Hallo.
Ich habe hier ca. 200 Keramik-SMD-Kondensatoren einer Größe und Toleranz
hier liegen. Laut Angabe in der Artikelbeschreibung haben die eine
Toleranz von 10%.
Heißt das, dass alle tatsächlichen Werte +/- 10% um den Sollwert
schwanken oder, dass die Schwankungsbreite 10% ist und sie somit +-5%
schwanken?
Ich denke, dass man davon ausgehen kann, dass keiner der Kondensatoren
außerhalb dieser Grenzen liegt.
Wie genau befindet sich der Mittelpunkt des Toleranzbereiches am
Sollwert? Wird bei den Herstellern mit genauen Messgeräten nachgemessen?
Wenn das der Fall ist, könnte man ja die Kondensatoren durchmessen und
man müsste in der Mitte der Messwertverteilung einen Kondensator finden,
der näher am Sollwert ist als die meisten anderen und somit eine weit
geringere "Abweichung" aufweist als der Schnitt mit 10%?
Was meint ihr zu dieser Überlegung?
> Heißt das, dass alle tatsächlichen Werte +/- 10% um den Sollwert> schwanken oder, dass die Schwankungsbreite 10% ist und sie somit +-5%> schwanken?
+/- 10% afaik
> Ich denke, dass man davon ausgehen kann, dass keiner der Kondensatoren> außerhalb dieser Grenzen liegt.
Naja, von "keinem" würde ich mal nicht ausgehen.
> Wie genau befindet sich der Mittelpunkt des Toleranzbereiches am> Sollwert? Wird bei den Herstellern mit genauen Messgeräten nachgemessen?
Ich könnte mir vorstellen, dass das bei eingefahrenen
Produktionsprozessen nicht jeder Kondensator ausgemessen wird.
Wahrscheinlich liegt dann jede Charge leicht anders.
> Wenn das der Fall ist, könnte man ja die Kondensatoren durchmessen und> man müsste in der Mitte der Messwertverteilung einen Kondensator finden,> der näher am Sollwert ist als die meisten anderen und somit eine weit> geringere "Abweichung" aufweist als der Schnitt mit 10%?
Auf jeden Fall. Neben so einer Auswahl muss dann aber oft auch das
Temperaturverhalten beachtet werden, insbesondere auch im Zusammenspiel
mit dem Temperaturverhalten anderer Bauteile.
gibts nicht Festlegungen, die genau beschreiben wie die Messwerte in
einem Kondensatorhaufen verteilt sein müssen? Sodass man dann sagen
kann, dass mit einer x-Prozentigen Wahrscheinlichkeit die Abweichung von
dem Kondensator weit geringer als 10% ist? Letztere Aussage auch
dahergehend ziehen, dass ich noch 3-4 Beutelchen mit anderen Grundwerten
durchmesse und die Ergebnisse gegeneinanderstelle ;)
Die Kondensatoren sind allesamt X7R-Typen und bei 25°C spezifiziert.
Wenn ich die Messungen bei exakt 25°C durchführe, dürfte ein evtl.
Temperaturdrift eigentlich minimal sein.
Ich könnte mir schon vorstellen das die mittlerweile vollautomatisiert
wirklich jeden einzelnen der Kondensatoren ausmessen und im Rahmen der
Genauigkeit der Messgeräte tatsächlich auch JEDER Kondensator in dem
Toleranzbereich liegt, dafür müssen die im Zweifelfall ja auch
gradestehen.
