Mengurangi toleransi resistor secara manual

9

Semua resistor yang tersedia hadir dengan toleransi jumlah yang terbatas. Ini tidak diinginkan terutama dalam sistem yang sangat sensitif. Meskipun kita dapat menggunakan resistor dengan toleransi paling rendah, saya ingin tahu apakah ada metode (seperti merancang pengaturan khusus untuk menurunkan toleransi) dengan menggunakan mana kita dapat secara manual mengurangi nilai toleransi ke minimum yang mungkin kita perlukan?

resistors tolerance Dharmaputhiran
sumber
10
Tanpa terlalu jenaka, inilah mengapa resistor tersedia dengan toleransi yang berbeda, hingga 0,05%. Metode "khusus" pertama adalah membatasi pencarian Anda dengan vendor pada spesifikasi desain Anda.
Scott Seidman
Anda dapat mengandalkan nilai nominal kecil dari resistor untuk akurasi yang lebih baik
Dor
3
Jika Anda tidak dapat memesan resistor dengan toleransi yang Anda butuhkan, Anda dapat membeli sejumlah besar resistor toleransi tertinggi yang bisa Anda dapatkan, mengukur semuanya, dan kemudian hanya menggunakan yang memenuhi toleransi yang lebih menuntut.
AJMansfield

Jawaban:

20

Toleransi adalah abstraksi statistik yang memberi tahu kita berapa banyak variasi yang diharapkan dari sampel resistor jenis tertentu. Sebuah resistor tunggal tidak memiliki toleransi: ia memiliki nilai, yang menyimpang sampai batas tertentu dari nilai yang dinyatakan (dan tentu saja bervariasi dengan suhu). Kami tidak dapat mengubah (secara manual atau sebaliknya) properti yang tidak dimiliki sebagian.

Jika bagian dari rangkaian memerlukan tahanan yang disetel dengan sangat akurat (yang mungkin harus mengkompensasi variasi di bagian lain, dan karena itu tidak dapat menjadi nilai tetap, tidak peduli seberapa tepat), kita dapat menggunakan potensiometer. Potensiometer atau rheostat adalah resistor yang nilainya dapat Anda ubah secara manual.

Trik yang berguna adalah dengan menggunakan resistor tetap untuk sebagian besar hambatan, dan potensiometer bernilai lebih kecil hanya untuk penyesuaian. Sebagai contoh, jika kita ingin menyesuaikan 100K dalam kisaran +/- 5%, kita bisa mendapatkan resistor 95,3K (nomor seri E48), dan potensiometer 10K yang dihubungkan sebagai rheostat secara seri dengan resistor itu.

Kaz
sumber
Potensiometer cenderung "gatal" ketika wiper bergerak, yang membuatnya tidak bagus untuk situasi dengan kebisingan yang sangat rendah.
pjc50
5
@ pjc50 Bukan masalah untuk pot pemangkas yang hanya dikalibrasi beberapa kali seumur hidup mereka (mungkin sekali).
Kaz
4
Pot pemangkas dapat memiliki masalah ketika digunakan di lingkungan dengan getaran tinggi seperti mobil, perangkat portabel, dll. Tidak hanya "posisi trim" dapat digeser, tetapi penghapus juga dapat untuk sementara kehilangan kontak. Bukan masalah besar bagi banyak aplikasi, tetapi juga tidak boleh diabaikan.
@ Davidviden Selain itu, beberapa pot pemangkas adalah sampah. Saya telah melihat item katalog mendapat peringkat 25 putaran! Sesuaikan 25 kali dan hidupnya telah berakhir; kinerja lebih lanjut adalah bonus keberuntungan.
Kaz
@Kaz 95.3 adalah nilai seri E48, bukan E24. E24
unggul
11

Meskipun Anda tidak dapat mengubah toleransi resistor, Anda dapat memilih nilai dalam toleransi.

