Hallo, ich habe eine Frage an euch und ich hoffe ihr könnt mir helfen. Ich habe ein Spannungsteiler aus 2 Metalschichtwiderständen mit 1% Toleranz. Nun soll bei einer Spannung U0 von 4.0V eine Spannung an R2 von 0.6V abfallen. Nun komme ich mit der Worst-Case Rechnung der Widerstände, dass ich schon die 0.6V an R2 bei einer Spannung U0 von 3,91V bis 4,05V anliegen habe. Wo bei unter 4.0V nicht so schlimm sind wie über 4.0V. Nun hätte ich die möglichkeit um nicht über 4.0V zu kommen den Teiler so zu verändern, dass im WC Fall ich nicht über 4.0V komme, wäre aber leider nicht optimal. Eine verwendng genauerer Widerstände ist nicht möglich. Nun meine Frage gibt es eine Möglichkeit die Toleranzen zu minimieren?
Sebi schrieb: > Eine verwendng genauerer Widerstände ist nicht möglich. Ohne Arme keine Kekse. > Nun meine Frage gibt es eine Möglichkeit die Toleranzen zu minimieren? Man könnte natürlich aus einer grösseren Menge 1%iger Widerstände welche mit kleinerer Abweichung mit einem Präzisionsohmmeter herausmessen. Allerdings ist die Schwankungsbreite durch Temperatur- änderungen und Alterung bei 1%igen Widerständen auch grösser als bei Widerständen mit kleinerer Toleranz.
SSebi schrieb: > Nun meine Frage gibt es eine Möglichkeit die Toleranzen zu minimieren? Bei Verwendung in einem Spannungsteiler kann dir die Tolerenzen der Einzelwiderstände ziemlich egal sein, solange sie korreliert sind. Du könntest z.B. alles gleiche Widerstände aus der selben Charge verwenden und den Spannungteiler daraus durch Parallel- und Serienschaltung zusammen bauen.
Selektieren, bzw auch an passen mit Regelwiderstand als R2 war auch schon meine Idee. Wie geht den die Industie mit solchen problemen um?
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Passende Bauteile. Diskret aufgebaute Spannungsteiler mit <1% Toleranz sind nicht so häufig gefragt und wenn, muss man sich eben mal die besseren Widerstände gönnen.
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Man legt die Schaltung so aus, wie sie sein muss und nicht, wie die BWLer gerne hätten. Und wenn die BWLler Druck ausüben, dann macht man's halt schlecht. Und wenn dann reihenweise Ausschuss produziert wurde, und die Geräte beim Kunden abbrennen, dann hat man hoffentlich noch die Email, in der man genau davor gewarnt hat. Klingt dumm? Ist es. Kommt das wirklich so vor? Ja; öfter als man denkt.
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Laserabgleich, z.B. bei Widerständen. https://www.vishay.com/docs/28893/usinglasertrimmableresistors.pdf
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Ich habe das bei eine 8-fach Analogeingabe, die Eingangswiderstände für Bereiche von 0...1V, 0...10V und 0...20mA hatten und wo eine Genauigkeit von 0,1% gefordert war, mal so gemacht: - 0,25% Widerstände mit TK von 25ppm/°C genommen - Nach der Fertigung werden die Geräte mit Nadelbettadapter und Prüfautomaten getestet. War das Gerät in Ordnung, legt das Prüfprogramm einen genauen Referenzwert an den Eingang, startet über eine serielle Diagnose-Schnittstelle das Abgleichprogramm dieses Kanals und Messbereichs. Der mit Hilfe des AD-Wandlers ermittelte Korrekturwert wird in einem EEPROM gespeichert und im Normalbetrieb verwendet. 24 Abgleiche (8 Kanäle mit jeweils 3 Bereichen) wurde so vollautomatisch durchgeführt. Das Ganze war dann deutlich billiger als die Verwendung von 40 Stck. 0,1%-Widerständen.
