Reducir la tolerancia de resistencias manualmente

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Todas las resistencias disponibles tienen una tolerancia de cantidad finita. Esto es indeseable particularmente en sistemas altamente sensibles. Si bien podemos usar resistencias con la menor tolerancia disponible, quiero saber si hay algún método (algo así como diseñar una configuración especial para reducir la tolerancia) utilizando el cual podemos reducir manualmente el valor de tolerancia al mínimo que podamos requerir.

Dharmaputhiran
fuente
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Sin ser demasiado gracioso, esta es la razón por la cual las resistencias están disponibles con diferentes tolerancias, hasta 0.05%. El primer método "especial" sería limitar sus búsquedas con proveedores a sus especificaciones de diseño.
Scott Seidman
Puede contar con un pequeño valor nominal de una resistencia para una mejor precisión
Dor
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Si no puede ordenar las resistencias a la tolerancia que necesita, puede comprar una gran cantidad de las resistencias de mayor tolerancia que pueda obtener, medirlas todas y luego usar solo las que cumplan con sus tolerancias más exigentes.
AJMansfield

Respuestas:

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La tolerancia es una abstracción estadística que nos dice cuánta variación esperar de una muestra de resistencias de un tipo dado. Una sola resistencia no tiene tolerancia: tiene un valor que se desvía en cierta medida del valor establecido (y, por supuesto, varía con la temperatura). No podemos cambiar (manualmente o de otro modo) una propiedad que una parte no tiene.

Si parte de un circuito requiere una resistencia establecida con mucha precisión (que tal vez tenga que compensar las variaciones en otras partes y, por lo tanto, no puede ser un valor fijo, no importa cuán preciso), podemos usar un potenciómetro. Un potenciómetro o reóstato es una resistencia cuyo valor puede cambiar manualmente.

Un truco útil es utilizar una resistencia fija para la mayor parte de la resistencia y un potenciómetro de menor valor solo para el ajuste. Por ejemplo, si quisiéramos ajustar 100K dentro de un rango de +/- 5%, podríamos obtener una resistencia de 95.3K (número de serie E48) y un potenciómetro de 10K conectado como reóstato en serie con esa resistencia.

Kaz
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Los potenciómetros tienden a "rascarse" a medida que se mueve el limpiaparabrisas, lo que los hace no aptos para situaciones de poco ruido.
pjc50
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@ pjc50 No es un problema para las macetas recortadoras que se calibran solo unas pocas veces durante su vida útil (tal vez una vez).
Kaz
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Las ollas de recorte pueden tener problemas cuando se usan en entornos de alta vibración, como automóviles, dispositivos portátiles, etc. No solo se puede cambiar la "posición de recorte", sino que el limpiaparabrisas también puede perder temporalmente el contacto. No es un gran problema para muchas aplicaciones, pero tampoco debe ignorarse.
@DavidKessner Además, algunas macetas recortadoras son basura. ¡He visto artículos del catálogo clasificados para 25 turnos! Ajústalo 25 veces y su vida ha llegado a su fin; cualquier otra actuación es un bono de la suerte.
Kaz
@Kaz 95.3 es un valor de la serie E48, no E24. E24
termina
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Si bien no puede cambiar la tolerancia de las resistencias , puede seleccionar un valor dentro de la tolerancia.

Si fuera a comprar 1000 resistencias y midiera con precisión sus valores de resistencia, es posible que pueda encontrar algunas resistencias más cercanas al valor real requerido. Estas resistencias seleccionadas serán efectivamente resistencias de tolerancia muy cercanas, incluso si comenzaron a agruparse con muchos valores similares. La 'tolerancia cercana' que tengan dependerá de su equipo de prueba.

Estadísticamente hablando, sin embargo, no hay garantías de que dentro de cualquier tamaño de muestra encontrará exactamente lo que está buscando.

