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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Digipoti und ATMega (oder gehts auch einfacher?)


Autor: Tom11 (Gast)
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Hallo,

zuerst auf den Punkt gefragt:
- Kann ich Digi-Potis generell nur mit "weiterer Elektronik" ansteuern 
oder gibts es "probeweise" auch einfachere Möglichkeiten
- Wieweit ist die "Schleiferbahn" (besser gesagt Widerstandskaskade) 
galvanisch getrennt?
- Wie kommt man von 5V Digipotis am besten auf 10-12V Ausgangsspannung?

Hintergrund: Auf einer Modelleisenbahn soll die analoge Elektronik 
langfristig über ATmegas gesteuert bzw ganz ersetzt werden. Aus 
verschiedenen Gründen möchte ich - die "Fahrspannung" betreffend - 
bestmöglichst aber nicht auf PWM umsteigen, sondern die alten analogen 
Fahrregler um Digipotis (und vermutlich Optokoppler) ergänzen bzw. 
ansteuern.

1) Dazu muss besser erstmal auf den Steckboard viel probegesteckt und 
erbrobt werden. Digipotis scheinen im WWW ja echt stiefmütterlich 
behandelt zu sein und das Datenblatt ist das einzig verfügbare. Verstehe 
ich dieses dahingehend richtig, dass der "Increment" Eingang wirklich 
stets "vernünftige" Impulse braucht? Anders gesagt, wenn ich einfach 
einen Taster anschließe und 100x klickend gegen Vcc verbinde, dann 
passiert in jedem Fall gar nichts !? (...außer schlimmstenfalls den 
teuren Chip geschlachtet zu haben). Oder gibt es für Versuche auf 
Experimentierboards irgendwelche Tricks, das Digipoti möglichst einfach 
zu triggern ??!

2) Das Digipoti selbst bekommt über Vcc und Vss 5 Volt. Vcc und Vss sind 
ja nun einerseits nicht fest mit den Poti-Ein- und Ausgang (Vh und Vl) 
verbunden sondern eigenständige Pins. Andererseits gibts für Vh und Vl 
die Vorgabe "referenced to Vss -8 to +8 V". Was heißt das eigentlich 
konkret? Wieweit sind Vcc  Vss  gegenüber  Vh  Vl elektrisch oder 
sogar wirklich "galvanisch" getrennt?

3) Ein Fahrspannungsregler spuckt 12 V aus. Die Transistorbasis des 
Leistungstransistors bzw. des vorgeschalteten BC 548 hat zwar 
selbstverständlich einen Vorwiderstand. Diesen evt. zu verkleinern und 
nur die 5V des Digipotis anzuschließen, reicht nicht aus. (Mal ganz 
davon zu schweigen, dass dann 5V und 12V -Stromkreise nicht getrennt 
wären).
Wie kriege ich das am einfachsten zusammen?
(Es heißt hier irgendwo so schön, das für "gemäßigte" Ansprüche auch 
normale Optokoppler linear steuern können. Das halbe Duzend, dass ich 
ausprobiert habe, bringt aber keine wirklich befriedigenden Ergebnisse. 
Um den umfangreichen Einbau eines "echten linearen" Opotkopplers samt 
aller dann nötigen Peripherie möchte ich am liebsten drum rumkommen. 
Ergo: Von daher würde ich die galvanische Trennung am liebsten vor(!) 
dem Digipoti mit Optokopplern einplanen, mit dem Ausgang des Digipotis 
selbst aber am liebsten gleich die Fahrspannung steuern. Nur wie am 
einfachsten, wenn 5V letzlich 12V steuern sollen?

Tom

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Tom11 schrieb:
> Hintergrund: Auf einer Modelleisenbahn soll die analoge Elektronik
> langfristig über ATmegas gesteuert bzw ganz ersetzt werden.

Was befindet sich an analoger Elektronik in Deiner Eisenbahn?


Tom11 schrieb:
> Aus
> verschiedenen Gründen möchte ich - die "Fahrspannung" betreffend -
> bestmöglichst aber nicht auf PWM umsteigen, sondern die alten analogen
> Fahrregler um Digipotis (und vermutlich Optokoppler) ergänzen bzw.
> ansteuern.

Meine Glaskugel sagt mir gerade, daß Du elektronische Fahrtregler hast, 
die Du mit einer Steuerspannung regeln kannst ...

Warum möchtest Du hierfür keine PWM nehmen?



