केवल 1% प्रतिरोधों का उपयोग करना और त्रुटि को जांचना कितना व्यवहार्य है?


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फिलहाल, मैं वोल्टेज डिवाइडर के माध्यम से सटीक वोल्टेज माप प्राप्त करने के लिए 0.1% प्रतिरोधों का उपयोग करता हूं। हालांकि, लागत अधिक है, इसलिए मैं 0.5% या 1% प्रतिरोधों का उपयोग करने और उत्पादन के दौरान एक सटीक वोल्टेज संदर्भ का उपयोग करके सॉफ़्टवेयर में त्रुटि को कैलिब्रेट करने के बारे में सोच रहा था। क्या किसी ने यह सफलतापूर्वक किया है? मुझे क्या नुकसान हो सकता है?


आपके पास किस प्रकार के उत्पादन उपकरण हैं? क्या आप बेड-ऑफ-नेल्स प्रोग्रामर / टेस्टर की तरह कुछ भी प्राप्त / निर्माण कर सकते हैं?
केविन वर्मेयर

@reemrevnivek - वर्तमान में नहीं। मेरा पीसीबी निर्माता प्रत्येक बोर्ड का ई-परीक्षण करता है, लेकिन यह गारंटी नहीं है कि सोल्डरिंग काम करेगा।
थॉमस ओ

40 साल पहले थ्रू-होल बोर्डों पर, यह काफी सामान्य था जहां मैंने काम किया (औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स)। चयनित किया जाने वाला अवरोध बुर्ज टर्मिनलों पर होगा ताकि इसे बाद में आसानी से जोड़ा जा सके। एक एसएमटी बोर्ड पर, यह कल्पना करना मुश्किल है कि यह लागत प्रभावी होगी।
मटका 944

जवाबों:


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तो आपको मिल गया है:

          R_x         R_fixed
Vcc -----^v^v^----+----^v^v^------- Gnd
                  |
                  |
                  +--- V_sensed --- ADC input

Rx कुछ अज्ञात प्रतिरोध (शायद किसी प्रकार का सेंसर) है। और आप अभी R_xed का उपयोग 0.1% पर कर रहे हैं ताकि R_x की प्रभावी रूप से गणना की जा सके, लेकिन आप 1% की कम सहिष्णुता के साथ एक सस्ता फिक्स्ड रेसिस्टर का उपयोग करना चाहते हैं। ऐसा करने में आप बढ़ी हुई त्रुटि को सुधारने के लिए उत्पादन के दौरान किसी तरह का अंशांकन करना चाहते हैं, क्या यह सही है?

जिस तरह से आप इसे समाप्त करते हैं, वह EEPROM (या कुछ अन्य गैर-वाष्पशील मेमोरी) में एक बाइट डाल रहा है जो आपकी गणना में "ऑफसेट" के रूप में कार्य करता है, और यह पूरी तरह से व्यवहार्य चीज़ है। अंशांकन गतिविधि करने के लिए उत्पादन के दौरान यह कुछ समय आपको खर्च करने वाला है। अंशांकन करने के लिए, आपको R_x के लिए सर्किट में स्थानापन्न करने के लिए अपने 1% रोकनेवाला के लिए नाममात्र तुलनीय मूल्य के उन 0.1% प्रतिरोधों (इसे R_cal कहते हैं) की आवश्यकता होगी। V_sensed को मापते हुए, आप R_fixed के मान को अधिक सटीक रूप से अनुमान लगा सकते हैं (अर्थात 0.2% की तरह कुछ)।

यदि R_cal और R_fixed मुख्य रूप से समान मान हैं, तो आप V_saded को Vcc / 2 के बराबर होने की अपेक्षा करेंगे। आप Vcc / 2 से मापा विचलन को अंशांकन ऑफ़सेट बाइट के रूप में संग्रहीत करेंगे, और इसे हमेशा अपने ADC के अनुसार V_sered में जोड़ें।