JIM Dearden
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Dependiendo del proceso de fabricación, puede que no tenga suerte con este enfoque. Medí alrededor de 50 resistencias de película metálica de 10k al 1% con un Agilent 34401A y la mayoría estaba a unas decenas de ohmios por debajo del valor nominal, solo una se acercó mucho a 9998,5 ohmios. Ninguno estaba por encima de 10k. Supongo que se recortan (aumentando la resistencia al cortar la película de metal con un láser) hasta que estén dentro de la tolerancia del 1%.
starblue
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@starblue, como dije, estadísticamente hablando, sin embargo, no hay garantías de que dentro de cualquier tamaño de muestra encontrará exactamente lo que está buscando.
Jim Dearden
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En uno de mis laboratorios escolares (hace una docena de años) probé varias docenas de resistencias de tolerancia relativamente baja y encontré una distribución bimodal justo dentro de los valores de tolerancia +/- que parecía que el fabricante había realizado pruebas equivalentes para agruparlos. ex -5% a -4% o desviaciones de +4 a + 5%.
Dan Is Fiddling By Firelight
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Es posible incluso que el fabricante ya identificó y retiró todas las resistencias que cumplen con las tolerancias más altas, y posteriormente las etiquetó y vendió como tal.
AJMansfield
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No se puede reducir la tolerancia de una resistencia de esta manera, porque Tolerancia en este contexto significa valor fijo de fabricación. Una resistencia de 10% dada, dada una corriente constante dentro de un rango de temperatura constante, no oscilará de -10% a 1% a + 10%, permanecerá igual. (Esto sale por la ventana con el tiempo o con daño por calor.) La tolerancia de resistencia simplemente significa que la resistencia debe estar dentro de ese rango del valor dado.

La forma en que se deciden las tolerancias de las resistencias es que se realiza un lote y se prueban todas las piezas. En las series E-12 (10%) y E-24 (5%), existe una estrecha superposición entre un valor de resistencia "estándar" y el siguiente valor estándar hacia arriba o hacia abajo. Cualquier resistencia que se pruebe a más del 10% del valor que debería ser, se etiqueta como el siguiente valor hacia arriba o hacia abajo. Cualquiera que sea solo 5% o menos, se etiqueta como una resistencia de 5%, y cualquier cosa entre 10% y 5% se etiqueta como una resistencia de 10%. Cualquier lote de resistencias del 10% que compre con mayor frecuencia no tendrá una resistencia dentro del 5%. Esto significa que una resistencia de 1k 10% en un paquete dado estará entre 900 a 950, o 1050 a 1100, con el siguiente valor hasta 1.2k 10%.

Lo que puede hacer es la coincidencia de partes, donde prueba y mide varias partes para encontrar las que están estrechamente relacionadas entre sí . Con la misma resistencia de 1k 10% de arriba, podría encontrar suficientes resistencias 930 ~ 950 que son esencialmente resistencias 940Ω 1%. No es un valor estándar, por supuesto, pero dada la pequeña diferencia con el valor etiquetado, es una cantidad insignificante de cambio actual. Esto es lo suficientemente bueno para cualquier situación en la que necesite pares coincidentes, no un valor de precisión (lo mismo ocurre con los leds, la cantidad de brillo de un individuo podría no importar en comparación con asegurarse de que un conjunto de diez leds tenga el mismo color y brillo relativo).

Sin embargo , la OTRA OPCIÓN es un poco más complicada. No es complicado, pero requiere cambios manuales. Esto se ha hecho durante décadas, especialmente si se necesitan valores de precisión no estándar. Con las resistencias de película de carbono, toma una lima, rompe lentamente el material exterior y elimina una pequeña cantidad del material resistivo. Esto puede aumentar el valor, de modo que 1k 10% de resistencia que mide 950Ω puede convertirse en 980Ω o 990Ω o exactamente 1000Ω. Luego usa esmalte de uñas transparente para sellarlo nuevamente. Esto es lo que realmente estabas preguntando.

