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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Automatisch Widerstandspaare finden


Autor: Gaspode (Gast)
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Hi,
gerade im Messinstrumenten / Audio Bereich brauch man ja oft 
Widerstände, die möglichst gleich sind, aber bei denen der exakte Wert 
nicht so wichtig ist.

Ich hab die bisher immer mit einer Wheatstone Brücke und einen 
Multimeter per Hand gematcht. Jetzt hatte ich aber die Idee das zu 
automatisieren.

Mein Ziel ist es ein Gerät zu haben, bei dem ich eine Reihe von 
Widerständen anschließen kann, und welches mir dann ausgibt welche 
beiden am besten zusammenpassen.

Als Aufbau hatte ich überlegt ein Paar bereits kalibrierter Widerstände 
als Referenzteil einer Wheatstone Brücke zu nutzen, und dann per 
Multiplexer die verschiedenen eingesetzen Widerstände paarweise mit der 
Referenz zu vergleichen. Den Unterschied würde ich per 
Instrumentenverstärker an einen Analogeingang von einen ATiny messen und 
pro Paar abspeichern.

Erste Frage:
Gibts sowas schon, oder gibts ne bessere Lösung?

Falls nicht fallen mir folgende Probleme auf:
- Müssen bei einer Wheatstone Bridge alle Widerstände in der gleichen 
Größenordnung liegen? Oder kann ich mit 2 genauen 10k Widerstände auch 
100k und 100 Ohm Paare finden?

- Ein Multiplexer hat ja einen Eigenwiderstand, gibt es Multiplexer, bei 
den der so gering oder so fix ist, das er sich nicht auswirkt? Wenn 
nicht was wär die Alternative?

- Was wäre die beste Möglichkeit die Wiederstände anzuschließen? Zur 
Zeit fallen mir Krokodilklemmen als beste Garantie ein, dass der Kontakt 
fest mit möglichst geringen Widerstand ist.

Ciao,
Gaspode

: Verschoben durch Admin
Autor: adfix (Gast)
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Ich würde es vielleicht so machen:

Ein PullUp Widerstand. Wert etwa so gross wie der Messwiderstand.
Dann beide Messwiderstände nach Masse schließen. Aber nicht direkt, 
sondern über einen Analogschalter. Du schaltest dann mit ca 1kHz 
zwischen beiden Widerständen um.

Sind die Widerstände leicht unterschiedlich, erhälst Du eine geringe 
Wechselspannung, die Du gut verstärken und darstellen kannst.

Bei gleichen Widerständen ensteht keine Wechselspannung.

Autor: Walter (Gast)
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bei einem Vergleich von nur jeweils 2 Widerständen muss man allerdings 
n! Vergleiche machen

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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In den meisten Faellen sollten doch 1% Widerstaende genuegen.

Autor: Gaspode (Gast)
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Ja,
mein Ziel war, das der ATiny automatisch die ganzen Vergleiche macht 
(evtl. auch intelligenter indem er die Abweichungen matcht).

Also:
Ich schließ so 10 Widerstände an das Gerät an, und danach zeigt der mir 
an das Widerstand 3 und 7 sind sich am nächsten sind.

Oder als Alternativ Modus, ich schließ einen als Referenz an und dann 9 
andere und krieg als Ausgabe das Widerstand 5 die Referenz am besten 
trifft. Damit könnte man sich dann immer weiter verfeinern.

Die Anzahl der Messungen wären ja nicht so schlimm, wenn ich das einfach 
anschalten kann, was anderes mache und nach 5 Minuten ein Ergebnis habe.

adfix: Deine Methode ist schön einfach und würde ja auch mit mehr als 2 
Widerständen gehen, aber dann bräuchte ich einen n-fach Schalter, der 
vom ATiny gesteuert werden kann.
Also einen Multiplexer oder etwas vergleichbares. Das geht solange ich 
sicher sein kann, dass der Widerstand von diesem Schalter für alle 
Ausgänge gleich ist. Was wäre dafür am besten geeignet?

Ciao,
Gaspode

Autor: Gaspode (Gast)
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Gleicher Tag:
Eigentlich schon, aber sagen wirs mal so: Ich bastel gern, bin ziemlich 
geizig und Perfektionist

Autor: Egon Spengler (Gast)
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Nix mit Bruecke. Alle Widerstaende einmessen, in Array packen (als 
struct mit ID-Nummer) und dann das Array sortieren, fertig.