जैसा कि मैंने देखा है, नुकसान यह है कि माप को करने और बाद में मूल्य को संग्रहीत करने में शामिल काम का एक गुच्छा है। एक और बात के रूप में विचार करना है कि तापमान नाममात्र मूल्य से विचलन करने के लिए एक प्रतिरोध पैदा करने में भूमिका निभा सकता है, इसलिए आप एक उचित रूप से अच्छी तरह से तापमान नियंत्रित अंशांकन वातावरण चाहते हैं। अंत में कैलिब्रेटेड माप उपकरण का उपयोग करना न भूलें, क्योंकि यह एडिटिव एरर का एक और संभावित स्रोत है। एक अंतिम नुकसान मैं यह सोच सकता हूं कि अंशांकन बाइट को आपके ADC के lsb की इकाइयों में संग्रहीत किया जाना चाहिए (इसलिए यदि आपके पास 12-बिट ADC है, तो अंशांकन ऑफसेट बाइट की इकाइयां "Vcc / 2" 12 वोल्ट "होनी चाहिए) ।

संपादित करें

यदि आप एक बड़े वोल्टेज को निम्न स्तर पर विभाजित करने के लिए दो स्थिर प्रतिरोधों का उपयोग कर रहे हैं:

        R1_fixed       R2_fixed
V_in -----^v^v^----+----^v^v^------- Gnd
                   |
                   |
                   +--- V_sensed --- ADC input

फिर से संपादित अनुभाग

तो अब आप उत्पादन में एक अंशांकन कदम के दौरान V_in को प्रोत्साहित करने के लिए एक सटीक वोल्टेज संदर्भ (इसे V_cal कहते हैं) का उपयोग करना चाहते हैं। आपको जो मिला है वह सिद्धांत में है:

V_sensed = V_predicted = V_cal * R2_fixed / (R1_fixed + R2_fixed) = V_cal * slope_fixed

लेकिन आपको वास्तविकता में जो मिला है वह है:

V_sensed = V_measured = V_cal * R2_actual / (R1_actual + R2_actual) = V_cal * slope_actual

वास्तव में आपके पास एक अलग हस्तांतरण फ़ंक्शन ढलान है जो कि आप प्रतिरोधक मानों से भविष्यवाणी करेंगे। पूर्वानुमानित विभक्त ट्रांसफर फ़ंक्शन से विचलन इनपुट वोल्टेज के संबंध में रैखिक होगा, और आप सुरक्षित रूप से मान सकते हैं कि 0V आपको 0V से बाहर कर देगा, इसलिए एक सटीक वोल्टेज संदर्भ माप बनाने से आपको इस रैखिक पैमाने कारक को चिह्नित करने के लिए पर्याप्त जानकारी मिलनी चाहिए । अर्थात्:

V_measured / V_predicted = slope_fixed / slope_actual 
slope_actual = slope_fixed * V_measured / V_predicted

और आप मापे गए वोल्टेज के एक फंक्शन के रूप में वोल्टेज को निर्धारित करने के लिए अपने कैलिब्रेटेड वैल्यू के रूप में स्लोप_एक्चुअल का उपयोग करेंगे।

@markrages के सौजन्य से नीचे

रोकनेवाला मानों के लिए वास्तविक ढलान संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए आंशिक भेदभाव की आवश्यकता होती है:

वैकल्पिक शब्द


मैं दोनों विभक्त प्रतिरोधों के लिए 1% का उपयोग करना चाहता हूं। मैं 40V संकेतों को पढ़ने के लिए वोल्टेज विभक्त का उपयोग कर रहा हूं। क्या आप कहते हैं कि अभी भी लागू होता है? और मैं एक सटीक वोल्टेज संदर्भ के लिए चारों ओर देख रहा हूं, हालांकि% 0.05% शायद ठीक है, और आप डीआईपी आईसीएस प्राप्त कर सकते हैं।
थॉमस ओ

@ थोमस ओके, मैंने आपके प्रश्न को गलत समझा ... आप एक अज्ञात प्रतिरोध को मापने के लिए नहीं, एक बड़े वोल्टेज को कम करने के लिए वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग कर रहे हैं ... मैं अपने उत्तर को तदनुसार बदल दूंगा।
vicatcu

