廉价DIY碳颗粒染色电阻--灯炱电阻

暖风轻音

这个制作主要是我在高中时代时做的一个粗糙实验--自制碳电阻，当时的实验算是成功了，用的是香油的灯炱，马粪纸灌502的基板，锡纸花甲的铝箔当电极（做了两种，一种是水平电极，一种是叉指电极），深刻的记得当时制作出来的电阻一个是1.8兆欧姆，一个是5.1千欧姆，现在也算是得闲，给出制造这种碳电阻的方法。

注意：这种电阻稳定性极差（比用铅笔涂的还差，电阻率分分钟能变两三倍）

噪声极高（高到什么程度呢，用1.5伏电池加上当时制作的5.1千欧姆电阻和耳机就能清楚的听到沙沙声）

电压非线性极度明显（电压系数能达到几万ppm）。

这是真正能一颗电阻改变一台机器调声的东西，调声性能远远超过AB碳。

使用它一定要搭配稳定手段（比如并联一只保险用的金属膜电阻），不要把自己的电路给烧坏了。这里制作仅供参考，实际制作使用请三思而后行。

1：制作电阻骨架。使用FR4制作。很简单，其实就是锉刀修几下的事。电阻骨架有以下两种：

B型是通用电阻骨架，结构很简单，制作成功率很高，就是导出引线不会在电阻的完全轴心上，一般万用表里面的非气密线绕电阻的骨架就是这样的，A型是修改后的电阻骨架，满足了导出引线在轴心上的要求，就是加工要麻烦一些。本次制作使用A型骨架。

2：给电阻骨架贴铜箔和穿线，贴上的铜箔是铜箔胶带，目的是在焊接完成之后给碳纸提供导电电极；然后穿线按照下图中的表示方法穿过压紧之后就可以把这些地方灌满焊锡了，灌焊锡之后是比较牢固的，随后用酒精洗干净焊接余留的松香，然后再用牙膏和洗洁精刷一遍去掉油污和铜上面的轻微氧化物，烘干之后的绝缘电阻大于200兆欧姆。





3：制作灯炱纸并粘贴：用易拉罐或者烧杯装满自来水，这个目的是为了保证这个杯子恒定低温而且传热优良；然后在外面紧紧的裹住一层纸，A4纸报纸都可以，但是建议稍微薄并且硬一些的纸。这样的话只在火焰上既能保持干燥，又能保持低温，不会碳化。然后点燃油灯。油灯可以用小碗，香油（地沟油也行，橄榄油也行，油不同火温不同结出来的颗粒不同在染色味道上会有些区别的），和厕纸搓出来的小灯芯，把火焰调大一点更容易在纸上积攒灯炱。随后就烤吧。烤的时间越久，灯炱越厚，做出来的电阻阻值越低，水烧热了，可以把纸暂时揭下来，重新打杯冷水继续烤。我这张烤了两分钟左右。



随后把烤好的灯炱纸轻轻的拿下来，灯炱很脆弱，所以一定要小心；然后用剪刀（建议用手工小剪刀，一定要很锋利的）剪出一个合适大小的长方形小条，把灯炱面朝向电极非常轻柔的放在电阻板上，然后很重要的一步：在灯炱纸中心滴上一滴502，502会快速随着纸浸润到两边，这个时候应该随之用牙签配合浇水的浸润，把两边的灯炱紧紧的压在两边的电极上，直到胶水干燥。如果你的电极够长，粘完还有余量，还可以贴两层。我这里就是贴了两层。



其实在这一步时，我还考虑了直接把灯炱刮下来和环氧树脂混合做成电阻体的，但是环氧树脂分散性能太好，把碳微粒都分散开来了，没有导电通路，完全绝缘。还是我这个高中没钱的时候意外搞出来的方法能用。

这个时候这个电阻其实就已经做成了，它的电阻值是随机的，但是一般肯定有电阻，但是请不要测量它的电阻值，因为测量没有意义，之后我会告诉你为什么。

4：包封环氧树脂和喷漆

由于这种结构对空气湿度和应力都比较敏感，所以有必要对他进行封装。调制一些环氧树脂裹在上面并且用电炉子快速固化，直到固化完成时，它的电阻才算稳定--事实上还是很不稳定，误差特别高特别高，不是一般能接受的那种。

喷漆的话用的是黑色自喷漆，喷漆完成之后就变得人模狗样了。

给他挂上一夜，表面自喷漆干燥之后就好了。




5：标定，染色和后续应用讨论：


之前我说了他的标定没有意义，为什么这么说呢？因为这种电阻的电压系数极高--他可能在几百毫伏时有几兆欧姆以上的电阻，而在十几伏时就只有几百千欧姆的电阻了。这个改变主要来源于内部碳微粒的电压沟道形成机制。
这颗电阻的频率系数也一塌糊涂--当频率足够高时，碳纸的缺陷部位将会被寄生电容通过，从而显著降低这颗电阻的电阻值（如果你真的用直流测试了标称电阻的话)
应力响应和时间稳定性也一塌糊涂--三分钟内能够漂移超过20%，环氧包封喷漆之后，电阻能够下降40%以上，长期稳定性没有研究，估计也预后不良。