Wolfgang schrieb: > Bei Verwendung in einem Spannungsteiler kann dir die Tolerenzen der > Einzelwiderstände ziemlich egal sein, solange sie korreliert sind. Ja, aber kein Hersteller garantiert dir das, auch nicht bei gleicher Charge. Man kann nicht mal von einer gegebenen Verteilung ausgehen, um so stochastische Effekte zu nutzen.
HildeK schrieb: > Ja, aber kein Hersteller garantiert dir das, auch nicht bei gleicher > Charge. Ein Hersteller garantiert das nur, wenn du von ihm entsprechend gering tolerierte Widerstände kaufst. Aber diese einfachste Lösung hatte der TO schon ausgeschlossen. ;-)
HildeK schrieb: > Ja, aber kein Hersteller garantiert dir das, auch nicht bei gleicher > Charge. Der Hersteller kann ja nur enger tolerieren, indem er selektiert. D.h. alles, was mit mehr als der minimal möglichen Toleranz angegeben ist, ist bereits der "Ausschuss" der hochwertigeren Charge. Es kann daher durchaus sein, dass zwei Widerstände im Tape, die nebeneinander liegen, nicht in der Herstellung "nebeneinander" waren, und die Toleranz in beide Richtungen am Maximum ist. Das ist also keine zuverlässige Methode.
Sebi schrieb: > Eine verwendng genauerer Widerstände ist nicht möglich. Wenndas die einzige Bedingung ist: - Spannungsteiler berechnenund aufbauen. - Mit Referenzspannung die Abweichung ermitteln. - Durch hinzufuegen (Prarallel-/Reihenschaltung) von zusaetzlichen Widerstsenden korrigieren. Oder einen Trimmer mit entsprechendem Wert hinzufuegen und dann Abgleichen. Sehe da irgendwie kein reales Problem. Zumal die Angabe, wie genau es sein soll, ja fehlt. Genau ist fuer mich das, was die geforderten Anforderugen erfuellt. Mit gegebenen Dingen eine nicht naeher spezifizierte Anforderung zu erfuellen... Was ist mit der Belastung des Spannungsteilers? Die verfaelscht den Wert ja zusaetzlich.
Sebi schrieb: > Nun meine Frage gibt es eine Möglichkeit die Toleranzen zu minimieren Nein. Trimmpotis erlauben zwar eine Jusgierung, da ein 1% aber auch altern kann um 1% oder mit der Temperafur sich um 1% ändert (alles in Summe, aber es stdhg ja nicht drauf aarum dein 1%er nicht mit 0.5% gestempelt werden konnte, er wird die 0.5% also reissen), nützt das nichts. Du kannst nur den Bereich so verschieben, dass auch bei höchster Toleranz nicht 4 überschritten wird, bei kleinster dann eben 3.8 Kauf halt mal ordentliche Widerstände.
Wurde ja (fast) alles schon gesagt - bis auf eines: Ich weiss zwar nicht, warum es schlimmer ist, dass die 0,6V bei >4V Eingangsspannung auftauchen. Aber wenn dem so ist, dann lege den Teiler so aus, dass das im schlimmsten Fall (+1%, -1%) nicht überschritten wird. D.h. der Teiler wird von vornherein falsch ausgelegt und damit schiebst du das Fehlerband in den unkritischen Bereich. Ansonsten gilt immer noch: einen Tod muss man sterben. -mit Toleranzen leben -in den sauren Apfel enger tolerierter Bauteile beissen -eine (sinnvolle) Abgleichmöglichkeit schaffen
Durch Parallel- bzw. Reihenschaltung Deine Wunschwiderstände zusammenstellen. Du Hast ja zwei Probleme: a) Toleranzen und b) die "natürliche" Stufung (E-Reihe) von Widerständen An den Toleranzen kommst Du natürlich nicht vorbei. Auch die Reihen- bzw. Parallelschaltung hat ihre Grenzen. Ein Vielgangpoti könnte alle Probleme beheben. In letzter Konsequenz würde ich den schwarzen Peter dem zuschieben, der von Dir die Quadratur des Kreises (Widerstände mit hoher Toleranz) verlangt. Einfach fragen: Wie soll das gehen? Also kannst Du machen nix, musste gucken zu!