मुझे यकीन नहीं है कि त्रुटि रैखिक नहीं होगी, अब रोकनेवाला हीटिंग के लिए अनदेखी कर रहा है। यह प्रत्येक विभक्त के लिए एक निश्चित रैखिक कारक होना चाहिए (बोर्ड पर चार हैं), क्योंकि विभक्त सिर्फ एक निश्चित राशि से विभाजित है। शून्य वोल्ट के साथ, शून्य वोल्ट को ADC द्वारा मापा जाना चाहिए, साथ ही ऑफ़सेट त्रुटि, जिसके कारण यह एक गिनती को पढ़ सकता है, इसलिए मुझे वास्तव में ऑफसेट के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है ... जब तक मैं कुछ याद नहीं कर रहा हूं?
थॉमस ओ

क्षमा करें, नॉनलाइनियर संभवतः रेट्रोस्पेक्ट में गलत शब्द था। क्या आप प्रभावी ढंग से अंशांकन से प्राप्त करेंगे एक स्केल फैक्टर है, है ना? पूर्वानुमानित विचलन इनपुट वोल्टेज के संबंध में रैखिक होने वाला है। तो कुछ "अनुमानित वी माप के आधार पर" दिया जाता है वास्तविक वी कुछ कारक से गुणा करने वाला है। गैर-रैखिक क्या होगा यह मानने में त्रुटि है कि यह एक ऑफसेट वोल्टेज था।
vicatcu

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मेरे द्वारा, यह मुश्किल होगा, हालांकि असंभव नहीं है।

  • आमतौर पर 0.1% रेटेड प्रतिरोधों में कम टीसी = तापमान गुणांक होता है, जो नमी, टांका लगाने (थर्मल शॉक) के लिए अधिक प्रतिरक्षा हैं, समय के साथ कम बहाव होता है, ... 1% रेटेड प्रतिरोधक। इसलिए, प्रतिरोध परिवर्तन के कई स्रोतों पर विचार किया जाना चाहिए।
  • 40V स्तर पर सेल्फाइटिंग प्रभाव अर्थपूर्ण हो सकता है, इसलिए उचित पावर रेटिंग वाले प्रतिरोधों का उपयोग किया जाना चाहिए।
  • TC <20ppm / deg, और प्रतिरोधक से प्रतिरोधक (+ - 10ppm अंतर) के समान TC वाले अच्छी गुणवत्ता वाले 1% प्रतिरोधक हैं, लेकिन यह समान प्रकार, नाममात्र मान और पावर प्रतिरोधों के लिए सही है। वोल्टेज विभक्त में इस प्रकार के प्रतिरोधों का उचित उपयोग औसत टीसी के प्रभाव को रद्द कर देगा। टीसी में केवल अंतर से आउटपुट वोल्टेज पर प्रभाव पड़ेगा। तो एक ही मूल्य के प्रतिरोधों का उपयोग करके, सटीक डिवाइडर प्राप्त करना संभव है।
  • विभिन्न नामांकन मूल्यों के प्रतिरोधों में अधिक भिन्न टीसी हो सकती है। और आत्म-प्रभाव का अलग-अलग प्रभाव पड़ेगा - उच्च प्रतिरोध रोकनेवाला पर छितरी हुई अधिक शक्ति इसे और अधिक गर्म करेगी, और प्रतिरोध को बदलेगी।
    निष्कर्ष: यदि आप उत्पादन में कई प्रतिरोधों (एक ही बोर्ड / विभक्त की लंबी श्रृंखला) का उपयोग कर रहे हैं और प्रतिरोधों की लागत अर्थपूर्ण है, तो आप प्रतिस्थापन पर विचार कर सकते हैं। अन्यथा सबसे शायद यह प्रयासों के लायक नहीं है।

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यह दृष्टिकोण 5% से 1% तक अच्छी तरह से काम करता है। 1% से 0.1% तक जाने पर, मुझे संदेह है कि आप प्रतिरोध को बदलने वाले तापमान में उतार-चढ़ाव से अपनी सटीकता को बर्बाद करना शुरू कर देंगे और इस प्रकार वोल्टेज।