Jika Anda membeli katakanlah 1.000 resistor dan secara akurat mengukur nilai resistansi Anda, Anda mungkin dapat menemukan beberapa resistor yang lebih dekat dengan nilai aktual yang diperlukan. Resistor yang dipilih ini secara efektif akan menjadi resistor toleransi yang sangat dekat - bahkan jika mereka memulai hidup dengan banyak nilai yang sama. Seberapa 'toleransi dekat' mereka akan tergantung pada peralatan pengujian Anda.

Namun secara statistik, tidak ada jaminan bahwa dalam ukuran sampel apa pun Anda akan menemukan apa yang Anda cari.

JIm Dearden
sumber
Bergantung pada proses pembuatannya, Anda mungkin kurang beruntung dengan pendekatan ini. Saya mengukur sekitar 50 10k 1% resistor film logam dengan Agilent 34401A dan sebagian besar adalah puluhan ohm di bawah nilai nominal, hanya satu yang sangat dekat pada 9998,5 Ohm. Tidak ada yang di atas 10k. Saya kira mereka dipangkas (meningkatkan resistensi dengan memotong film logam dengan laser) sampai mereka berada dalam toleransi 1%.
starblue
1
@ starblue seperti yang saya katakan - secara statistik, bagaimanapun, tidak ada jaminan bahwa dalam ukuran sampel apa pun Anda akan menemukan apa yang Anda cari.
JIm Dearden
1
Di salah satu laboratorium sekolah saya (~ belasan tahun yang lalu) saya menguji beberapa lusin resistor toleransi yang relatif rendah dan menemukan distribusi bi-modal hanya dalam nilai toleransi +/- yang tampak seolah-olah produsen telah melakukan pengujian yang setara untuk membuangnya. ex -5% hingga -4% atau +4 hingga + 5% penyimpangan.
Dan Is Fiddling By Firelight
2
Bahkan mungkin bahwa pabrikan telah mengidentifikasi dan mengeluarkan semua resistor yang memenuhi toleransi yang lebih tinggi, dan kemudian memberi label dan menjualnya.
AJMansfield
5

Anda tidak dapat mengurangi toleransi resistor dengan cara ini, karena Toleransi dalam konteks ini, berarti nilai tetap dari manufaktur. Sebuah resistor 10% yang diberikan, diberi arus yang stabil dalam kisaran suhu yang stabil, tidak akan berayun dari -10% menjadi 1% hingga + 10%, itu akan tetap sama. (Ini keluar jendela dengan waktu atau dengan kerusakan panas.) Toleransi resistor berarti bahwa resistor harus berada dalam kisaran nilai yang diberikan.

Cara toleransi resistor diputuskan adalah bahwa batch dibuat dan semua bagian diuji. Dalam seri E-12 (10%) dan E-24 (5%), ada tumpang tindih yang erat antara satu nilai resistor "standar" dan nilai standar berikutnya naik atau turun. Setiap resistor yang diuji lebih dari 10% dari nilai seharusnya, diberi label sebagai nilai berikutnya naik atau turun. Siapa pun yang hanya 5% atau kurang, akan diberi label sebagai resistor 5%, dan apa pun antara 10% dan 5% diberi label sebagai resistor 10%. Setiap batch 10% resistor yang Anda beli akan paling sering daripada tidak, tidak memiliki resistor di dalamnya yang berada dalam 5%. Ini berarti bahwa resistor 1k 10% dalam paket yang diberikan akan antara 900 hingga 950, atau 1050 hingga 1100, dengan nilai berikutnya menjadi 1,2k 10%.

Yang dapat Anda lakukan adalah pencocokan bagian, tempat Anda menguji dan mengukur beberapa bagian untuk menemukan bagian yang cocok satu sama lain . Dengan resistor 1k 10% yang sama dari atas, Anda dapat menemukan cukup 930 ~ 950 resistor yang pada dasarnya adalah 940Ω 1% resistor. Bukan nilai standar tentu saja, tetapi mengingat perbedaan kecil dari nilai yang diberi label, itu adalah jumlah perubahan saat ini yang tidak signifikan. Ini cukup baik untuk situasi apa pun di mana Anda perlu pasangan yang cocok, bukan nilai presisi (Sama berlaku untuk led, jumlah kecerahan individu mungkin tidak masalah dibandingkan dengan memastikan satu set sepuluh led memiliki warna yang sama dan kecerahan relatif.)