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Wenn man einen langzeit- und tempereraturstabilen Spannungsteiler benötigt und den Kalibrier- und Justieraufwand gering halten will, dann bietet sich die Verwendung eines integrierten Spannungsteilers an. Diese gibt es mittlerweile mit allen möglichen Widerstands- und Teilerverhältnissen. Bei solchen Teilern wird dann auch die maximale Abweichung des Teilerverhältnisses im Datenblatt angegeben, und dieses ist meist um locker eine Größenordnung enger toleriert als der absolute Widerstand.
Sebastian S. schrieb: > In letzter Konsequenz würde ich den schwarzen Peter dem zuschieben, der > von Dir die Quadratur des Kreises (Widerstände mit hoher Toleranz) > verlangt. Einfach fragen: Wie soll das gehen? > Also kannst Du machen nix, musste gucken zu! Er muß kucken zu, siehe unten. Sebi schrieb: > Ist eine der Vorgaben der kompletten Schaltung Lehrer stehen außerhalb der Realität.
Vielleicht Debkenhier nur alle zu kompliziert? Vielleicht ist die Loesung so einfach wie der Rauscharme Vorverstaerker, der vor eingen Jahrzehnten in einer Zeitschrift,glaube es war Elektor, veroeffentlicht wurde. Da wurden einfach mehrere Verstaerkerstufen parallelgeschaltet. Das Rauschen hat sich dann um irgendwas von Wurzel und Anzahl der Verstsaerker reduziert. Um das jetzt auf die Widerstaende zu uebertragen: Vorraussetzung: Alle Widerstaende aus unterschiedlichen Chargen, damit die Abweichungen entsprechend verteilt sind. Stichwort Statistik und Normalverteilung. Um dem idealen Wert naeher zu bekommen muss ich nur mehrere Werte parallelschalten. Also z.B. 100mal 1M, um 10k zu bekommen, oder 100 mal 100R, oder 100mal 10k parallel und davon 100 in Reihe. Daraus kann ich mir dann einen Spannungsteiler bauen, der den Anforderungen naeher kommt.
Andreas S. schrieb: > Wenn man einen langzeit- und tempereraturstabilen Spannungsteiler > benötigt und den Kalibrier- und Justieraufwand gering halten will, dann > bietet sich die Verwendung eines integrierten Spannungsteilers an. Solange in dem Spannungsteiler zwei Widerstände mit halbwegs gleichem TK verbaut werden, dürfte die Temperaturstabilität des Teilerverhältnis in erster Ordnung gegeben sein. Man sollte allerdings darauf achtet, dass sie thermisch nahe beieinander bleiben.
Wolfgang schrieb: > Solange in dem Spannungsteiler zwei Widerstände mit halbwegs gleichem TK > verbaut werden, dürfte die Temperaturstabilität des Teilerverhältnis in > erster Ordnung gegeben sein. Man sollte allerdings darauf achtet, dass > sie thermisch nahe beieinander bleiben. Alleine das sicherzustellen, ist schon mit einem deutlichen Aufwand verbunden, insbesondere über Chargengrenzen der verwendeten Bauteile hinweg. Möglicherweise hat man sogar das Pech, dass der Hersteller eine Materialänderung bei R1, aber nicht bei R2 durchführt. Und das Problem mit der hohen initialen Abweichung bleibt weiterhin bestehen. Sofern es sich nicht um eine wirklich kostensensible Großserienanwendung handelt, bei der sich eine hoher automatisierter Test- und Abgleichaufwand in der Fertigung rechnen könnte, fährt man mit den integrierten Spannungsteilern wesentlich besser. Zunächst erschreckt einen zwar im Vergleich zu Einzelwiderständen der recht hohe Preis, aber unterm Strich lohnt es sich doch. In der Fertigung fallen dann nur noch Gut/Schlecht-Informationen und ggf. der Messwerte der Kalibrierung an, aber keine Justierdaten mehr. Dies ist insbesondere bei Geräten, die zur regelmäßigen Wartung eingeschickt oder gar vor Ort gewartet und kalibriert werden, ein riesiger Vorteil.