如果真的希望标定的话，可以考虑做好之后给他缓上一段时间再标定--然后焊接的时候尤其要注意不要传入焊接热。

而电压系数和频率系数事实上正是染色的原因，所以这颗电阻的味道将会非常浓郁。如果真的想要应用它。那么建议请并联一颗金属膜电阻再运用--比如在1875的官方反馈电路里面，是一个200k对10k的电阻对；而我这颗电阻高压测试下差不多也是几百千欧姆，那么可以并联到200k上，他就会染色出特别温暖的味道--你可以称为是黄金色

原理很简单：现实中的歌曲为了低频能够听的声音比较均衡，低频的电压远远超过中频和高频，而这颗电阻电压系数表征为电压越高电阻越小，于是在这种应用条件下1875放大系数下降，低频被砍掉；又因为这种电阻的频率特性也是一塌糊涂，频率越高，电阻越小，所以高频也会被砍掉。结果就保留了中频--你可以被称为是黄金色，温暖的。当然你也可以反其道而行之，应用到不同的地方产生抑制中频的效果（Smile曲线)。

至于灯炱为什么能导电，怀疑可能是油气分解的碳在纸的表面重新沉积结晶成了有导电性质的石墨。由于我没有先进的物理化学分析设备，不能验证这个猜想了。

噪声：这种电阻有极大的电流噪声，就算不用放大器，你只要能做出几千～几百欧姆的电阻，和16~64欧姆的低阻耳机+一节1.5伏特的电池马上就能听到嘶嘶的电流声。和这种电阻的石墨结晶特性比较差有关，微观沉积的石墨颗粒自身在做着分子热运动的同时也会随着电流接触产生冷热膨胀变化，这些噪声都是随着电流相关的噪声--如果你不想要噪声又想染色，那么就请避免它应用在直流上。

后续应用讨论：

这个骨架是通用的--买点康铜锰铜线，自己绕一绕，灌一下绝缘漆（当然也可以像我一样灌环氧，然后喷漆）就是很漂亮的线绕电阻了，对于维修万用表来说，不妨是一种方法。

这种染色味道极重的电阻可以应用在单块效果器，法兹，光电压缩器（LA2A：？）等上面，毕竟那里也是ab电阻的重灾区。

价格：很低廉的物料成本，从源头开始DIY的乐趣是非常有成就感和意义的，都是很常用的材料。

配对：这种电阻飘飘乎如凭虚御风的特征，就不要指望配对了--除非你一次制造几十只以上的规模，然后配对，可能能配出精度5%的--但是由于人工控制的不同，碳膜沉积不同，大师手工工艺不同，就算电阻一样味道区别也是千变万化。在mono上用比较方便，Setero还是慎重考虑。

yjgzhjin2008

swp 发表于 2024-10-28 08:18
直接熏上黑烟恐怕效果不好，碳粒间接触太不可靠了，所以噪音大。使用碳粉配合浆料的实用价值，80年代夏普收 ...

知道要识别炭与碳。

中山老曹

你这个比俺用VFD当电子管还要离谱些。

VFD放大的声音几个人听过？

最恶劣的黑胶的声音，音乐中夹杂噼里啪啦的声音。

暖风轻音

中山老曹 发表于 2024-10-25 16:59
你这个比俺用VFD当电子管还要离谱些。

VFD放大的声音几个人听过？

但是他真的能用 🤣，非常离谱至极。

请看：灯炱试音

MT4S301

所以说这个电阻可以做出“噪声发生器”吗

暖风轻音

MT4S301 发表于 2024-10-25 17:54
所以说这个电阻可以做出“噪声发生器”吗

可以，天然噪声发生器，通直流可以产生强度很高的沙沙的底噪

海河

传统书画的油烟墨，就是这样整的

量子隧道

末日装备既视感。。。
感觉如果有人活到废土世界之后可以考虑用这种工艺重建电子电器工业
推荐一本书：世界重启。

暖风轻音

对这个电阻的标定：
在环氧和油漆完全固化之后，我发现这个东西的电阻值还算是比较稳定可复现的（稳定性是指小于2%，因为事实上就算是三位半的表测试，最后两位也是跳来跳去，主要来源于这东西离谱的不得了的噪声），于是就尝试使用多种方法进行测试，发现了这种电阻的一些有趣的现象：