Häufig gibt es auch einseitige Toleranzen, grade bei Kondensatoren die
sind dann aber auch deutlich gekenzeichnet (+10%) oder so, die Frage
nach dem Mittelwert (nicht der Statistische sonder der mittlere Wert)
der Toleranzen ist ja wohl hoffentlich nicht ganz ernst gemeint,
selbstverständlich ist dieser EXAKT der Sollwert, sonst wäre das ganze
Toleranzgedöns doch völlig sinnfrei. Also ein 100nF Kondensator liegt
zw. 90 und 110nf, wäre ja auch zu drollig wenn man dem Toleranzbereich
noch eine Toleranz aufbügelt. 100nF liegt als heute mal zw. 85.5 und
104.5 (weil heute unser sollwert mal eben 95nF ist) und morgen
vielleicht bei 94.5 und 115.5, das wäre ja echt mal Unfug. Neineinein
das ist Quatsch die Mitte ist exakt der Sollwert zumindestens bei
allgemeinen Fertigungstoleranzen. Einseitige (-5%+10% oder nur +10%)
haben die Mitte natürlich verschoben aber die Basis der Prozente liegt
immer beim Sollwert. Also 100nF (+10%) liegt zw. 100 und 110 und nicht
zw. 99.5 und 110.5. Das ist so schrecklich logisch, dass es mir nie in
den Sinn gekommen darüber nachzudenken. -wiebel
Die gemessene Verteilung der Werte wird keine Gaussverteilung sein
sofern ein Markt fuer enger spezifizierte Teile vorhanden ist. Bei
Widerstaenden zB werden einfach welche gemacht. Dann wird durchgemessen.
Die mit 1% gehen weg als 1%, die mit 5% gehen als 5% weg, wobei da keine
mit 1% dabei sind. Die mit 10% gehoeren dann zum naechsten Wert.
Christoph Wagner wrote:
> gibts nicht Festlegungen, die genau beschreiben wie die Messwerte in> einem Kondensatorhaufen verteilt sein müssen? Sodass man dann sagen> kann, dass mit einer x-Prozentigen Wahrscheinlichkeit die Abweichung von> dem Kondensator weit geringer als 10% ist? Letztere Aussage auch> dahergehend ziehen, dass ich noch 3-4 Beutelchen mit anderen Grundwerten> durchmesse und die Ergebnisse gegeneinanderstelle ;)
Du musst dir mal genau überlegen wozu Toleranzen gut sind, gäbe es eine
solche "Festlegung" würde das vorraussetzen das die Fabriken die
Kondensatoren in beliebiger Genauigkeit fertigen können, es aber nicht
tun weil ihnen eben danach ist. Die Gaussverteilung ergibt sich bei dem
natürlichen Prozess, wenn die es Versuchen so gut wie möglich zu machen
eine Festlegung ist völlig ausgeschlossen. Es steht ihnen aber frei
einen Prozess zu wählen der zufällige Werte produziert und danach
einfach alles was nicht in der Toleranz liegt wegzuwefen. Du hast ja
noch nichtmal bei Ü-Eiern eine garantie das du nach 7 Eiern das bekommst
was du willst und da gibt es ja immerhin so eine Festlegung wie du sie
haben möchtest. Die Chance das du bei 100 Kondensatoren ein paar
erwischst die +/-0.1% haben sind ganz gut aber es bleibt eine Chance,
keine Garantie. Schlimm ist es natürlich wenn der Hersteller selbst
selektiert und die Bauteile im +/-0.1% Bereich einfach für viel mehr
Geld als genau solche vertickt, dann hast du in der 10% Marge nämlich
eine dolle Lücke im mittleren Bereich und du hast überhaut keine Chance
auf ein exaktes Bauteil. Aber die Festlegungen oder Garantien an die du
da denkst, führen den gesammten Gedanken der Toleranzbereiche völlig ad
absurdum. Da ist ganz klar der Wunsch Vater des Gedanken. Reality sucks
;)
so unlogisch wäre das nicht. mal angenommen ein Hersteller misst nicht
jeden einzelnen nach und fertigt die Dinger so, dass eine gewisse
Toleranz im Fertigungsprozess durch die Bauteilgröße, etc. entsteht.
