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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Potentiometer dimensionieren


Autor: Anfaenger (Gast)
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Hallo,

ich würde gerne errechnen, was für ein Potentiometer ich brauche.

Folgende Schaltung:


5V
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|
|
------------------------POTI
|                        |
|                        |
|                        |
ATTiny13------------------
|
|
|
GND


Der ATTiny13 frisst bei 2.7V und 1MHz Taktfrequenz ca. 50mA. Das Poti 
soll zwischen VCC und einen ADC-PIN. Woher weiß ich jetzt, wie groß der 
Strom am Poti ist? Ohne diesen Wert kann ich das ja kaum dimensionieren, 
oder?


Bin für jegliche Hilfe dankbar!

Autor: Anfaenger (Gast)
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Kann ich das aus Kapitel 19.9 rauslesen?

Figure 19-59. ADC Current vs. VCC
ADC CURRENT vs. VCC

???

Autor: Anfaenger (Gast)
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Also im ATTiny13 Datasheet?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Was willst du mit dem Poti denn anstellen? Irgendwie ergibt erkenne ich
(noch) nicht den tieferen Sinn deiner Beschaltung, deswegen ist es
schwer, dir Dimensionierungsratschläge zu geben.

Autor: Anfaenger (Gast)
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Ich möchte einfach nur über ein Drehpotentiometer einen Timer einstellen 
können.

Irgendwas berechne ich falsch.

Bei 10bit Auflösung habe ich 1024 mögliche Werte.

Aus dem Datasheet lese ich, dass der ADC bei Betriebsspannung 3.3V ca. 
210mA frisst.

Also muss es pro Wert einen Spannungsabfall von ca. 0.003V geben.

Potentiometer mit so kleinen Dimensionen gibt es doch gar nicht, oder?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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AVR-Tutorial
Da bist du richtig ^^

Autor: Anfaenger (Gast)
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Hab mich verguckt, das waren uA und nicht mA. Jetzt machen meine 
errechneten Werte Sinn:


Spannungsabfall pro Schritt: 0.003V
Strom: 0.000002A

=> 1500 Ohm pro Schritt (linear)?

Ist das korrekt? Wäre nett, wenn das jemand verifizieren koönnte!

Autor: avr (Gast)
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Erklär dich genauer oder siehe Anhang ;)

avr

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Anfaenger schrieb:
> Ich möchte einfach nur über ein Drehpotentiometer einen Timer einstellen
> können.

Ok, du möchtest also das Poti als Eingabemedium verwenden. Das geht so:

  http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutori...

Das, was im Bild mit PC0 bezeichnet ist, ist einer der Analogeingänge
des Controllers.

Der Widerstand des Potis spielt keine große Rolle. Etwa 10kΩ sind in
Ordnung. Wenn du Strom sparen musst, können es auch 100kΩ sein. Der
Stromfluss in den ADC-Eingang ist bei diesen Widerstandwerten
vernachlässigbar.

Autor: sunburner (Gast)
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Ein paar Tipps von mir:

-du möchtest das Poti als einstellbaren Spannungsteiler einsetzen
-der Spannungsteiler sollte von deiner Referenzspannung zu Gnd 
geschaltet sein, der Schleifer sollte an deinen AD Eingang
-die Referenzspannung ist nicht unbedingt die Versorgungsspannung 
(ATtiny13 hat glaube ich zw. 1V und 1,1V
-zwischen 50k-500kOhm sollte für deine Anwendung ok sein
-ein AD Eingang zum Wandeln einer analogen Spannung zu einem digitalen 
Wert "zieht" in deinem Fall kaum Strom, sondern misst die Spannung
-du solltest dir wirklich erst einmal Grundlagenwissen aneignen, sonst 
geht noch was kaputt... (freundlich gemeint)

Autor: Anfaenger (Gast)
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Naja, ich dachte halt, ich muesste die Bandbreite bestimmen, Mir ist 
nicht klar, wie man mit einem 10k Poti und nehmen wir mal an, 3.3V 
Referenzspannung den 10bit Werteberecih abdecken kann.