Gruß

Jobst

Autor: tom11 (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort

an analoger Technik befindet sich (selbst zusammengelötet) alles, 
angefangen von NE555, die Servos steuern über Feststpannungsregler für 
die Stromversorung bis hin zu den Fahrtreglern u.a.m.
Z.B. die Weichen möchte ich zwar langfristig aus div. Gründen auch mal 
über Atmegas steuern, vieles andere auch. Aber das ist alles kein 
Problem, dort kollidiere ich nirgends mit dem Problem, Digi-Potis 
einbauen zu müssen.
Fragezeichen bzw. Probleme machen mir nur die neuen geplanten 
Fahrtregler.

Ja, deine Glaskugel trügt nicht. Es sind (wenn man von der 
Kurzschlusssicherung mal absieht, welche fast die meisten Bauteile 
benötigt), simple Fahrtregler, die durch eine 10kPoti über den 
Basiswiderstand einen BC 548 steuern, dieser schließlich einen BD 675. 
Der Witz an der Schaltung ist, dass ferner vor dem Brückengleichrichter 
nicht "Elko-geglätte" Halbwellen abgegriffen werden und als Anfahrhilfe 
mit "aufgemischt" werden. Diese, da a) Sinushalbwellen und eben keine 
PWM und da b) unter "Vollast" verschwindend, sollen entschieden 
unbedenklicher für die kleinen "Maßstab-Z-Motoren" sein, als PWM, die 
durch die steilen 90Grad-Flanken wohl zu Motorüberhitzung führen kann.
Außerdem (... kurz probieren tut man ja trotzdem auch mal anderes, 
notfalls müssten die PWM Fahrtregler eben "stark durchgreifende" 
Tiefpassfilter vor der Transistorbasis erhalten, wären damit aber eben 
keine "echten" PWM-Regler mit "kräftigen" 90Grad Flanken mehr) haben die 
analogen Fahrtregler mit Halbwellen-Einspeisung beim Anfahren das beste 
Fahrverhalten.

Von daher möchte ich eigentlich dabei bleiben, was in Verbindung mit 
Atmegas (beispielsweise, um Fernsteuerungsimpulse an den Fahrreglern 
verarbeiten zu können) aber zwangsläufig zu Digipotis führt (... oder 
improvisierte DA-Wandler an den Atmega Ausgängen, aber dann lieber 
DigiPotis).

Dass ich PWM-Fahrtregler mti ATmegas viel einfacher Regeln könnte bwz. 
mit diesen selbst schon halb hätte, ist mir klar, aber aus genannten 
Gründen
scheidet das eben aus. Daher meine alten Fragen:

- Wie trigger ich ein Digitalpoti (zB. x9c103) am aller einfachsten?
- Wieweit sind Vss und Vcc einerseits und Vh und Vl andereseits 
"getrennt"
- wie komme ich am einfachsten von 5V auf 12 V Steuerspannung?

Autor: nicht gast (Gast)
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>benötigt), simple Fahrtregler, die durch eine 10kPoti über den
>Basiswiderstand einen BC 548 steuern, dieser schließlich einen BD 675.
Du speist also ueber das Poti einen einstellbaren Basisstrom in die 
BC548.

Mal das mal auf.

Das sollte problemlos ueber eine geglaettete PWM aus einem uC ohne 
Digitalpoti zu machen sein, ist aber ohne Schaltplan schwierig zu 
entscheiden.

doch gast

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Digitalpoti:
teuer, kompliziert

PWM:
Einfach ein RC-Tiefpaß hinter und Du hast ne astreine Analogspannung.
Die PWM hat 8MHz / 256 = 30kHz, die mußt Du wegfiltern.

Und Du kannst die PWM auch super über nen Optokoppler galvanisch trennen 
(Der Tiefpaß dann hinter den Optokoppler).


Peter

Autor: Löwe (Gast)
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Moin,

schau dir mal den High-Speed PWM-Modus von einem Attiny 45 an.

Mit diesem Modus, einer Sinustabelle und einem Timer kannst du astreine 
Sinussignale bis in den kHz-Bereich erzeugen.

Damit sollte es möglich sein, deine aufgemischten Halbwellen 
nachzubilden.

Ich würde mir mal ein Oszi schnappen, den Trafo von 0-100% durchkurbeln 
und überlegen, wie ich das Ausgangssignal nachbilden kann.

Wenn ich mich nicht irre, läuft die PWM im Attiny mit bis zu 250kHz.
Bei der Frequenz glättet sich das Signal fast schon alleine ;)

Autor: tom11 (Gast)
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da habt ihr mich ja fast überzeugt, das doch PWM mit Atmega zu machen.

Den Schaltplan meiner jetzigen Regler brauche ich gar nicht aufmalen. 
Den wirklich guten Tipp hatte ich auch aus dem WWW:

http://www.ferromel.de/tronic_8.htm

U.a. auch dort, ich glaube "eine Seite weiter", kann man sich auch gut 
über die möglichen Gefahren schlaulesen, wenn Märklin-Z-Loks mit PWM 
betrieben werden.


