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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Potis als Spannungsteiler


Autor: Alisa 1387 (Gast)
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Ich habe einige Potis als Spannungsteiler verdrahtet. Eine Seite der
Potis ist mit Masse verbunden, die andere mit 5 Volt. Der
Schleifer-Abgriff ist jeweils der Steuerspannungs-Ausgang.

Der Widerstand zwischen Masse und + beträgt etwa 160 Ohm. Doch wenn ich
das stabilisierte Gleichstrom-Netzgerät an das Gerät anschließe (ohne
das Netzgerät mit Strom zu versorgen), dann sinkt der Widerstand
zwischen Masse und + auf 0 Ohm. Das Netzgerät selbst mißt einen
Innenwiderstand von etwa 400 Ohm.

Wie kommt der effekt zustande? Muß ich die Schaltung noch mit Dioden
entkoppeln?

Autor: Michael Frangenberg (startrekmichi)
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ich würde mal sagen, dass 160 Ohm eindeutig zu wenig sind. Überleg mal:
bei 5V und 160 Ohm müssten laut R=U/I schon 31,25 mA fließen. Es ist
halt die Frage, ob deine Spannungsquelle das mitmacht v.a. wenn du
mehrere solcher Spannungsteiler benutzt.
Was willst du mit den Potis ansteuern? Wenn du nur eine Steuerspannung
brauchst, d.h. der Poti wird (fast) nicht belastet, dann kannst du ohne
weiteres einen 10k Ohm Poti nehmen.
Ein Schaltplan oder eine genaue Beschreibung der Schaltung wären
hilfreich.

PS: mit Dioden muss man da eigentlich nichts entkoppeln

Autor: Alisa 1387 (Gast)
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Irgendwo ist da der Wurm drin. Ich habe 10k Potis verwendet. Außerdem
verbaute ich einige mehrpolige Drehschalter, bei denen ich zwei Pole
gegenläufig mit einer Widerstands-Teilerkette zu je 9,9k bzw. 10k
beschaltete (je nachdem, ob es sich um drei- oder vier- bzw.
fünfstufige Schalter handelte)

Also kommt das mit den 160 Ohm wohl nicht ganz hin ;) Ich schaue
nochmal nach dem Fehler. Danke für die schnelle Antwort.

Eine Frage noch: Was gilt es zu beachten, wenn bei serieller
Meßwerterfassung der Poti-Spannungsquellen ein maximaler Strom von 10
mA nicht überschritten werden darf, um die Multiplexer nicht zu
überlasten? Muß der Eingangsstrom der Spannungsteiler entsprechend
begrenzt werden?

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Irgendwo ist da der Wurm drin. Ich habe 10k Potis verwendet.

Ja für was denn nun? Was machst du mit der Spannung, die da raus
kommt?

> Eine Frage noch: Was gilt es zu beachten, wenn bei serieller
> Meßwerterfassung der Poti-Spannungsquellen ein maximaler Strom von
> 10 mA nicht überschritten werden darf, um die Multiplexer nicht zu
> überlasten?

Wieso Multiplexer? Hängt das Poti hinter dem Multiplexer?

Autor: Alisa 1387 (Gast)
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Die Potis sollen über Multiplexer an den Multiplexer des A/D Wandlers
des ATmega 16 geleitet werden.

Autor: Niels Huesken (monarch)
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lass mich raten: Du misst die 160Ohm 'in-circuit', also komplett
verdrahtet.

Autor: Uwe Nagel (Gast)
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Du misst zumindest den Innenwiderstand deines Netzgeräts mit, wenn Du es
anschliesst, aber nicht einschaltest. Da darfst Du dich über 0 Ohm nicht
wundern. Wahrscheinlich hast Du noch mehr Elektronik parallel zu deinen
Potis und deren Innenwiderstand mist du auch noch mit, daher die 160
Ohm.

Autor: Alisa 1387 (Gast)
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Ich messe 160 Ohm, wenn kein Netzgerät angeschlossen ist und die ICs
nicht in der Fassung sind.

Es sind die gegenläufigen Poti-Anschlüsse jeweils miteinander verbunden
(also alle Pin 1 Anschlüsse sind untereinander verbunden und alle Pin 3
Anschlüsse ebenso). Pin 2 sollte meiner Meinung nach der Schleifer sein
und ist mit dem unbestückten IC Sockel verbunden (also zur Zeit not
connected)

Irgendwie messe ich zwischen Pin 1 und Pin 3 der Potis stets 160 Ohm.