Autor: me (Gast)
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da ein Poti liear ist, hat es theoretisch unendlich viele mögliche 
Einstellpositionen. Dagegen sind die 10bit des ADCs eher klein :-)

Autor: Anfaenger (Gast)
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Der ADC kann 1024 Werte liefern.

Bei einer Referenzspannung von 3.3V entspricht jeder Wert einen 
Spannungsabfall von etwa 0.003V.

Der ADC nimmt 210uA auf.

Du kannst dann mit einem 10k Poti gerade mal 7 Werte einstellen. Mit 
Zittern vielleicht 20, aber falls das nicht reicht?

Oder sehe ich das falsch?

Autor: me (Gast)
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THEORETISCH sollte sich jeder mögliche digitale Wert einstellen 
lassen...
wenn dir die Auflösung (Drehsektor) eines normalen Potis nicht reicht, 
dann könntest du über die Verwendung eines 10-gang Potis nachdenken.

Autor: Floh (Gast)
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Anfaenger schrieb:
> Du kannst dann mit einem 10k Poti gerade mal 7 Werte einstellen. Mit
> Zittern vielleicht 20, aber falls das nicht reicht?

Also meine Drehpotis haben ca 270 Grad Drehbereich. Da lässt sich schon 
sehr genau was einstellen :-)

Autor: Anfaenger (Gast)
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me schrieb:
> THEORETISCH sollte sich jeder mögliche digitale Wert einstellen
> lassen...

Ja wie soll das gehen mit einem 10k Poti? Bitte erklaers mir!

10bit Aufloesung gemapped auf 0...3,3V Referenz.

Wie nutze ich mit nur 10k max. Widerstand die vollen 10bit aus? Kannst 
du mir da bitte einen Schaltplan machen?

Autor: Anfaenger (Gast)
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Floh schrieb:
> Also meine Drehpotis haben ca 270 Grad Drehbereich. Da lässt sich schon
> sehr genau was einstellen :-)

Es geht um die Werte, die der ADC interpretiert! Und das sollten bei 
einem 10k Poti und VRef= 3.3V max. 7 sein.

Autor: me (Gast)
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1024 / 7 =  146(,28..)
Also die Schaltschwellen bei allen MOD(146) Werten nehmen (146, 292, 
438, usw.)

Autor: RainerK (Gast)
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Bei einer Vref=3,3V und einer mit dem Poti von 0 bis 3,3V variierten 
Spannung am ADC-Eingang, werden alle Schritte der 10bit-Auflösung = 1024 
Werte durchfahren. Wenn also die 270 Grad des Potis in 1024 Werte 
übersetzt werden, hängt die Anzahl der stabil einstellbaren Werte nur 
von der mechanischen Qualität des Potis und von der haptischen Qualität 
des Bedieners ab. Realistisch sind bei einem einigermaßen brauchbaren 
Poti mit ergonomischen Knopf ca. 300 - 500 Werte. Bei einem 10gang-Poti 
mittlerer Qualität sollten alle 1024 Werte auch bei zitteriger Hand 
einstellbar sein.

Wenn dann aber weniger Schritte gewünscht sind, rotiert man den Meßwert 
entsprechend nach rechts, teilt ihn also durch 2^n.

Es grüßt RainerK

Autor: RainerK (Gast)
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> Wenn dann aber weniger Schritte gewünscht sind, rotiert man den Meßwert
> entsprechend nach rechts, teilt ihn also durch 2^n.

Korrektur: Nicht rotieren, sondern shiften, damit die niederigen Bits 
nicht oben wieder hereinrutschen.

Sorry, es grüßt RainerK

Autor: High Performer (Gast)
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@Anfaenger:

vergiss erst einmal den Eingangsstrom, der verwirrt Dich im Moment nur 
und ist auch nicht wirklich wichtig, wenn Du z.B. ein 100kOhm-Poti 
nimmst.

