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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Digitalpoti-Schaltung an USB will nicht


Autor: F. V. (coors)
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Hi,

Ich versuche grade eine Schaltung zu bauen, mit der ich ueber USB einen 
Lastwiderstand von 0 Ohm (bzw. Wiper-Widerstand) bis auf 1 MOhm 
durchstellen kann um damit Solarzellen-Kennlinien (hier I-U-Kennlinien) 
zu vermessen.

Der gewaehlte Ansatz sind I2C-Digitalpotis, da diese hoffentlich bei 
kleinen Stroemen (microAmpere) Linear sind und gleich mit 256 Taps 
kommen. Verbaut habe ich AD5241 Potis in 10k und 1M. 
(http://www2.analog.com/en/digital-to-analog-conver...)

Oder gibt es da vielleicht direkt nen besseren Ansatz?

Ohne angeschlossene Solarzelle und PicoAmMeter funktioniert soweit auch 
alles gut, jedoch war ich engativ ueberrascht, als ich die Schaltung an 
Solarzellen/ner Batterie ausprobiert habe.

Ich konnte von der Batterie Kennlinien vermessen, die wie erwartet 
aussehen, jedoch wird das 10k Poti zwischendurch einfach heiss, so dass 
ich die Schaltung schnell disconnecten muss, um es nicht zu grillen. Ich 
kann keine Regelmaessigkeit oder nen konkreten Ausloeser erkennen.

Der Strom steigt dabei auf ca. 1.5 mA an (gemessen auf dem PicoAmMeter).

Ich vermute, ich sollte Schutzdioden verbaut haben, habe ich aber (noch) 
nicht, da ich nicht weiss wo.

Kann mir jemand helfen das Problem zu loesen? Vielen Dank!

Autor: F. V. (coors)
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Hier noch der Digitalteil, welcher ohne Solarzelle allerdings 
einwandfrei funktioniert.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Du solltest deine Solarzelle nicht so ganz ohne Massebezug da rein 
hängen. Diese Potis sind nicht einfach so im luftleeren Raum, sondern es 
darf von den Schleiferanschlüssen zur Versorgungsspannung nur eine 
bestimmte Potentialdifferenz auftreten. In deiner Schaltung hängt das 
picoA-Meter (was für eines?) mit der Solarzelle einfach so in der Luft.

Aber prinzipiell solltest du für deine Versuche eine Stromsenke aus 
Opamp und Mosfet/Transistor bauen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Es ist übrigens utopisch, zu meinen, mit einer Reihenschaltung aus 1M 
und 10k eine höhere Genauigkeit zu bekommen. Aus dem DB:
>... 10 kΩ, 100 kΩ, or 1MΩ has a 1% tolerance
Also hat das 10M Poti schon 10k Toleranz. Was willst du dann noch mit 
dem 10k-Poti? Das geht ja schon in der Toleranz vom 1M Poti unter.

Autor: F. V. (coors)
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Uff, hat jemand die vermutlich wertvolle Information in etwas kleineren 
Brocken, so dass sie ein Anfaenger auch verstehen kann? :)

Trotzdem danke, starte da mal meine Suche. Falls jemand aehnliche 
Projekte kennt, bitte nur her damit :)

Autor: F. V. (coors)
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Guter Punkt, danke :) Werde dann das ganze mal direkt ohne 10k probieren 
und gucken, ob es dann keine Probleme mehr gibt. Vielleicht mache ich 
das dann "schaltbar", so dass ich im Zweifelsfall waehlen kann welches 
ich benutzen moechte. Der Hintergrund war, dass manche Solarzellen 
leider so geringe Leistung zeigen, dass nen 1M Poti einfach schon zuviel 
ist.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Schleiferanschlüssen zur Versorgungsspannung nur eine
> bestimmte Potentialdifferenz auftreten.
Kurz: Leg den Minus-Pol der Solarzelle auf Masse.
(Wenn dein Strommessgerät das zulässt)

Autor: F. V. (coors)
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Vielen, vielen Dank Lothar!

Habe die Zeichnung mal aktualisiert...

Meinst du die USB-Masse tut es, oder hat es irgendwelche Vorteile das 
ganze direkt an nem geerdeten Tisch im Labor zu erden?

Wie finde ich denn am einfachsten raus, ob mein Messgeraet das zulaesst? 
Gibt es da irgendeine Kenngroesse oder einen Parameter, der mir das 
verraet? Ansonsten kann ich morgen gerne im Labor nachgucken, das Modell 
hab ich mir leider nicht aufgeschrieben.

Es ist auf jeden Fall ein Keithley aehnlich diesem hier (allerdings 
sieht das Frontpanel anders aus (vielleicht aelteres Modell?))

Model 2635A

http://www.keithley.com/products/currentvoltage/?mn=2635A

Brauche ich noch irgendwelche Schottky-Dioden, um das ganze am USB-Port 
abzusichern?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Masse
> Habe die Zeichnung mal aktualisiert...
Richtig, jetzt alles, was GND heißt miteinander verbinden, dann sind die 
Anschlüsse des Potis im richtigen (und im definierten) Bereich.

> Model 2635A
Das Gerät ist doch eine Elektronische Last.
Key Features and Benefits:
    * Combines a precision power supply, true current source, DMM, arbitrary 
      waveform generator, V or I pulse generator with measurement, 
      electronic load and trigger controller — all in one instrument
Kannst du nicht mit dem Gerät alleine deine Aufgabe lösen?

Autor: F. V. (coors)
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Das ging nicht. Da habe ich ja zuerst nachgeguckt, allerdings hatte das 
AmMeter kein variables load.

Model 6487
http://www.keithley.com/products/currentvoltage/?mn=6487

Ich glaube das hier ist es, gucke allerdings nachher im Labor nochmal 
genau nach.

Brauche ich noch irgendwelche Dioden oder irgendwas, oder sollte es das 
jetzt dann sein?

Vielen Dank soweit.

Autor: F. V. (coors)
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Positiv, es ist ein 6487. Was mir noch etwas unklar ist, ist dass ohne 
Potis auch ohne GND-Bezug gemessen wurde...

Werde da den entsprechenden Kollegen mal fragen, oder hat das schon 
alles seine Richtigkeit?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Was mir noch etwas unklar ist, ist dass ohne
> Potis auch ohne GND-Bezug gemessen wurde...
Ohne die Potis kannst du auch problemlos ohne GND-Bezug messen. Nur die 
Potis_selber brauchen diesen Bezug, damit die Potentialgrenzen aus dem 
DB eingehalten werden.
Kurz: Den GND-Bezug brauchst du wegen der Potis. Ohne Potis gehts auch 
ohne GND (dann definiert z.B. das Messegerät den Bezugspegel).

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