Wenn das Netzteil dran ist sinds 0 Ohm (wie ich lese ist dasunter
Berücksichtigung des Innenwiderstandes des Netzteils [einige hundert
Ohm] korrekt

Danke für die Antworten...

Autor: unbekannt (Gast)
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Du hast alle Widerstände paralell!

Autor: unbekannt (Gast)
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Mahl doch mal einen Schaltplan.

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
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@unbekannt

und wass willst du mit dem "gemahlenen" Pulver einen Schaltplans?
Kaffesatz-lesen?

Autor: Wolle (Gast)
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"und was_s_ willst du mit dem "gemahlenen" Pulver einen Schaltplans?
Kaffe_e_satz-lesen?"

Oouch......

Autor: Wolle (Gast)
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"und wass willst du mit dem "gemahlenen" Pulver eine_n_ Schaltplans?
Kaffesatz-lesen?"

Und der natürlich........

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Ein Schaltplan, auf dem man sieht, wie Potis parallel geschaltet
werden?

Nagut. Wenn in der ASCI Skizze O das Poti symbolisiert und \ Pin 1, |
Pin 2 und / Pin 3 ist, dann stelle man sich halt 35 mal das Poti vor -
jeweils an Pin 1 und an Pin 3 miteinander verbunden. An Pin 1 wird
später die Masse angeschlossen und an Pin 3 kommen die 5 Volt (oder
umgekehrt, ist für die Funktionsweise egal, nur invertiert)

Es kann doch kaum sein, daß sich der Widerstand zwischen Pin 1 und Pin
3 durch die Parallelschaltung auf 160 Ohm verringert, oder?

Komischerweise wird das Netzteil nicht heiß, sofern nix weiter an den
Potis dranhängt. Die Spannung an den Potis wird korrekt - jeweils an
Pin 2 - ausgegeben.

123 Pin Nummern
\|/ Lötanschlüsse
 O  Poti

Ich hoffe, das war jetzt verständlich? Ein Schaltplan, auf dem man ein
paar parallele Potis sieht, muß ich doch jetzt nicht wirklich zeichnen
- oder?

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Stimmt, 10KOhm 35x paralell komm ich rechnerisch auf 285,71 Ohm.

Ist da vieleicht irgendwo ein kleineres Poti bei?

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Nein, es liegt daran, daß bei einem 10k Poti zwischen den
entgegengesetzten Anschlüssen nur 5k Widerstand vorhanden sind.

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Dann handelt es sich aber definitiv um ein 5K Poti. Ansonsten hätte ich
gerne ein Foto davon. Das wäre erste falsch-ausgezeichnete Bauteil, das
mir übern weg läuft.

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Nun muß aber auch noch der Strom auf max 1 mA begrenzt werden, damit der
ADC des AVR keinen Schaden nimmt. Die Multiplexer vertragen auch nur
maximal 10 mA, daher ist der Strom bereits vor dem Multiplexen zu
begrenzen.

Mit einem seriellen 5k Widerstand würde der Strom entsprechend gesenkt
werden. Díe Ausgangsimpendanz läge bei 3k333 Ohm. Kann ich damit direkt
an dem ADC des AVR gehen oder ist vorher eine Impendanzwandlung nötig?

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Strombegrenzung?

Wie hoch isn die Eingangsimpendanz des Multiplexers bzw des
A/D-Wandlers? 100Ohm, oder was?

Solange du mit den Eingangsspannung innerhalb der Betriebspannung
bleibst, ist keine Strombegerenzung nötig.

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Danke für die Hinweise. Die Spannungsteiler muß ich nochmals prüfen (und
diesmal auch auseinanderbauen...)

Die Multiplexer (4067) haben im "Ein-Zustand" laut Datenblatt einen
Widerstand von 125 Ohm. Was "Resistance 'Delta-Zeichen' R on
(Between any two Channels" bedeutet, verstehe ich nicht. "DC Input
Current (any one input)" ist mit +/- 10 mA angegeben.

Vom (internen) ADC des AVR kenne ich die Impendanz nicht.

Muß ich also den Strom auf 10 mA senken, damit der 4067 nicht abraucht?

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Ach was. Hier irgendwas begrenzen zu wollen, ist kompletter Unsinn.