Ernst schrieb: > Stichwort Statistik und Normalverteilung. > > Um dem idealen Wert naeher zu bekommen muss ich nur mehrere Werte > parallelschalten. Es ist völlig unzureichend, bei den gelieferten Widerstandswerten eine Normalverteilung anzunehmen. Wenn ein Hersteller z.B. 1k/5%/TK100, 1k/1%/TK100 und 1k/0,1%/TK100 anbietet, dann kann man sich ziemlich sicher sein, dass die 5%-Typen einen Widerstandsbereich von 950-990 und 1010-1050 Ohm, die 1%-Typen 990-999 und 1001-1010 Ohm und die 0,1%-Typen 999-1001 Ohm haben. Es handelt sich dann nämlich um exakt dasselbe Material, nur dass es eben entsprechend selektiert wird. Neudeutsch nennt man das "binning". Bevor hier die Einwände kommen, dass 0,1% mit TK100 nicht sinnvoll seien: doch, sie sind unter Fertigungsgesichtspunkten sehr sinnvoll, da hierdurch falsch negativer Ausschuss vermieden werden kann.
Andreas S. schrieb: > Es ist völlig unzureichend, bei den gelieferten Widerstandswerten eine > Normalverteilung anzunehmen. Das will ich auch nicht bestreiten. Ist ja auch mittlerweile ueber 20 Jahre her. Aber ich finde es sinnvoller, Widerstaende mit positiv und negativ abweichenden Werten zumischen, da man sich damit dem angestrebtem Zielwet eher naehert, bzw. es erst moeglich wird sich diesem zu naehern, als nur mit positiver oder negativer Abweichung aus derselben Charge. Und das dann bestimmte Toleranzbereiche fehlen aendert daran nicht sonderlich viel.
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Man legt die Schaltung so aus, daß sie immer eine Reserve hat. Z.B. für 4V nimmt man einen 5V-DAC bzw. 5V-ADC. Und im EEPROM speichert man dann die Abgleichwerte (Gain, Offset).
Ernst schrieb: > Aber ich finde es sinnvoller, Widerstaende mit positiv und negativ > abweichenden Werten zumischen, da man sich damit dem angestrebtem > Zielwet eher naehert, bzw. es erst moeglich wird sich diesem zu naehern, > als nur mit positiver oder negativer Abweichung aus derselben Charge. > Und das dann bestimmte Toleranzbereiche fehlen aendert daran nicht > sonderlich viel. Dafür müsste man aber erst einmal sicherstellen, dass die Verteilung der Widerstandswerte der Charge überhaupt einigermaßen symmetrisch ist. Die Wahrscheinlichkeit ist ansonsten nämlich ziemlich hoch, dass man nur eine Annäherung an den Mittelwert der Charge betreibt.
Sebi schrieb: > Selektieren, bzw auch an passen mit Regelwiderstand als R2 war auch > schon meine Idee. > > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Man nimmt genauere Widerstände. 0,5% ist auch nicht teurer. 0,1% kann man sich problemlos leisten. Selektieren ist genau das Gleiche wie genauere Widerstände. Nur, dass du alles selber machen darfst.