OPSI LAINNYA , sedikit lebih terlibat. Tidak rumit, tetapi membutuhkan perubahan manual. Ini telah dilakukan selama beberapa dekade, terutama jika presisi, nilai-nilai non-standar diperlukan. Dengan karbon-film resistor, Anda mengambil file, dan perlahan-lahan menerobos material luar dan menghapus sejumlah kecil bahan resistif. Ini dapat meningkatkan nilainya, sehingga resistor 1k 10% yang mengukur 950Ω dapat menjadi 980Ω atau 990Ω atau tepatnya 1000Ω. Anda kemudian menggunakan cat kuku bening untuk menutupnya kembali. Inilah yang sebenarnya Anda tanyakan.

Penghambat

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

Pejalan kaki
sumber
Apakah Anda yakin tentang kontrol proses ini untuk pembuatan resistor yang dijelaskan dalam paragraf kedua Anda? Mereka benar-benar diproduksi diuji, lalu dibuang?
Scott Seidman
Saya menduga bahwa proses seleksi yang disebutkan dalam paragraf kedua (jika bukan dongeng teknisi lama) mungkin dilakukan dengan resistor komposisi karbon lama, tetapi mungkin tidak dengan variasi karbon atau film logam saat ini. Saya pernah menguji 50 atau lebih Philips 5% 10K karbon dan film metal resistor, dan menemukan penyebaran sekitar 1% antara nilai tertinggi dan terendah. Fluke meter saya menunjukkan rata-rata sedikit di bawah 10K, jadi saya menyimpulkan bahwa meter saya membaca sedikit rendah. Tidak ada tanda-tanda bahwa resistor 1% atau 2% telah dipilih dari batch 5%.
Peter Bennett
@ PeterBennett, resistor cenderung melayang ke atas, bukan ke bawah, yang menjelaskan kecenderungan sisi rendah.
Pejalan kaki
3

Tidak, tidak ada cara untuk "membuat" resistor yang lebih akurat dari sekelompok resistor yang kurang akurat.

Misalnya, jika Anda tidak memikirkannya terlalu keras, Anda mungkin tergoda untuk menggunakan empat resistor 10 kΩ 10% dalam konfigurasi seri / paralel untuk membuat satu resistor 10 kΩ 5%, tetapi itu tidak berhasil. Jika nilai dari resistor asli didistribusikan secara acak di kisaran mereka, maka metode ini membuat nilai yang dihasilkan lebih mungkinmendekati nominal, tetapi jangkauan tol maksimum masih persis sama. Pikirkan kasus pembatas di mana semua resistor 10% tinggi. Hasilnya juga akan 10% tinggi terlepas dari berapa banyak Anda kumpulkan dan rata-rata. Bahkan rata-rata tidak mungkin mendapatkan hasil yang diinginkan. Ketika sirkuit dipasang, Anda kemungkinan akan mendapatkan banyak resistor dari batch manufaktur yang sama, mungkin dibuat segera setelah satu sama lain. Distribusi semacam itu tidak mungkin acak. Namun, intinya adalah kesalahan kasus terburuk tidak pernah menjadi lebih baik, yang penting ketika merancang sebuah rangkaian.

Jika Anda ingin resistensi akurat, Anda harus menggunakan resistor akurat atau melakukan pemangkasan Anda sendiri.

Satu hal yang dapat Anda lakukan adalah menangani kisaran suhu yang dialami resistor. Dalam kasus ekstrem, Anda dapat menggunakan pemanasan aktif dan / atau pendinginan untuk menjaga resistor pada suhu tetap. Itu akan mengurangi drift resistensi karena suhu, tetapi Anda masih memiliki masalah dengan nilai awal.