So, nun zu den Details: der ADC (Analog Digital Converter) wandelt eine 
anliegende Eingangs_spannung_ in einen digitalen Wert um. Dabei wird der 
ADC im AtTiny mit einer Vergleichsspannung, der sogenannten 
Referenzspannung, versorgt. Die am ADC-Pin von außen angelegte Spannung 
wird mit dieser Referenzspannung verglichen. Ist die angelegte Spannung 
am ADC-Eingang so großt wie die Referenzspannung, gibt der ADC den Wert 
1024 aus. Ist die Eingangsspannung kleiner als die Referenzspannung, ist 
der ADC-Wert entsprechend kleiner.

Ist Deine Referenzspannung z.B. 3,3V und Du legst am ADC-Eingang des 
Controllers 1,65V an, gibt der ADC den Wert 512 aus.

OK, nun musst Du dafür sorgen, dass das Poti als Spannungsteiler 
funktioniert, also ein Ende des Potis an Masse, das andere Ende an Vcc 
(z.B. 3,3V) und den Schleifer an den ADC-Eingang.

Befindet sich dann der Schleifer des Potis am Ende, das auf Masse liegt, 
gibt der ADC den Wert 0 aus. Befindet sich der Schleifer des Potis am 
anderen Ende, also am Ende, das auf Vcc liegt, gibt der ADC den Wert 
1024 aus. Bei Zwischenstellung des Potis werden abhängig von der 
Stellung dann eben Werte zwischen 0 und 1024 ausgegeben.

Noch ein kleiner Tipp: Du solltes beachten, dass der ADC als 
Referenzspannung sowohl die Betriebsspannung, also Vcc, als auch die 
interne 1,1V-referenz verwenden kann. Da diese 1,1V aber nicht außen am 
Controller verfügbar sind, ist die Option mit Vcc als Referenz für Deine 
Anwendung besser geeignet und auch per Default so im Controller 
eingestellt (siehe Register ADMUX, Bit 6).
Hinweis: ich weiß, eigentlich ist der Maxwert 1023, und der Teil mit der 
Referenzspannung ist etwas vereinfacht, aber ich wollte den Anfänger 
nicht mit unwichtigen Details belasten.

Autor: High Performer (Gast)
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>Es geht um die Werte, die der ADC interpretiert! Und das sollten bei
>einem 10k Poti und VRef= 3.3V max. 7 sein.

Ist das Deine Forderung an die Schaltung oder Deine Vermutung über die 
Funktion der Schaltung?

Autor: Anfaenger (Gast)
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ein grosse DANKE fuer vielen Hinweise.

Ich denke, ich hab es jetzt verstanden.
Der Trick ist der Spannungsteiler.


Ich habe am Potentiometer

1.) Eine Strecke mit einem einstellbaren Widerstand, der sich aus zwei 
Teilwiderstaenden zusammensetzt.
2.) Ich habe einen Punkt zwischen den Teilwiderstaenden, der Schleifer 
heisst

Ich schalte das Potentiometer parallel zu meinem Controller. Den 
Schleifer verbinde ich mit dem ADC Pin.

Nun kann ich mit dem Potentiometer variabel die beiden Teilwiderstaende 
einstellen, wobei gilt: R gesamt = R1 + R2.

Dadurch ergeben sich natuerlich verschiedene Spannungen. Ist R2 (nach 
dem Schleifer) verhaeltnismaessig zu R1 (vor dem Schleifer) hoch, kann 
ich am Schleifer nahezu die Eingangsspannung abgreifen. Ist R2 niedrig 
und dafuer R1 hoch, hab ich am Schleifer nahezu keine Spannung, weil der 
Strom lieber ueber R2 abfliesst.

Stimmt das so? Habe ich die richtige Terminologie genutzt oder liege ich 
immer noch falsch.

Danke jedenfalls fuer eure Bemuehungen.

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