Peter D. schrieb: > Sebi schrieb: >> Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? > > Man legt die Schaltung so aus, daß sie immer eine Reserve hat. > Z.B. für 4V nimmt man einen 5V-DAC bzw. 5V-ADC. Und im EEPROM speichert > man dann die Abgleichwerte (Gain, Offset). Wie schon erwähnt, bedeutet die Speicherung der Abgleichwerte auch, dass man diese ggf. über den gesamten Produktlebenszyklus aufbewahren und bei Wartungen und Kalibrierungen wieder eingeziehen muss. Da kann es je nach Anwendung billiger/einfacher werden, enger tolerierte Bauteile einzusetzen.
Wolfgang schrieb: > Solange in dem Spannungsteiler zwei Widerstände mit halbwegs gleichem TK > verbaut werden, dürfte die Temperaturstabilität des Teilerverhältnis in > erster Ordnung gegeben sein. Der TK ist immer mit ±x% angegeben. Und auch Widerstände aus dem selben Lot können auch diesen Bereich abdecken, man erhält kein Set, bei dem alle im eng im gleichen Bereich liegen werden. Meine Vermutung: der Hersteller versucht zwar, den TK möglichst auf Null zu bekommen und sein Widerstandsmaterial setzt sich aus mehreren Materialien zusammen, die bei richtigem Mischungsverhältnis einen TK nahe Null haben sollen. Aber er wird es nicht schaffen, die Homogenität der Masse so hin zu bekommen, dass alle Rs aus der Charge mit ihrem tatsächlichen TK eng beieinander bleiben. Und niemand weiß, ob die Rs im Gurt auch alle aus der selben Charge sind. Klar, mit etwas Glück ist das so, aber darauf bauen kann man nicht; keiner spezifiziert oder garantiert einem das. jemand schrieb: > Man nimmt genauere Widerstände. > 0,5% ist auch nicht teurer. 0,1% kann man sich problemlos leisten. Ich möchte noch dazu sagen, dass diese Toleranzangaben die Auslieferungstoleranz ist. Hinzu kommen weitere Ablagen; hervorgerufen durch den TK, die Lötung, Alterung und ESD-Einflüsse bei der Verarbeitung. Ein R mit spezifizierten 0.1% Auslieferungstoleranz kann im worst case fertig verarbeitet (aufgelötet auf die Platine) über Lifetime fast 1% Ablage bekommen. Im Einzelfall wird man mit großer Wahrscheinlichkeit enger bleiben; für eine Serie mit vielen tausend Stück wird es die Ausreißer dabei haben.
Andreas S. schrieb: > Da kann es je nach > Anwendung billiger/einfacher werden, enger tolerierte Bauteile > einzusetzen. In einer Anwendung für PT1000 habe ich einen teuren Referenzwiderstand eingesetzt, um mir die aufwendige Kalibration zu sparen. Mit 0,44€ (Susumi: RR1220P-4991-B-M-T5) war er deutlich teurer, als andere Widerstände. Aber es war nur ein genauer Widerstand nötig und alle anderen Fehlerquellen (Stromquelle, Referenzspannung usw.) rechnet der ratiometrische ADC (AD7793) heraus.
Sebi schrieb: > Ich habe ein Spannungsteiler aus 2 Metalschichtwiderständen mit 1% > Toleranz. (...) > Eine verwendng genauerer Widerstände ist nicht möglich. > > Nun meine Frage gibt es eine Möglichkeit die Toleranzen zu minimieren? Evtl. könnte ein Widerstandarray hier vorteilhaft sein, wenn die Einzelwiderstände im selben Toleranzfeld liegen. Die Einzelwiderstände eines Arrays können dann in Parallel- und/oder Reihenschaltung verdrahtet werden. Du kannst dann den Controlling auch gleich noch erklären, dass Du die Bestückkosten erfolgreich reduziert hast :-) Grüßle Volker
Ernst schrieb: > Vielleicht ist die Loesung so einfach wie der Rauscharme Vorverstaerker, > der vor eingen Jahrzehnten in einer Zeitschrift,glaube es war Elektor, > veroeffentlicht wurde. Da wurden einfach mehrere Verstaerkerstufen > parallelgeschaltet Vielleicht bist du einfach nur zu leichtgläubig, nimmst der Elektor "von Laien für Laien" zu viel ihres Geschwurbels ab ? Ja, man kann durch Parallelschaltung Rauschen reduzieren, aber wenn man einfach 4 Bauteile parallel schaltet, bestimmt das am stärksten rauschende Exemplar das Gesamtrauschen. Man wäre besser gefahren, von den 4 sich das am wenigsten rauschende Exemplar zu selektieren, das rauscht nämlich weniger als der kombinierte. Vergiss also die Methode. There aint no thing such as a free lunch.