Jetz hat er an einem Tag aber ein geringfügig anderes Keramikgemisch als
an einem anderen, welches jedem Kondensator nochmal einen gleichmäßigen
Fehler verpasst. So könnte an einem Tag eine Charge von was-weiß-ich
94-104 und am nächsten von 97-107 entstehen. Alle sind sie dann noch um
die 100nF +-10% rum. Letztendlich stammen 3 von den 4 Beuteln
(untereinander unterschiedlicher Werte) aus einer Charge. Lediglich in
einem Beutel sind mehrere Serien eines gleichen Wertes enthalten - aber
wesentlich weniger als in den anderen 3en
mit Festlegung meinte ich lediglich eine Aussage wie z.B. "mit 99%-iger
Wahrscheinlichkeit befindet sich ein Kondensator im Toleranzbereich"
Bei der Berechnung von MTBF und MTTF bauen Ingenieure doch auf solche
Aussagen, um das wahrscheinliche Verhalten bestimmen zu können. Irgend
ein Leitfaden muss da doch existieren. Entweder müssen alle exakt im
Schwankungsbereich sein (um ein hochgenaues Messreferenz herum) oder
irgendwo muss stehen, wieviele Prozent mindestens drin sein müssen.
Sonst könnte ein Hersteller ja behaupten, dass die mehrzahl der Bauteile
in der Toleranz sind, obwohl das nur für 51% der Bauteile zutrifft
(Recht hätte er ja dann ;) )
Was will man denn mit exakten Bauteilen ? Dass eine Versterkung auf 4
Kommastellen stimmt ? Bei den ueberaus meisten Anwendungen kann man mit
einer Toleranz sehr gut leben. Dann macht man eine Fehlerrechnung
(Physik fuer Anfaenger) und gut ist. Vielleicht benoetigt man an
irgendeinem Sensor mal einen 0.1% Widerstand. Der kostet dann. Das ist
so.
Oder man heißt Burmester, Audiofreak in Berlin. Gerüchte aus den 80er
Jahren besagen, dass er eine Charge Kondensatoren nach seinem
errechneten Wert durchgemessen hat, um die Kondensatoren zu finden, die
seinem Wunsch am nächsten kamen. War damals wohl so, weil die
Fertigungstoleranzen größer waren.
MW
Wabberer wrote:
> Was will man denn mit exakten Bauteilen ? Dass eine Versterkung auf 4> Kommastellen stimmt ? Bei den ueberaus meisten Anwendungen kann man mit> einer Toleranz sehr gut leben. Dann macht man eine Fehlerrechnung> (Physik fuer Anfaenger) und gut ist. Vielleicht benoetigt man an> irgendeinem Sensor mal einen 0.1% Widerstand. Der kostet dann. Das ist> so.
Also die Fehlerrechnung ist sicher nichts aus der Ecke "Physik fuer
Anfänger". Schließlich sind es ja nicht nur die Kondensatoren allein,
die Toleranzen aufweisen, sondern JEDES Bauteil tut dies. Bei den Dioden
ist das z.B. die Durchlassspannung, bei den Widerständen der eigentliche
Widerstandswert (Überraschung!), bei den Transistoren z.B. die
Verstärkung und wer "richtige" Toleranzen sehen will, der schaue sich
die Pullups bei den Atmel-megas an.
Und trotz aller Toleranzen soll die Schaltung tun, in allen
Kombinationen.
Da braucht es dann Fingerspitzengefühl der Art : Ungünstigster Fall
liegt vor wenn Widerstand am oberen Toleranzwert, Kondensator am
unteren, Verstärker unten oder wie auch immer. Schließlich kann man
nicht alle Variationen durchrechnen.