Resistor

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

Transeúnte
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¿Está seguro de este control de proceso para la fabricación de resistencias descrito en su segundo párrafo? ¿Realmente se fabrican probados, luego agrupados?
Scott Seidman
Sospecho que el proceso de selección mencionado en el segundo párrafo (si no el cuento de un viejo técnico) puede haberse realizado con las resistencias de composición de carbono antiguas, pero probablemente no con la variedad actual de películas de carbono o metal. Una vez probé 50 o más resistencias de película de carbono y metal Philips 5% 10K, y encontré una extensión de aproximadamente 1% entre los valores más altos y más bajos. Mi medidor Fluke mostró el promedio ligeramente por debajo de 10K, así que concluí que mi medidor leía ligeramente bajo. No había indicios de que se hubieran seleccionado resistencias del 1% o del 2% del lote del 5%.
Peter Bennett
@PeterBennett, las resistencias tienden a elevarse, no hacia abajo, lo que explica las bajas tendencias laterales.
Passerby
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No, no hay forma de "hacer" una resistencia más precisa a partir de un conjunto de resistencias menos precisas.

Por ejemplo, si no lo pensó mucho, podría verse tentado a usar cuatro resistencias de 10 kΩ 10% en configuración en serie / paralela para hacer una resistencia de 10 kΩ 5%, pero eso no funciona. Si los valores de las resistencias originales se distribuyen aleatoriamente en su rango, entonces este método hace que el valor resultante sea más probableestar cerca del nominal, pero el rango máximo de tolerancia sigue siendo exactamente el mismo. Piense en el caso límite donde todas las resistencias tienen un 10% de altura. El resultado también será un 10% alto, independientemente de la cantidad y el promedio. Incluso es poco probable que el promedio obtenga resultados deseables. Cuando se ensambla el circuito, es probable que obtenga un montón de resistencias del mismo lote de fabricación, probablemente hechas inmediatamente una después de la otra. Tal distribución no es probable que sea aleatoria. Sin embargo, el punto es que el error del peor de los casos nunca mejora, que es lo que importa al diseñar un circuito.

Si desea una resistencia precisa, debe usar resistencias precisas o realizar su propio recorte.

Una cosa que puede hacer es lidiar con el rango de temperatura que experimenta la resistencia. En el caso extremo, podría usar calefacción y / o enfriamiento activo para mantener la resistencia a una temperatura fija. Eso disminuirá la deriva de resistencia debido a la temperatura, pero aún tiene el problema del valor inicial.

No hay almuerzo gratis.

Olin Lathrop
fuente
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"No hay almuerzo gratis."
Rev1.0
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Primero en saber, la tolerancia incluye varios factores.

  1. Precisión de fabricación: las resistencias del mismo valor nominal son ligeramente diferentes de fábrica.
  2. Estabilidad frente al medio ambiente, como temperatura, humedad o presión. El valor real cambia un poco cuando cambian los factores ambientales.
  3. Estabilidad de la edad. El valor cambia a través del tiempo.
  4. ruido

Por lo tanto, deben investigarse antes de mejorar una tolerancia. El primer factor puede eliminarse mediante la selección a través de la medición de partes individuales.

El segundo es un objeto para varios métodos de ingeniería: colocar la resistencia en un entorno más estable, aislarla de la influencia mecánica, sónica, térmica, electromagnética, etc. Otra forma es usar un material mejor en la fabricación.

El tercero es la naturaleza del material, puede reemplazarlos o ajustar el dispositivo después de un tiempo.

El cuarto también depende de la construcción, temperatura, corriente, etc.

Vovanium
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Third is the nature of materal, you can replace them, or tune he device after some time passes. ¿Quiere decir que ajustar el dispositivo realmente puede proporcionar una mejor tolerancia? Si es así, ¿cuáles son los métodos disponibles para hacerlo?
Dharmaputhiran
Es decir, después de sintonizar un dispositivo por primera vez, luego de un período de tiempo, es posible que tenga que volver a sintonizarlo. Esto es al envejecimiento de las piezas.
Vovanium
Tenga en cuenta que el ajuste también está a punto de luchar contra el primer factor (precisión de fabricación).
Vovanium
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Resulta que es una pregunta muy complicada y debemos ser muy cautelosos con la terminología. En primer lugar, dejemos a un lado el término "tolerancia": el uso de este término oculta las respuestas y genera discusiones terminológicas.

Ahora, la mejor referencia que encontré en la Web es esta : un excelente artículo sobre los valores de las resistencias.

