Reduzindo a tolerância dos resistores manualmente

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.

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.

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.

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.

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

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.

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 ...

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.

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.

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% ...

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%.

^{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%