Nur mal "laut gedacht"
Ciao
Ok jetzt versteh ich dich besser, sicher ist die Produktion gewissen
Schwankungen unterlegen und was du sagst trifft sicher zu, nach dem
Motto: heute produzieren wir mehr Ausschuss nach unten und morgen nach
oben. Aber ich meine schon das die Toleranzangaben bindend sind. Die
letzte Rechnung bleibt natürlich: Was ist teuerer, alle Schaltjahre mal
ein Gerichtsverfahren weil was kaputt gegangen ist oder mehr Bauteile
wegwerfen die evtl noch knapp im Toleranzbereich sein könnten. In jedem
Fall denke ich schon das du den Hersteller belangen könntest wenn du
einen 100nF Kondensator einbaust und "nachweislich" etwas kaputtgeht,
oder du 10 Mio. Geräte (nein bei der Xbox ist das sicher was anderen ;)
zurückrufen musst, weil der dann leider doch nur 88nF hatte, aber ich
bin kein Anwalt, denke aber logisch, dass Toleranzen so funktionieren
müssen. Du kannst ja mal die AGBs und DBs von Wiha durchlesen vielleicht
findest du ja entsprechende Passagen. -wiebel
Wen's Interessiert ist in det Tat nicht aus der Ecke der "Physik für
Anfänger" hat aber Methode. ;)
http://www.ee.iitb.ac.in/~apte/CV_PRA_TAGUCHI.htm
Wichtiger als der Link ist das Stichwort: Taguchi Matrix
Das erstzt das von Willi angesprochene "Fingerspitzengefühl" durch einen
optimierten Algoritmus bei dem man mit möglichst wenigen Versuchen
möglichst viel herausbekommen kann. Imho für nahezu alle
mehrdimensionalen Optimierungen nutzbar. -wiebel
@wabberer: "was will man damit..."
nichts für ungut, aber ich kann mir vorstellen, dass in den 70ern auch
Leute gefragt haben, wozu wir noch schnellere Mikroprozessoren brauchen,
wenn wir mit unseren schon auf dem Mond gelandet sind...
Vielen Dank für alle eure Antworten.
Aber weiß jemand, wie Hersteller wirklich herstellen? Sortieren die wie
wabberer oben erwähnt habt aus, oder machen die alles auf
Verdachtstoleranzen (akribischere Fertigung -> engere Toleranzen)?
Wieviel Verlass ist auf die Toleranzgrenzen?
Kein Hersteller fertigt fixe Toleranzen à la "Heute mal ein paar
+-0,1%ige" ;)
Meines Wissens nach werden die einfach produziert, danach werden alle,
die im 0,1% Bereich liegen aussortiert und als solche verkauft, genau
das selbe mit den +-1%igen, mit den +-5%igen, usw. ...
Also ist die Chance bei den 10%igen einen 1%igen oder noch weniger zu
finden nicht sehr groß, da die alle schon als 1%ige verpackt wurden...
MfG
maru
Fehlerrechnung (Physik fuer Anfaenger) war kein Witz. Jeder Messwert hat
Fehler, jedes Instrument hat Fehler, und wie die Fehler durch Formeln
propagieren ist zentrales Thema der Fehlerrechnung. Ohne die
Fehlerrechnung begriffen zu haben muss man zumindest in der Physik gar
nicht erst anfangen zu messen. Gewisse Groessen muessen auf 10^4 bekannt
und stabil sein, bei anderen genuegen 10%. Und bevor man in der
Elektronik sein Geld fuer unnoetige Genauigkeit rausblaest sollte man
die Fehlerrechnung des Aufbaus anschauen. Es gibt Widerstaende mit
0.01%, es gibt auch Kondensatoren mit 0.5% und deren Preise kann man nur
rechtfertigen indem man mit der Fehlerrechnung zum Aufbau zeigt, dass
genau dieses Bauelement in dieser Praezision den Durchbruch bringt.
Ich bin mal gespannt auf die ersten Messungen. Wenn tatsächlich diese
Bereiche restlos fehlen, dann lässt sich der genaue Wert der
Kondensatoren besser ermitteln. Es geht letztendlich darum, den
Grundfehler meines Messgeräts dadurch zu senken, dass dessen
Kalibrierung mit einem genauer bekannten Referenzkondensator als einem
10% 100nF passiert. Für eine relative Genauigkeit von <0,01% passt ein
Grundfehler von 5% (evtl. fehlende Bereiche) nicht ganz.
Ich weiß auch, dass ich einfach einen Kondensator mit entsprechender
Genauigkeit kaufen könnte - aber spaßenshalber will ich mal die Methode
testen. Insbesondere weil ich vom genauen Zahlenwert unabhängig bin.
