não estamos investindo para garantir que o "pior caso" seja de qualidade suficiente, mas queremos um rendimento de 90% em qualidade suficiente.

Nesse caso, você pode usar as técnicas apresentadas no artigo acima, para garantir que "em média" seus resistores estejam mais próximos de seus valores nominais. Então, é claro, você terá que testar seu produto final e descartar os 10% ruins (ou, como alguns fabricantes, enviam tudo e esperam que algumas pessoas não vejam a diferença).

Em suma:

Se você for construir alguns sistemas muito especializados - precisará usar uma das abordagens numeradas (1-3) acima. Se você estiver em produção em massa - considere calcular a média dos resultados.

Vasiliy
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Na maioria das linhas de montagem, uma precipitação de 10% é inaceitável. Na maioria das linhas, uma precipitação de 1% é inaceitável. Se a opção for usar vários resistores e apresentar uma precipitação de 10%, em comparação à compra de resistores de 0,1% ou 0,05%, os resistores de melhor tolerância quase sempre custarão menos do que ter que refazer 10% do seu produto.
@ DavidKessner, a discussão sobre rendimentos e qual abordagem é mais lucrativa não é para este fórum. Dei um exemplo teórico, não um conselho. Aliás, há casos em que 90% do rendimento é considerado excelente. A técnica de calcular a média das variações do processo em aplicativos sensíveis é usada e é eficaz. Você não gostou dos números no exemplo que eu dei? Eu posso mudar de 10% para 1%, se você quiser. No entanto, o ponto da minha resposta não muda.
Vasiliy 29/07
@ DavidKessner, BTW Eu assumi que no "sistema muito sensível" descrito na pergunta, a opção de comprar componentes de menor tolerância será o primeiro considerado.
Vasiliy 29/07
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Toda estatística no artigo vinculado supõe que todos os resistores sejam independentes, e esse provavelmente não é o caso. Haverá desvios naturais na linha de produção, e é provável que você compre uma bolsa de resistores fabricados quase ao mesmo tempo. No curto prazo, não há nenhuma razão real pela qual o valor médio será centrada sobre o valor nominal
Scott Seidman
@Scott Seidman, ele não apenas fez matemática, mas pegou vários resistores e os mediu. Você pode encontrar os resultados lá também. Há também uma observação sobre a polarização de valores no final. Realmente, você deve dar atenção a este artigo antes de comentar.
Vasiliy 29/07
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Resposta de uma tomada: Você pode alterar a TOLERÂNCIA do resistor, pois é propriedade do material que é usado para fabricar um resistor. Portanto, a melhor opção é ir para o resistor que tem melhor tolerância, em vez de pensar em improvisar a tolerância manualmente.

Durgaprasad
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Não se esqueça que o fabricante do resistor está medindo a resistência da peça e selecionando aqueles que estão próximos do valor desejado para serem rotulados e vendidos como peças de maior precisão. Portanto, se você estiver procurando por peças de 1k ohm, 10%, em um saco de peças, ficaria surpreso ao encontrar muitas amostras no saco que estavam bem dentro de 5%. Idem 1% - o fabricante apenas os venderá como peças 1% ...

Brooks
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Você está especulando ou tem provas de que esse é o caso?
Para alguns tipos de componentes, uma peça que foi fabricada na esperança de ser uma peça de 5%, mas que foi reduzida em 7%, pode ser vendida como uma peça de 10%, mas duvido que isso ocorra muito com os resistores. A menos que as coisas mudem, os resistores de 5% geralmente são feitos de composição de carbono, enquanto os resistores de 1% são geralmente filmes de metal. Como um resistor de 1% que mede muito alto ou muito baixo pode ser vendido como o próximo valor mais alto ou mais baixo, não há necessidade real de vender peças como resistores de 5%. Mesmo que houvesse um excedente de peças com valor ímpar, seria mais simples vendê-las com desconto para os distribuidores ... #
307
... quem poderia então ter um SKU para "1K 5%", que seria traduzido como "qualquer resistor entre 960 e 1050 ohms que o distribuidor tenha ao máximo", do que seria se os fabricantes os marcassem como 1K 5 %
Supercat 29/07
@ david-kessner Da Ohmite, em relação aos seus resistores de composição de carbono: "Os resistores de composição de carbono são fabricados extrudindo uma mistura de carbono e ligantes orgânicos dentro de um corpo externo fenólico. A extrusão é cortada no comprimento, os condutores são inseridos, curados e marcados como formar um resistor acabado. A mistura de carbono e ligante é ajustada para produzir diferentes valores de resistência. Os resistores são classificados para valores de tolerância de 5%, 10% e 20%. "
21813 Joe Hass
@JoeHass Binning de peças não é surpresa para ninguém. Eu estava me referindo à parte sobre encontrar peças dentro de 5% de resistores em um lote de 10%, etc. De fato, comentários de Peter Bennett e Supercat indicariam que isso é improvável ou desnecessário.
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Você está com sorte, existe um método

Digamos que você precise de 10k de resistência. Além disso, digamos que você tenha um suprimento ilimitado de resistores de 10k - e todos eles são 10%, mas você precisa de 5%.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Esteja ciente: os números percentuais NÃO são exatos. Eu poderia calcular os valores reais se tivesse minhas anotações por perto.

A breve explicação é: quanto mais componentes você usar, menor será a incerteza, pois os erros tenderão a atingir a média.

NOTA PARA AS PESSOAS QUE FALAM SOBRE O Pior CASO

Ponto de ordem para todos: o pior caso em 5% não é 5%, 5% é o pior caso 3Sigma. O pior caso real é -100% / + (Desconhecido)%. Se o seu sistema absolutamente não pode ter mais de 5% de variação, um resistor de 5% não é bom o suficiente para GARANTIR isso. Se você chama um resistor de 5%, o que isso significa é que sai de uma linha de produção, você deve passar de 3 desvios padrão para passar de 5%

medivh
fonte
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Embora eu concorde que os erros tendem a ter uma média, a tolerância ainda é de 10%. Considere o valor se todos os quatro resistores tiverem 10% de altura.
Tut
Não apenas isso, eu não acho que há muitas situações em que isso seria rentável.
us2012
No entanto, pelo que entendi, o pior caso de erro ainda seria 10%. Portanto, em um sistema sensível, isso não é uma opção. Se você precisar de 5%, precisará usar 5% de componentes.
Rev1.0
Exatamente ! Eu concordo com Tut aqui. Se você considerar o pior caso, ou seja, todos os resistores com (10k + 10% de 10k), todos os resistores terão um valor de 11k. Portanto, a resistência é novamente 11k, o que mostra que não há alteração na tolerância do resistor.
Durgaprasad 29/07
@VasiliyZukanov E ainda assim, apesar de improvável, você pode ter quatro resistores 1K sucessivos de uma fita de 10% de peças que medem 1,1K Ohm. Sim, o fabricante poderia tê-los vendido como 1,1 mil peças a 1%, mas onde está a garantia? A questão é que a resposta da medivh é potencialmente mais cara do que uma peça de baixa tolerância, ocupa muito espaço extra na placa de circuito impresso e ainda não o impede de medir as peças com um multímetro para garantir que você alcance a faixa de resistência desejada.
us2012