1：随着施加电压的上升，电阻开始变小，并逐渐趋于一个稳定值。推测是极板之间建立的电场让碳微粒形成了有效的静电吸引沟道导电（不过还是不清楚已经用502胶水进行固化后的碳微粒是如何实现这一机制的，也许是胶水的分子太过庞大无法对电导级别的碳微粒实现有效固定）。
2：断电之后，电阻上升，但是又不会完全上升--他会回退到一个比较稳定的低的水平，并且和输入电压有关，输入的电压越大，短时间内回退的断电电阻值就越低，怀疑可能是一部分残留电压极化和一部分构成物理结构仍然保留。

3：通过敲击，磕打可以让断电之后的电阻上升一部分，而放在那里不动。只要不通电，电阻值也会慢慢上升--这证明了内部构成的那些极化残留和物理结构会慢慢随着分子热运动，外界冲击应力变化而逐渐丧失。最终会上升到完全不通电的冷电阻态。

基于上述这三点，标注任意一个电阻值都是不合适的（虽然他已经比较稳定了），要制造出一个曲线簇图，如同电子管一般对它进行描述。
这只电阻的曲线簇如下：


事实上这三个现象在ab碳质电阻中也有出现，只不过要轻微的多，染色也要轻微得多--一般不至于造成如此宏观规模级别的变化，但是这三个现象和导体缺陷造成的频率响应特征造成了ab碳电阻黄金般的染色特征。而这里制造的这只灯炱电阻的效应是如此严重。染色会是如此的明显，如果说ab电阻是鸡汤，海带汤，给原本的音乐提个鲜味的话，那它就是鸡精，味精了--超级猛浪的效果。

一颗电阻彻底变一台功放的调声，这个电阻完全能做到。但是好听还是难听这不是绝对的，对功放的审美也不是一直都是年轻貌美的为好

同样的，这也提醒了在使用这些碳电阻（AB碳电阻）时，如果没有对应的曲线簇可以查询（绝大部分电阻根本不会给这个的，要么太过理想，美国军用高精度低噪声金属膜电阻的电压系数＜5ppm，根本没有做这个的必要，标志一个电阻值已经足够），或者时间日久受到岁月摧残的老化，导致就算有原来的曲线但是曲线参考不再有意义时（AB电阻常态，时间很久本身封装就不怎么样的胶木受潮或者发热应力变化都会导致内部微观结构受损，电阻值会飘到姥姥家去）必须要按照使用的额定电信号特征对电阻进行激励到稳定状态时再进行筛选，这样才能确保上机使用的中短期一致性（长期由于老化是随机的仍然不能保证）。

发烧音频是科学，但是科学要解释清楚碳电阻的具体工作机制还是很困难（碳粒的模型需要概述的最小电单元是什么？微粒模型是否正确还是需要继续探索细微特征？使用何种工艺可以固定碳粒？碳和粘接物（502，粘土）的热膨胀系数是否匹配？受潮后加热的应力变化会不会让碳电阻体产生裂隙产生电性能的变化？）。碳电阻的非线性时变性带来了漂亮的染色声音（当然不喜欢的会说这个声音是老头乐），掌握工具对它进行描述和有效利用有助于开发心目中的放大器。

暖风轻音

海河 发表于 2024-10-25 21:43
传统书画的油烟墨，就是这样整的

那个比我这玩意儿讲究，还要加入很多植物动物胶，反复锤打干燥。不知道墨块会不会导电，要是导电的话，由于那个固定碳颗粒的效果比502还差，估计墨块做成电阻对于声音的的染色特征比我这个电阻还重。

海河

暖风轻音 发表于 2024-10-26 16:34
那个比我这玩意儿讲究，还要加入很多植物动物胶，反复锤打干燥。不知道墨块会不会导电，要是导电的话，由 ...

我感觉应该导电，没测过。
不导电的是假的吧

juanlin

学习了，长知识

swp

直接熏上黑烟恐怕效果不好，碳粒间接触太不可靠了，所以噪音大。使用碳粉配合浆料的实用价值，80年代夏普收录机里面的电路板就用涂覆电阻浆料法直接把电阻做到板子上，这个工艺很绝，坏了没法修。我修过几台机器都是这种电阻开路，只能找到相关元件的引线用细线把电阻飞线过去。

yjgzhjin2008

随着古老的工艺复原，恍惚之间时间穿越到了一百多年前德国南部的巴伐利亚州... ...。

psm4839

暖风轻音 发表于 2024-10-26 16:34
那个比我这玩意儿讲究，还要加入很多植物动物胶，反复锤打干燥。不知道墨块会不会导电，要是导电的话，由 ...

有没有考虑过胶水粘结力与温度的关系，好像502胶水不能用于大于摄氏40度的地方。