Tidak ada makan siang gratis.

Olin Lathrop
sumber
1
"Tidak ada makan siang gratis."
Rev1.0
2

Pertama yang tahu, toleransi mencakup beberapa faktor.

  1. Presisi pembuatan: resistor dengan nominal yang sama sedikit berbeda dari pabrik.
  2. Stabilitas terhadap lingkungan, seperti suhu, kelembaban atau tekanan. Nilai riil berubah sedikit ketika faktor lingkungan berubah.
  3. Stabilitas usia. Nilai berubah sepanjang waktu.
  4. Kebisingan

Jadi mereka harus diselidiki sebelum Anda meningkatkan toleransi. Faktor pertama dapat dihilangkan dengan seleksi melalui pengukuran bagian indiviual.

Kedua adalah objek untuk beberapa metode rekayasa: menempatkan resistor ke lingkungan yang lebih stabil, mengisolasinya dari pengaruh mekanik, sonik, termal, elektromagnetik dan sebagainya. Cara lain adalah dengan menggunakan bahan yang lebih baik saat manufaktur.

Ketiga adalah sifat materal, Anda dapat menggantinya, atau menyetel perangkat setelah beberapa waktu berlalu.

Keempat juga tergantung pada konstruksi, suhu, arus dll ...

Vovanium
sumber
Third is the nature of materal, you can replace them, or tune he device after some time passes. Apakah maksud Anda bahwa menyetel perangkat sebenarnya dapat memberikan toleransi yang lebih baik? Jika demikian, apa metode yang tersedia untuk melakukan itu?
Dharmaputhiran
Maksud saya, setelah Anda menyetel perangkat untuk pertama kali, kemudian beberapa periode berlalu, Anda mungkin harus menyetelnya lagi. Ini untuk penuaan bagian.
Vovanium
Catatan, penyetelan juga akan melawan faktor pertama (presisi manufaktur).
Vovanium
1

Ternyata itu pertanyaan yang sangat sulit dan kita harus sangat berhati-hati dengan terminologi. Pertama-tama, mari kita kesampingkan istilah "toleransi" - penggunaan istilah ini mengaburkan jawaban dan mengangkat diskusi terminologi.

Sekarang, referensi terbaik yang saya temukan di Web adalah ini - artikel yang luar biasa tentang nilai-nilai resistor.

Sekarang, kembali ke urusanmu. Tidak ada cara Anda dapat mengambil resistor "10% kasus terburuk" dan menerapkan resistor "5% kasus terburuk" dari mereka.

Dalam aplikasi yang membutuhkan resistensi sangat tepat, Anda akan melakukan salah satu dari yang berikut:

  1. Tambahkan pemangkas untuk menyesuaikan resistensi
  2. Ukur resistensi aktual dan pilih komponen sesuai dengan kebutuhan Anda
  3. Tambahkan semacam komponen aktif, bukan resistor sederhana

Namun, dalam produksi massal pendekatan di atas (biasanya) terlalu mahal dan memakan waktu. Ternyata Anda mungkin sampai pada titik di mana keputusan berikut akan dibuat: kami tidak berinvestasi untuk memastikan bahwa skenario "kasus terburuk" memiliki kualitas yang cukup, tetapi kami ingin menghasilkan 90% dalam kualitas yang memadai.

Dalam hal ini Anda dapat menggunakan teknik yang disajikan dalam artikel yang saya tautkan di atas untuk memastikan bahwa "rata-rata" resistor Anda lebih dekat dengan nilai nominalnya. Kemudian, tentu saja, Anda harus menguji produk akhir Anda dan membuang 10% buruk (atau, seperti beberapa produsen, mengirim semuanya keluar dan berharap bahwa beberapa orang tidak akan melihat perbedaannya).

Singkatnya:

Jika Anda akan membangun beberapa sistem yang sangat khusus - Anda perlu menggunakan salah satu (1-3) pendekatan bernomor di atas. Jika Anda dalam produksi massal - pertimbangkan untuk membuat rata-rata hasilnya.