Der Multiplexer funktioniert wie ein Schalter der im geschlossenem
Zustand 125Ohm übergangswiederstand hat. Das hat nichts mit der
Eingangsimpendanz zu tun. Die liegt irgendwo im Megaohm-bereich,
genauso wie beim Eingang des A/D-Wandlers.

Wie gesagt, solange die Eingangsspannung, die Gemessen (A/D) werden
soll, die Versorgungspannung bzw Vref des A/D nicht überschreitet, ist
alles in bester Ordnung.

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Vielen Dank für die Infos.

Ich wollt 500 Ohm Widerstände dazwischen hauen um den Strom auf maximal
10 mA zu senken, das kann ich mir also schenken?!?

Weißt du denn, was mit "DC Input Current (any one input): +/- 10 mA"
gemeint ist?

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Ich find die Angabe in meinem Datenblatt nicht; Kann mir auch nicht
erklären, was diese heissen soll.

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd4067b.pdf

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Im (von dir gelinkten) TI Datenblatt heißt es: "Multiplexer Switch
Input Current Capability: 25 mA" (zu lesen auf Seite 1 in der linken
"Characteristic"-Tabelle). Also müsste auch hier der Strom von 35 mA
(am Spannungsteiler) auf 25 mA reduziert werden?!?



Im Datenblatt von SGS-Thomson hingegen steht der oben zitierte Satz
(mit den +/- 10 mA)
http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=17Kt93zawQA...



im Datenblatt von Phillips
http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=17Kt93zawQA...
heißt es auf Seite 6 in der Ratings-Tabelle "DC switch current: 25
mA" und "DC switch diode current: 20 mA"

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Ach ja, der zitierte Satz im Datenblatt von SGS-Thomson steht übrigens
auf Seite 5 unter "absolute maximum rating"

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Im Datenblatt von Motorola

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15...

steht auf Seite 2 unter maximum ratings: "Switch Through Current +/-
25 mA"

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Ich kann mir nichtmal ansatzweise Vorstellen, wie der Strom, der durch
deinen Spannungsteiler fliesst, auch durch den A/D-Wandler fliessen
soll.

Vieleicht kannst du mal schematische deine Schaltung aufmalen?

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Meinst Du, daß gar nicht so viel Strom durch den Multiplexer fließen
würde, weil der ADC gar nicht soviel zieht? Demnach ist´s also
schnuppe, wie viel Strom durch den Spannungsteiler fließt, da der ADC
innerhalb der zulässigen Spannung gar nicht überlastet werden kann?

Ich stellte fest, daß 5k Potis geliefert wurden statt der bestellten
10k! Da ich auch Drehschalter verbaute und diese mit je 10k pro Pol
bestückte ist da jetzt ne Mischung verbaut. Derzeit sind´s 160 Ohm von
Ground nach +. Das entspricht nem Verbrauch von 31,25 mA, wie oben
schon jemand erwähnte. Durch Einbauen eines Vorwiderstands und durch
herabsetzen der Referenzspannung könnte ich den sinnlos verbratenen
Strom minimieren.

Habe ich also richtig verstanden, daß der Strom der durch die Potis
fließt so groß sein kann wie er will, solange die Maximalspannung der
ICs nicht übertroffen wird?

Die Schaltung ist übrigens Standard, da gibt´s nix aufzumalen: Potis
sind als parallele Spannungsteiler verlötet, von den Schleifern geht´s
an die 4067 Multiplexer und von den 4067-Multiplexer-Ausgängen an die
Multiplexer-Eingänge des ADC des AVR...

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Um genaueres sagen zu können, bräuchte ich mal ne grafische Darstellung
deiner Schaltung.

Autor: Rahul (Gast)
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Wieso interessiert dich überhaupt der Widerstand, wenn du deine Potis an
einen ADC hängen willst (hab jetzt nicht jeden Beitrag gelesen).
Der ADC misst Spannungen. Wenn deine Potis aufgrund ihrer
Parallelschaltung insgesamt einen Widerstand von 160Ohm produzieren,
dann hat der ADC damit keine Probleme, sondern deine Versorgung.

Da der ADC einen im Vergleich zum Poti und Analogschalter sehr hohen
Innenwiderstand hat, fliesst da nur ein sehr (sehr, sehr) geringer
Strom in den Eingang.

Wie Niels meint, solltest duu uns an einem Bild teilhaben lassen.