Ahora, volviendo a su preocupación. No hay forma de que pueda tomar resistencias del "10% del peor de los casos" e implementar una resistencia del "5% del peor de los casos".

En las aplicaciones que requieren resistencias realmente precisas, realizará una de las siguientes acciones:

  1. Agregue una recortadora para ajustar la resistencia.
  2. Mida las resistencias reales y elija los componentes según sus necesidades.
  3. Agregue algún tipo de componente activo en lugar de resistencia simple

Sin embargo, en la producción en masa, los enfoques anteriores son (generalmente) demasiado costosos y lentos. Resulta que puede llegar al punto en que se tomará la siguiente decisión: no estamos invirtiendo para garantizar que el "peor de los casos" sea de calidad suficiente, pero queremos un rendimiento del 90% en calidad suficiente.

En este caso, puede usar las técnicas presentadas en el artículo que vinculé anteriormente para asegurarse de que "en promedio" sus resistencias estén más cerca de sus valores nominales. Luego, por supuesto, tendrá que probar su producto final y eliminar el 10% malo (o, como lo hacen algunos fabricantes, enviar todo y esperar que algunas personas no vean la diferencia).

En resumen:

Si va a construir algunos sistemas muy especializados, debe usar uno de los enfoques numerados (1-3) anteriores. Si estás en producción en masa, considera promediar los resultados.

Vasiliy
fuente
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En la mayoría de las líneas de ensamblaje, una caída del 10% es inaceptable. En la mayoría de las líneas, una caída del 1% es inaceptable. Si la opción es usar resistencias múltiples y tener una caída del 10%, en comparación con la compra de resistencias de 0.1% o 0.05%, las resistencias de mejor tolerancia casi siempre costarán menos que tener que reelaborar el 10% de su producto.
@DavidKessner, la discusión sobre los rendimientos y qué enfoque es más rentable no es para este foro. Di un ejemplo teórico, no un consejo. Por cierto, hay casos en que el 90% de rendimiento se considera excelente. Se utiliza la técnica de promediar las variaciones del proceso en aplicaciones sensibles y es efectiva. ¿No te gustaron los números en el ejemplo que di? Puedo cambiar del 10% al 1% si te gusta. Sin embargo, el punto de mi respuesta no cambiará.
Vasiliy
@DavidKessner, por cierto, supuse que en el "sistema muy sensible" descrito en la pregunta, la opción de comprar componentes de menor tolerancia será la primera considerada.
Vasiliy
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Cada estadística en el artículo vinculado supone que todas las resistencias son independientes, y es muy probable que ese no sea el caso. Habrá desviaciones naturales en la línea de producción, y es probable que compre una bolsa de resistencias que se hicieron casi al mismo tiempo. A corto plazo, no hay una razón real por la cual el valor medio se centrará en el valor nominal
Scott Seidman
@ Scott Seidman, no solo hizo matemáticas, sino que tomó un montón de resistencias y las midió. Puede encontrar los resultados allí también. También hay una nota sobre el sesgo de valores al final. Realmente, debes prestarle un poco de atención a este artículo antes de comentar.
Vasiliy
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Respuesta única: puede cambiar la TOLERANCIA de la resistencia, ya que es propiedad del material que se utiliza para hacer una resistencia. Entonces, la mejor opción es optar por una resistencia que tenga mejor tolerancia en lugar de pensar en improvisar la tolerancia manualmente.

Durgaprasad
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No olvide que el fabricante de la resistencia mide la resistencia de la pieza y elimina las que están cerca del valor deseado para etiquetarlas y venderlas como piezas de mayor precisión. Entonces, si está buscando piezas de 1k ohm, 10%, en una bolsa de piezas, me sorprendería encontrar muchas muestras en la bolsa que estuvieran dentro del 5%. Lo mismo ocurre con el 1%: el fabricante solo los venderá como piezas del 1% ...