Oben gab es ja jetzt schon mehrere Antworten (... Danke!)und dass ein 
Tiefpassfilter mir gefährliche steile PWM-Flanken abhobelt, ist mir 
klar.
Wenn ich mit einem ATmega Sinuswellen nachbasteln kann, gibts auch kein 
Problem. Soweit alles klar!

Zwei Fragen bleiben aber noch: Nur davon, die "gefährlich steilen 
PWM-Flanken" über bc 548 & bd 675 (ohne Tiefpassfilter) in die Loks zu 
jagen, bleibt die Gefahr der Überhitzung doch !???

Und um auf die andere Überlegung einzugehen: Gleich, ob ich mit nem 
NE555 mir eine langsame PWM baue, oder eine schnelle, oder gleichn nen 
ATMega nehme und mir eine mit 250kHz bastle - wieso glättet sich das 
jetzt in jedem Fall von selbst??!
Wenn die Frage wäre, ob ein hintergeschalteter Audio-Verstärker brummt, 
dann wäre mir vollkommen klar, dass sich das von selbst glättet und bei 
250kHZ nix mehr brummt, nichtmal mehr zischt, zumindest nicht in 
ganzzahligen Übertragungen.
Aber wenn ich über die Flankensteilheit und die damit verbundene Wärme 
in winzigen Motoren nachdenke, was und wieso glättet sich denn da von 
selbst? Steile Flanke bleibt doch steile Flanke, ob nun 50x oder 
250.000x/sec.

Zweite Frage: Ich komme ja ins überlegen, doch die ATMegas irgendwie so 
wirken zu lassen, dass ich um DigiPotis rumkomme. Aber ich habe so´n 
4,99 Teil zum Epxerimentieren schon hier liegen. Sei es nur, dass ich 
dazugelernt habe, wie ich damit eine LED dimme:
Was haargenau erwarte der Increment-Eingang (x9c103)für Signale? Da 
werde ich aus dem Datenblatt nicht ganz schlau...

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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tom11 schrieb:
> Zwei Fragen bleiben aber noch: Nur davon, die "gefährlich steilen
> PWM-Flanken" über bc 548 & bd 675 (ohne Tiefpassfilter) in die Loks zu
> jagen, bleibt die Gefahr der Überhitzung doch !???


Ich halte das für ein Gerücht, daß eine PWM bzw. steilflankige Signale 
einen Motor überhitzen bzw. zerstören sollen. Die Induktivität des 
Motors sorgt dafür, daß sich der Strom gar nicht so schnell ändern kann. 
Damit hält sich auch die Verlustleistung, die zur Erwärmung benötigt 
wird in Grenzen.

Überall werden E-Motoren mit PWM befeuert -vom Akkuschrauber, bis zu 
digital angesteuerten Modelleisenbahnen- ohne daß es Probleme damit 
gibt.


Gruß

Jobst

Autor: tom11 (Gast)
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Ich habe diesen Beitrag extra Digipoti (und Atmega) genannt und habe 
beides zum Experimentieren hier liegen. Ich wäre daher sehr dankbar, 
falls jemand wüsste und mailen könnte, was der Increment-EIngang eines 
DIgipotis haarngenau braucht !!!

Zur Frage, ob PWM größere Erwärmung erzeugt: Erstens hat mutmaßlich 
keiner von uns die Technik, also verschiedene Fahrpulte, Oszillograph, 
einen Märklin Z-Motor (schlechtenstenfalls zum Verbraten) und ein 
IR-Thermometer rumliegen und dann noch die Zeit und Lust, das 
auszuprobieren. Vieles spricht aber für stärkere Erwärmung. Daher steht 
meine Entscheidung fest, keine reine PWM zu verwenden. Gleich, woher die 
"Steuerspannung" oder das "Steuer-PWM-Signal" später kommt, ich werde es 
definitiv nicht bei purer Steilflanken-PWM belassen, von daher ist die 
Diskussion darüber leider eh nicht weiterbringend.