Vasiliy
sumber
1
Di sebagian besar jalur perakitan, kejatuhan 10% tidak dapat diterima. Di sebagian besar baris, kejatuhan 1% tidak dapat diterima. Jika pilihannya adalah menggunakan beberapa resistor dan memiliki dampak 10%, vs membeli 0,1% atau 0,05% resistor maka resistor toleransi yang lebih baik hampir selalu lebih murah daripada harus mengerjakan ulang 10% dari produk Anda.
@DavidKessner, diskusi tentang hasil dan pendekatan apa yang lebih menguntungkan bukan untuk forum ini. Saya memberikan contoh teoretis, bukan saran. BTW, ada kasus di mana hasil 90% dianggap luar biasa. Teknik variasi proses rata-rata dalam aplikasi sensitif digunakan dan efektif. Anda tidak menyukai angka dalam contoh yang saya berikan? Saya dapat mengubah 10% menjadi 1% jika Anda menyukainya. Namun inti dari jawaban saya tidak akan berubah.
Vasiliy
@ Davidvidess, BTW Saya berasumsi bahwa dalam "sistem yang sangat sensitif" yang dijelaskan dalam pertanyaan, opsi untuk membeli komponen dengan toleransi lebih rendah akan menjadi yang pertama dipertimbangkan.
Vasiliy
1
Setiap statistik dalam artikel yang ditautkan mengasumsikan bahwa semua resistor independen, dan itu kemungkinan besar tidak terjadi. Akan ada drift alami di lini produksi, dan Anda kemungkinan akan membeli sekantong resistor yang dibuat dalam waktu bersamaan. Dalam jangka pendek, tidak ada alasan nyata mengapa nilai rata-rata akan berpusat pada nilai nominal
Scott Seidman
@Scott Seidman, dia tidak hanya membuat matematika, tetapi mengambil banyak resistor dan mengukurnya. Anda dapat menemukan hasilnya di sana juga. Ada juga catatan tentang biasing nilai pada akhirnya. Sungguh, Anda harus memberikan artikel ini sedikit perhatian sebelum berkomentar.
Vasiliy
0

Satu tembakan jawaban: Anda dapat mengubah TOLERANSI dari resistor karena itu adalah properti dari bahan yang digunakan untuk membuat resistor. Jadi pilihan yang lebih baik adalah pergi untuk resistor yang memiliki toleransi yang lebih baik daripada berpikir untuk mengimprovisasi toleransi secara manual.

Durgaprasad
sumber
-1

Jangan lupa bahwa pabrikan resistor mengukur resistansi bagian, dan menyisihkan yang mendekati nilai yang diinginkan untuk diberi label dan dijual sebagai bagian berpresisi lebih tinggi. Jadi jika Anda mencari bagian 1 k ohm, 10%, dalam satu tas bagian, saya akan terkejut menemukan banyak sampel dalam tas yang berada dalam jarak 5%. Ditto 1% - pabrikan hanya akan menjualnya sebagai bagian 1% ...