(mein Messgerät kalibriert auf den Wert, den ich eingebe)
Wabberer wrote:
> Fehlerrechnung (Physik fuer Anfaenger) war kein Witz. Jeder Messwert hat> Fehler, jedes Instrument hat Fehler, und wie die Fehler durch Formeln> propagieren ist zentrales Thema der Fehlerrechnung. Ohne die> Fehlerrechnung begriffen zu haben muss man zumindest in der Physik gar> nicht erst anfangen zu messen. Gewisse Groessen muessen auf 10^4 bekannt> und stabil sein, bei anderen genuegen 10%. Und bevor man in der> Elektronik sein Geld fuer unnoetige Genauigkeit rausblaest sollte man> die Fehlerrechnung des Aufbaus anschauen. Es gibt Widerstaende mit> 0.01%, es gibt auch Kondensatoren mit 0.5% und deren Preise kann man nur> rechtfertigen indem man mit der Fehlerrechnung zum Aufbau zeigt, dass> genau dieses Bauelement in dieser Praezision den Durchbruch bringt.
Es lag mir fern den Physikern auf die Füsse zu treten! Auch ich habe ein
paar Semester Physik gehört, Physik-Praktika gemacht (Schule und
Studium) und die Fehlerbetrachtung war - natürlich - immer Thema.
Ich wollte einfach nur auf die Komplexität hinweisen, ohne den Physikern
abzusprechen, diese Komplexität zu beherrschen.
Ansonsten ist es in der Tat so, wie schon beschrieben, die Bauteile, die
man so kauft, nutzen ihre Toleranzbereiche aus. Man findet z.B. nur dann
einen 1%er in einer 5%er-Charge, wenn der Hersteller zu viele von den
1%ern hatte und sie anderweitig verhökern will (oder zu wenige in der
5%er Charge).
Im Übrigen altern die Bauteile, so dass sie nach einigen Jahren ihre
Toleranzen nicht mehr unbedingt einhalten. Ein gutes Design zeichnet
sich auch dadurch aus, dass die Schaltung dann immer noch "tut".
Zum Altern trägt u.a. bei: Umweltbedingungen (Wärme ist schlecht, Kälte
auch), hohe Last (unter Umständen Wärmeentwicklung), radioaktive
Strahlung, Feuchtigkeit, und und und
Ciao und Gruß an die Physiker
Willi Wacker wrote:
> ... Man findet z.B. nur dann> einen 1%er in einer 5%er-Charge, wenn der Hersteller zu viele von den> 1%ern hatte und sie anderweitig verhökern will (oder zu wenige in der> 5%er Charge).
Ich denke aber, dass das die Regel ist, wenn die Ihre Prozesse schön
eingefahren haben werden die sehr viel mehr im 1% Bereich produzieren
als sie absetzen können, von daher hat man imho bei den 5%igen eher
sowas wie ne abgeflachte Gauskurve, oder wegen mir auch oben
abgeschnitten, aber ich kann mir nicht vorstellen das bei Rs und Cs in
der 5% marge die 1%igen ganz fehlen. Auswählen macht sicher sinn, zumal
meist ist es ja auch egal ob 100Ohm oder 91Ohm hauptsache das
Verhältniss zu einem anderen R stimmt, oder so. -wiebel
> ... aber ich kann mir nicht vorstellen das bei Rs und Cs in der> 5% marge die 1%igen ganz fehlen.
Keine Ahnung wie es bei Rs ist, aber wenn man z.B. Folienkondensatoren
(Polyester oder Polycarbonat) von Epcos oder Wima kauft sind die
meistens aussortiert.
Bei 5% ist alles drin, bei 10% nur +5 bis +10 und -5 bis -10% und bei
20% entsprechend + und - 10 bis 20%.
Die Steuerung bei der Herstellung ist einfach nicht exakt genug um sich
das Messen und Sortieren sparen zu können.