यदि, किसी अज्ञात कारण से, आप एक इज़ोटेर्मल वातावरण में काम कर रहे हैं और आपके प्रतिरोध सभी निरंतर चालू हैं, तो आत्म-हीटिंग पूर्वानुमान है, यह अभी भी व्यवहार्य है।


मेरा आंकड़ा तापमान -४० ° से ०.४% से ०.००% (या रिवर्स) -40 ° C से + C० ° C तक मेरी डिवाइस के ऑपरेटिंग रेंज पर एक विशिष्ट a 100ppm / ° C रोकनेवाला को प्रभावित कर सकता है। यदि आवश्यक हो, तो मैं भी जांच कर सकता हूं। यह अधिक संभावना है कि यह उच्च तापमान के संपर्क में होगा, और मैं इसे परीक्षण करने के लिए बोर्ड को गर्म कर सकता हूं।
थॉमस ओ

3
कभी-कभी चतुर डिजाइन के साथ आप रोकने के लिए टेंपरेचर टेम्पो प्राप्त कर सकते हैं। यदि आप अपने डिजाइन में ऐसे अवरोधक जोड़े की पहचान करते हैं, तो थर्मल युग्मन को अधिकतम करने के लिए उन्हें लेआउट में एक दूसरे के बगल में रखें। या यहां तक ​​कि अवरोधक सरणियों का उपयोग करें।
चिह्नित

@markrages, यदि दोनों रेसिस्टर्स + 100ppm / ° C हैं, तो क्या यह त्रुटि को कम करेगा, क्योंकि दोनों एक ही अंश से बाहर होंगे? सिद्धांत रूप में, दोनों प्रतिरोधों को समान मात्रा में बहाव मानते हुए, आउटपुट को बदलना नहीं चाहिए। व्यवहार में यह शायद, विशेष रूप से वोल्टेज संदर्भ (LM4040) के बाद से ही बहाव हो सकता है।
थॉमस ओ

@Thomas। हां, यही विचार है। आइए देखें, LM4040 का दावा है कि 100ppm / C सबसे खराब स्थिति में, 1pp या उससे कम पर 15ppm विशिष्ट है। विशिष्ट तापमान प्रतिक्रिया को डेटशीट में प्लॉट किया जाता है और ऐसा कुछ नहीं दिखता है जिसे आसानी से रद्द किया जा सके। मुझे लगता है कि आप एक एनटीसी थर्मिस्टर को गोंद कर सकते हैं और इसे स्थिर (ऊंचा) तापमान पर रखने के लिए इसे "ओवन" कर सकते हैं, लेकिन अगर आप पावर बजट पर नहीं हैं।
निशान

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आप जांच कर सकते हैं:

  • विनिर्माण सहिष्णुता [2] [3], (+/- 1 *%) = को कैलिब्रेट किया जा सकता है
  • मिलाप गर्मी [2] [3], टांका लगाने के कारण प्रतिरोध परिवर्तन (+/- 0.2 * से 1%) = को कैलिब्रेट किया जा सकता है

लेकिन अन्य सभी सहिष्णुता के बारे में मत भूलना:

  • TCR [2] [3], तापमान गुणांक प्रतिरोध (+/- ५० से १०० * पीपीएम / सी)
  • वीसीआर [2], वोल्टेज गुणांक प्रतिरोध (+/- 25 * पीपीएम / वी)
  • पर्यावरणीय कारक, जीवनकाल के दौरान प्रतिरोध परिवर्तन (<= + / - 3% * 155 C, 225 000 h) [2] [3] [3]

* ध्यान दें कि सभी मान अवरोधक ब्रांडों और उत्पादों के बीच भिन्न हो सकते हैं।

[१] https://www.vishay.com/docs/28809/driftcalacle.pdf

[२] https://www.digikey.se/sv/ptm/v/vishay-beyschlag/mm-hv-high-voltage-thin-film-melf-resistors/p/

[३] https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-data/pdf/RDA0000/AOA0000C304.pdf

[४] MIL-STD R-१०५० ९

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