Gruß Rahul

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Hab es mal grob aufgemalt (siehe Anhang)

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Der Querstrom durch das Poti kann so groß sein, wie er will (so lange Du
das Poti nicht überlastest), das ist völlig egal! Der maximale Strom,
der in Deinen ADC bzw. Multiplexer reinfließt, wird einzig und allein
bestimmt durch

a) Ron des Multiplexers (irgendwas mit diesen 125 Ohm),

b) die Eingangsimpedanz des ADCs (muß im Datenblatt unter ADC
Characteristics stehen; beim Mega32 100 Megaohm) und

c) die maximale Spannung, die Du über das Poti an diesen Multiplexer
und an den ADC anlegst.

Die 125 Ohm vernachlässige ich mal für die Rechnung (sorry, war auf ner
Fachhochschule :-) und rechne mit 100 Megaohm. Um Deinen Multiplexer mit
20 mA Strom zu überlasten, müßtest Du am Poti eine Eingangsspannung von
2 Megavolt einstellen. Ich finde, mit so hohen Eingangsspannungen
solltest Du nicht arbeiten :-)) Ganz abgesehen davon, daß es dann mit
dem EVU Ärger gibt, wenn die ganze Stadt keinen Strom mehr hat...

Der Wert Delta-Ron between any two channels bezeichnet die Abweichung
zwischen den einzelnen Ron im Multiplexer. Heißt:

bei Delta-Ron = 20 Ohm bei Ron = 125 Ohm dürfen die Werte
von Ron bei den verschiedenen Kanälen zwischen 115 und 135 Ohm
schwanken. Also der niedrigste Ron (z.B. bei Kanal 4) darf 115 Ohm
betragen, der höchste (z.B. bei Kanal 2) darf 135 Ohm betragen. Das
bezeichnet der Wert Delta-Ron.

Ron spielt aber für Dich nur eine untergeordnete Rolle, da du derart
hochohmig abgreifst, daß der Spannungsabfall an Ron marginal ist. Bei
5V und rund 100 Megaohm Eingangswiderstand am ADC fällt am Multiplexer
an den 125 Ohm eine Spannung von ca. 6,25 µV ab. Viel Spaß beim Messen!
Bei 115 Ohm wären das 5,75 µV, bei 135 Ohm 6,75 µV.

Du kannst auch zum Testen den ADC völlig ohne Vorwiderstände an
irgendeine Spannung zwischen Vcc und GND knallen, ohne daß da was
passiert.

Alles klar?

Greetz
KMT

Autor: Bastian Schumacher (alisa_1387)
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Alles klar und vielen Dank!

Autor: Niels Huesken (monarch)
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Wie hoch war nochmal die Durchschlagsfestigkeit von Luft? :-)

Autor: Rahul (Gast)
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[OT]
@KMT: was sollte das EVU gegen 2MegaVolt haben?
Solange du keine 10MW zur Erzeugung dieser Spannung benötigst, ist das
denen doch ziemlich egal...Es kommt auf die Leistung an...
[/OT]

@Alisa:

Durch die Verschaltung des ADC-Eingangs mit dem Multiplexer entsteht
nichts anderes als ein Spannungsteiler, wobei der Eingangswiderstand
des ADC wesentlich höher als der Ron ist.
Diese Reihenschaltung liegt dann parallel zu einem Zweig des Potis.
Das kann man dann einen belasteten Spannungsteiler nennen.

Autor: Niels Huesken (monarch)
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3kV pro Millimeter. d.H. um 2MegaVolt führen zu können, ohne das Funken
spritzen, sollten die beiden Leiter mindestens 66cm  auseinander
liegen.....

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Auf jeden Fall: "Bei Die Arbeit Helme auf!!! Das is Vorschrift!!!"

Auf eine andere Sache möchte ich aber noch hinweisen:

Der Multiplexer hat verschiedene Kapazitäten verbaut, die dafür sorgen,
daß ein Wechsel der Kanäle nicht beliebig schnell gemacht werden kann.
Der Chip braucht immer eine gewisse Zeit, um den neuen Eingangswert an
seinem Ausgang auch sauber darstellen zu können. Hier heißt es:
Datenblatt beachten.  Ich weiß ja nicht, mit welcher Geschwindigkeit Du
die Potis abfragen willst...

Greetz
KMT

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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@Rahul: stimmt ja. Hatte ich gar nicht dran gedacht. Es kann ja nur dann
Spannung fließen, wenn auch Strom anliegt :-))

In diesem Sinne...
KMT

Autor: Rahul (Gast)
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in diesem Sinne...und aus der Steckdose kommt gleich Strom...

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