HildeK schrieb: > Ich möchte noch dazu sagen, dass diese Toleranzangaben die > Auslieferungstoleranz ist. Hinzu kommen weitere Ablagen; hervorgerufen > durch den TK, die Lötung, Alterung und ESD-Einflüsse bei der > Verarbeitung. > Ein R mit spezifizierten 0.1% Auslieferungstoleranz kann im worst case > fertig verarbeitet (aufgelötet auf die Platine) über Lifetime fast 1% > Ablage bekommen. Guter Hinweis, das stimmt. Das ist bei der Toleranzbetrachtung natürlich mitzubetrachten. Bei Präzisionswiderstände ist es aber so, dass das diese Dinge im Datenblatt angegeben sind. Meistens sind die 0,1%-Typen in der Hinsicht auch besser, als die 1%igen. Aber nicht zwingend.
jemand schrieb: > Bei Präzisionswiderstände ist es aber so, dass das diese Dinge im > Datenblatt angegeben sind. Meistens sind die 0,1%-Typen in der Hinsicht > auch besser, als die 1%igen. Aber nicht zwingend. Das mag früher so gewesen sein. Damals(tm) waren Widerstände mit 0,1% noch richtige Präzisionswiderstände, aber ich habe doch bereits geschrieben, dass heutzutage viele Widerstände mit sehr guter initialer Toleranz nur durch das Selektieren der "Ramschware" gewonnen werden. Der Vorteil solcher Widerstände besteht darin, dass man in der Serienfertigung, insbesondere beim ICT, ebenfalls recht enge Toleranzfenster verwenden kann, ohne dass zu viele eigentlich gute Baugruppen aussortiert werden. Für den eigentlich Betrieb des Geräts genügen dann die eher mäßigen Drift- und Langzeiteigenschaften. Mit SMD-Bauteilen erreicht man hinsichtlich der Toleranzen und Drifteigenschaften ohnehin keine spektakulär guten Werte, da es zu viele mechanischen Spannungen zwischen Bauteil, Lot, Leiterplatte und Gehäuse gibt. Wer es wirklich langzeitstabil haben will, verwendet z.B. Widerstandsarrays auf Keramikträger, die mit einem Glasfenster verschlossen sind und natürlich als bedrahtete Module auf der Leiterplatte bestückt werden. https://xdevs.com/doc/Fluke/8846A/img/mbtop_1.jpg https://xdevs.com/doc/Fluke/8846A/img/refrn_1.jpg
Sebi schrieb: > Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? Mit Abgleichwiderstände auf Lötschwerter https://www.segor.de/#Q=LS1885-100x&M=1 https://www.segor.de/bilder/00000453.jpg
Joachim B. schrieb: > Sebi schrieb: >> Wie geht den die Industie mit solchen problemen um? > > Mit Abgleichwiderstände auf Lötschwerter > > https://www.segor.de/#Q=LS1885-100x&M=1 > https://www.segor.de/bilder/00000453.jpg Das ist aber nochmals deutlich länger her, dass man so etwas in der Serienproduktion verwendete, d.h. vermutlich so aus den 1960er bis 1970er Jahren.
Andreas S. schrieb: > Das ist aber nochmals deutlich länger her, dass man so etwas in der > Serienproduktion verwendete, d.h. vermutlich so aus den 1960er bis > 1970er Jahren. ich meine noch min. '80er bis '90er.
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