Arroyos
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¿Estás especulando o tienes pruebas de que este es el caso?
Para algunos tipos de componentes, una parte que se fabricó con la esperanza de que fuera una parte del 5% pero que se desactivara en un 7% podría venderse como una parte del 10%, pero dudo que eso suceda mucho con las resistencias. A menos que las cosas hayan cambiado, las resistencias al 5% generalmente están hechas de composición de carbono, mientras que las resistencias al 1% son generalmente películas de metal. Dado que una resistencia de 1% que mide demasiado alto o demasiado bajo podría venderse como el siguiente valor más alto o más bajo, no hay necesidad real de vender piezas como resistencias de 5%. Incluso si hubiera un excedente de piezas de valor impar, sería más sencillo venderlas con descuento a los distribuidores ...
supercat
... quién podría tener un SKU para "1K 5%" que se traduciría en "cualquier resistencia entre 960 y 1050 ohmios que el distribuidor tenga la mayor parte", de lo que sería que los fabricantes los marcaran como 1K 5 %
supercat
@ david-kessner De Ohmite, con respecto a sus resistencias de composición de carbono: "Las resistencias de composición de carbono se fabrican extruyendo una mezcla de aglutinantes orgánicos y de carbono dentro de un cuerpo exterior fenólico. La extrusión se corta a la longitud, se insertan, curan y marcan para formar una resistencia terminada. La mezcla de carbón y aglutinante se ajusta para producir diferentes valores de resistencia. Las resistencias se clasifican para valores de tolerancia de 5%, 10% y 20% ".
Joe Hass
@JoeHass Binning de piezas no es una sorpresa para nadie. Me refería a la parte sobre encontrar piezas dentro de 5% de resistencias en un lote de 10%, etc. De hecho, los comentarios de Peter Bennett y Supercat indicarían que esto es poco probable o innecesario.
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Estás de suerte, hay un método

Digamos que necesitas 10k de resistencia. Además, digamos que tiene un suministro ilimitado de resistencias de 10k, y todas son del 10%, pero necesita un 5%.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tenga en cuenta: los números de porcentaje NO son exactos. Podría calcular los valores reales si tuviera mis notas cerca.

La breve explicación es: cuantos más componentes use, menos incertidumbre tendrá porque los errores tenderán a promediarse.

NOTA PARA LAS PERSONAS QUE HABLAN SOBRE EL PEOR CASO

Punto de orden para todos ustedes: el peor de los casos en un 5% no es 5%, 5% es el peor de los casos de 3Sigma. El peor de los casos reales es -100% / + (Desconocido)%. Si su sistema no puede tener más del 5% de variación, una resistencia del 5% tampoco es lo suficientemente buena como para GARANTIZAR eso. Si llama a una resistencia 5%, lo que eso SIGNIFICA es que fuera de una línea de producción, debe pasar 3 desviaciones estándar para pasar 5%

medivh
fuente
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Si bien estoy de acuerdo en que los errores tenderían a promediarse, la tolerancia sigue siendo del 10%. Considere el valor si las cuatro resistencias fueran 10% altas.
Tut
No solo eso, no creo que haya muchas situaciones en las que esto sea rentable.
us2012
Sin embargo, por lo que entiendo, el peor error sería el 10%. Entonces, en un sistema sensible esto no es una opción. Si necesita 5%, debe usar componentes de 5%.
Rev1.0
Exactamente! Estoy de acuerdo con Tut aquí. Si considera el peor de los casos, es decir, todas las resistencias con (10k + 10% de 10k), entonces todas las resistencias tomarán un valor de 11k. Entonces, en efecto, la resistencia es nuevamente 11k, lo que muestra que no hay cambio en la tolerancia de la resistencia.
Durgaprasad
@VasiliyZukanov Y aún así, aunque es poco probable, podría tener cuatro resistencias sucesivas de 1K de una cinta de 10% de partes que miden 1,1K Ohm. Sí, el fabricante podría haberlos vendido como 1.1K 1% de piezas, pero ¿dónde está la garantía? El punto es que la respuesta de medivh es potencialmente más costosa que una parte de baja tolerancia, requiere mucho espacio extra de PCB y aún así no evita que mida las partes con un multímetro para asegurarse de alcanzar el rango de resistencia deseado.
us2012