Um aber dennoch mal kurz weiter zu überlegen bzw zu antwortet: 
Hintergründe habe ich im WWW noch nicht gefunden, ich kann jetzt nur 
mutmaßen: Volt ist Volt, gleich ob nun glatte DC, Halbwelleneinspeisung 
oder PWM. Wenn ein Motor schon bei Halbwellenüberlagerung deutlich 
kräftiger als bei glatter DC anfährt, dann kann eigentlich bei 
vergleichbarer Volt- und Drehzahl die Stromstärke deutlich steigen, weil 
Pulse + Spule (Motorwicklungen) zur Strompumpe mutieren. Somit steigt 
auch "W", also die Leistungsaufnahme. Und da jeder Motor keine 100% 
Wirkunsgrad hat und nebenbei heizt, steigt auch die Erwärmung.
Und da mutmaße ich einfach weiter, dass steile 90Grad Flanken diese 
"Strompumpe noch deutlich mehr in Trab bringen" als Halbwellen und damit 
zu einer Überhitzung führen könnten.

Aber auch wenn ich da irre, das Problem ist letztendlich sowieso ein 
ganz anderes: Gleich, ob Halbwelleneinspeisung oder PWM, beides dürfte 
in im unteren Volt- bzw. Drehzahlbereich zu deultich größerer 
Leistungsaufnahme (und damit Hitzenentwicklung) führen. Nur die 
Halbwelleneinspeisung geschieht nur zeitweise und verschwindet immer 
mehr bei steigender Fahrspannung. PWM bleibt aber andauernd PWM. Und 
wenn ich die glätte, um faktisch keine mehr zu haben, dann fehlt mir die 
Anfahrhilfe. Also bin ich wieder bei dem Gedanken, am allerliebsten die 
alten analogen Schaltungen zu belassen und nur digital (Digipoti) 
anzusteuern.

Einen letzten Gedanken darf man auch nicht vergessen: Es geht primär 
nicht um die Frage, ob PWM zu dramatisch die Wärmeentwicklung fördert. 
Es geht vielmehr darum, wie dramatisch schlecht die Hitzeableitung bei 
Z-Motoren (winzige Größe, viel Plastik, kaum Raum für "Luftzug") sowieso 
immer ist und wie peinlich genau man alles meiden sollte, was das noch 
schlimmer macht.

... ähm, somit nochmal auf den Punkt gebracht: Würde mich wirklich 
freuen, wenn mir beim Thema Digipoti weitergeholfen wird!

Autor: nicht gast (Gast)
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> Vieles spricht aber für stärkere Erwärmung.
Flanken machen in einem Motor jedenfalls keine Erwaermung.

>... ähm, somit nochmal auf den Punkt gebracht: Würde mich wirklich
>freuen, wenn mir beim Thema Digipoti weitergeholfen wird!

Dann solltest Du mal endlich den Schaltplan (den Teil mit dem Poti) 
herzeigen.

doch Gast

Autor: tom11 (Gast)
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Liebe Leute: Bitte beendet letztendlich die Fahrregler-Diskussion. Das 
ist nicht ThreadThema!!!! !Das hilft mir nicht weiter !!!!!!!!!!!!

> Dann solltest Du mal endlich den Schaltplan (den Teil mit dem Poti)
> herzeigen.


Um die Frage dennoch zu beantworten. Schon lange geschehen !

>> Den Schaltplan meiner jetzigen Regler brauche ich gar nicht aufmalen.
>> Den wirklich guten Tipp hatte ich auch aus dem WWW:

>> http://www.ferromel.de/tronic_8.htm

wie gesagt, s.o.

Um auch hier meinerseits auch nochmal drauf einzugehen und gleichermaßen 
meine Neugier Raum zu geben:
> Flanken machen in einem Motor jedenfalls keine Erwaermung.
Das ist soweit leider auch erst einmal eine Behauptung. Ich hatte 
mühsamst erklärt, warum wg. größerer Leistungsaufnahme/ - abgabe bei 
geringeren Drehzahlen (und somit geringerer Lüftkühlung, sofern diese 
bei Z- Motoren überhaupt brauchbar geschieht) eigentlich m.E. erstmal 
eine selbstverständliches Phänomen sein dürfte. Dürfte ich mal höflichst 
um eine Begründung fragen, warum Flanken keine Erwärmung gegenüber 
glatter DC bringen?
Es wäre bei irgendwelchen flotten unbegründeten Thesen natürlich sehr 
hilfreich, endlich das Gesamtsystem Motor  (V, A, W, Drehzahl, 
Luftdurchfluss, Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses etc. sowie gegenseitige 
Abhängigkeiten ) in den Blick zu nehmen  - und nicht am grünen Tisch so 
ungefähr darüber isoliert darüber nachzudenken, ob PWM bei der Voltzahl 
eine Draht zum glühen bringt, bei dem glatte DC rein gar nichts bewirkt.
Das behaupte auch ich ja absolut nicht!

>>... ähm, somit nochmal auf den Punkt gebracht: Würde mich wirklich
>>freuen, wenn mir beim Thema Digipoti weitergeholfen wird!
dto, zum xten Mal!

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