Anak sungai
sumber
Anda berspekulasi, atau apakah Anda punya bukti bahwa ini masalahnya?
Untuk beberapa jenis komponen, bagian yang dibuat dengan harapan akan menjadi bagian 5% tetapi lepas 7% mungkin dijual sebagai bagian 10%, tapi saya ragu itu banyak terjadi pada resistor. Kecuali hal-hal telah berubah, 5% resistor biasanya dibuat dari komposisi karbon sedangkan 1% resistor biasanya film logam. Karena resistor 1% yang mengukur terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat dijual sebagai nilai lebih tinggi atau lebih rendah berikutnya, tidak ada kebutuhan nyata untuk menjual bagian seperti resistor 5%. Sekalipun ada kelebihan suku cadang bernilai ganjil, akan lebih mudah untuk menjualnya dengan diskon kepada distributor ...
supercat
... yang kemudian dapat memiliki SKU untuk "1K 5%" yang akan diterjemahkan menjadi "resistor apa pun antara 960 dan 1050 ohm yang kebetulan dimiliki distributor paling banyak", daripada membuat pabrik menandainya sebagai 1K 5 %.
supercat
@ david-kessner Dari Ohmite, mengenai resistor komposisi karbon mereka: "Resistor komposisi karbon dibuat dengan mengekstrusi campuran karbon dan pengikat organik di dalam tubuh luar fenolik. Ekstrusi dipotong menjadi panjang, timah dimasukkan, disembuhkan, dan ditandai untuk membentuk resistor jadi. Campuran karbon dan pengikat disesuaikan untuk menghasilkan nilai resistansi yang berbeda. Resistor diurutkan untuk nilai toleransi 5%, 10%, dan 20%. "
Joe Hass
@ Joehh Binning bagian tidak mengherankan bagi siapa pun. Saya merujuk pada bagian tentang menemukan bagian dalam resistor 5% dalam lot 10%, dll. Memang, komentar dari Peter Bennett dan Supercat akan menunjukkan bahwa ini tidak mungkin atau tidak perlu.
-3

Anda beruntung, ada metode

Katakanlah Anda membutuhkan 10rb perlawanan. Biarkan kami selanjutnya mengatakan Anda memiliki persediaan 10k resistor tanpa batas - dan semuanya 10% tetapi Anda membutuhkan 5%.

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Maklum: Angka persentase TIDAK tepat. Saya dapat menghitung nilai aktual jika saya memiliki catatan di dekat saya.

Penjelasan singkat adalah: Semakin banyak komponen yang Anda gunakan, semakin sedikit ketidakpastian yang Anda miliki karena kesalahan akan cenderung keluar rata-rata.

CATATAN UNTUK ORANG YANG BICARA TENTANG KASUS TERBURUK

Point of order to kalian: Kasus terburuk pada 5% bukan 5%, 5% adalah kasus terburuk 3Sigma. Kasus terburuk aktual adalah -100% / + (Tidak Dikenal)%. Jika sistem Anda benar-benar tidak dapat memiliki varian lebih dari 5%, resistor 5% juga tidak cukup untuk MENJAMINinya. Jika Anda menyebut resistor 5%, berarti BERARTI itu keluar dari jalur produksi, Anda harus melewati 3 Deviasi Standar untuk melewati 5%

medivh
sumber
8
Sementara saya setuju bahwa kesalahan akan cenderung keluar rata-rata, toleransi masih 10%. Pertimbangkan nilainya jika keempat resistor 10% tinggi.
Tut
Tidak hanya itu, saya tidak berpikir ada banyak situasi di mana ini akan hemat biaya.
us2012
Namun, dari apa yang saya pahami, kesalahan kasus terburuk masih akan 10%. Jadi dalam sistem sensitif ini bukan pilihan. Jika Anda membutuhkan 5%, Anda harus menggunakan komponen 5%.
Rev1.0
Tepat! Saya setuju dengan Tut di sini. Jika Anda mempertimbangkan kasus terburuk, yaitu semua resistor dengan (10k + 10% dari 10k) maka semua resistor akan mengambil nilai 11k. Jadi pada dasarnya resistansi kembali 11k yang menunjukkan bahwa tidak ada perubahan dalam toleransi resistor.
Durgaprasad
@VasiliyZukanov Dan masih, sementara tidak mungkin, Anda bisa memiliki empat resistor 1K berturut-turut dari rekaman 10% bagian yang semuanya berukuran 1,1K Ohm. Ya, pabrikan bisa menjualnya sebagai 1,1K bagian 1%, tapi di mana jaminannya? Intinya adalah bahwa jawaban medivh berpotensi lebih mahal daripada bagian toleransi rendah, membutuhkan banyak ruang PCB tambahan dan masih tidak menyelamatkan Anda dari mengukur bagian-bagian dengan multimeter untuk memastikan Anda masuk ke kisaran resistensi yang Anda inginkan.
us2012