Autor: Nosnibor (Gast)
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Es wäre schön, wenn man sich das physische paarweise Vergleichen sparen 
könnte, denn dann entfallen die Analogschalter mit ihrem störenden 
Innenwiderstand. Dazu wäre eine Schaltung nötig, die die Abweichung des 
Prüflings von einem Referenzwert verstärkt und an den Analogeingang des 
Prozessors bringt. Dann braucht man die Prüflinge nur noch nacheinander 
an die Schaltung zu klemmen und jeweils eine Messung auszulösen, wobei 
der Prozessor sich die Ergebnisse alle merken und am Ende der Serie dann 
die optimalen Paare suchen muß.
Gesucht ist also eine Schaltung (wahrscheinlich eine Abwandlung der 
Wheatstone-Brücke), die die Widerstandsabweichung (-1%...+1%) in eine 
Spannung (0...5V) umsetzt, damit der AD-Wandler aussagekräftige Zahlen 
liefert.

Autor: Jens G. (jensig)
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>an die Schaltung zu klemmen und jeweils eine Messung auszulösen, wobei
>der Prozessor sich die Ergebnisse alle merken und am Ende der Serie dann

Ja - und Du mußt die Dir Reihenfolge der einzelnen R's merken, damit Du 
das dann zu den vom µC gemerkten Werten zuordnen kannst.

Autor: Sascha W. (arno_nyhm)
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Zum Anschluss der Widerstände:
Wenn Du dich auf THT (bedrahtete) Widerstände beschränkst oder bereit 
bist SMD-Widerstände zum matchen auf eine Adapterplatine zu löten (ohne 
weiteres bekommt man sie ja auch nicht in die Mäuler der Krokoklemmen), 
wäre ein klassischer Textool-Sockel wohl die beste Möglichkeit, gleich 
eine ganze Reihe von Widerständen zuverlässig zu kontaktieren.

Soeinen hier meine ich:
http://de.academic.ru/pictures/dewiki/84/Textoolfa...

Zur Anzeige der Resultate:
Mir schwebt vor, eine Position im Textool-Sockel als Referenz anzusehen; 
für jede Position im Sockel gibt es eine LED, zusätzlich ein 
Analoginstrument oder gar ein Display (7-Segment oder auch ein LCD) - 
zur Anzeige der Abweichung (prozentual/relativ und/oder absolut) sowie 
einen Taster zum Durchschalten der Prüflinge, evtl. eine weitere Anzeige 
für die Aktuelle Position.
Nachdem alle Widerstände ausgemessen sind, wird derjenige mit einem 
Aufleuchten der jeweiligen LED markiert, der dem Referenzwiderstand am 
nähesten kommt, gleichzeitig wird die Abweichung angezeigt.
Durch einen Tastendruck wählt man den zweitbesten Treffer an, usw...

Ist natürlich nur als grobe Idee einer möglichen Umsetzung anzusehen, 
ohne ein Eingehen auf die Details - ich sehe es aber als einen einfach 
zu realisierenden und doch sehr gut ausbaubaren, sowie praktisch 
handzuhabenden Ansatz.

Autor: lol (Gast)
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> SMD-Widerstände zum matchen auf eine Adapterplatine zu löten

Dafür gibt es SMD-Messpinzetten  :-)

In Verbindung mit einem guten™ Multimeter hat man[n] da fix
mal einige Hundert in Quartile sortiert.

Autor: gasst (Gast)
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Also ich persönlich hätte da momentan zwar keine Verwendung für, aber 
die Idee finde ich sehr gut!

Konstantstromquelle an die einzelnen Widerstände durchschalten und dann 
gemultiplext den Spannungsabfall an den Widerständen mit dem ADC 
einlesen.

Und dann lässt du alle nacheinander vermessen - ne Referenz brauchste ja 
eigentlich garnicht, wenn er dir danach sagt, welche zwei am besten 
zusammen passen. Und dann machste dir irgendwie ne Anordnung auf ner 
Platine mit mehreren Steckpltäzen, unter denen jeweils noch ne LED sitzt 
und dann leuchten halt zwei entsprechend.

Nur der Innenwiderstand vom Schalter muss halt auch in jedem Kanal 
gleich sein.

Autor: mhh (Gast)
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gasst schrieb:
> Nur der Innenwiderstand vom Schalter muss halt auch in jedem Kanal
> gleich sein.

Wenn man direkt über den Widerstand misst eigentlich nicht bei 
Verwendung einer KSQ.

Autor: gasst (Gast)
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mhh schrieb:
> Wenn man direkt über den Widerstand misst eigentlich nicht bei
> Verwendung einer KSQ.

Klar, hast recht! Völlig egal!

Autor: Ulrich (Gast)
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Einen Vergleichswiderstand sollte man schon haben. Das Nachmessen lohnt 
sich ja nur für den Bereich unter etwa 1%.  Per fiegendem Aufbau, 
aufschreiben per Bleistift, und mit einem Trafo für eine gut symetrische 
Spannung hab ich das auch schon mal gemacht. Aufzulösen waren 
Unterschiede bis unter 0.1 Ohm, bei Widerständen von rund 10 K. Man 
sieht da schon den TK, wenn man die Widerstände beim reinstecken in der 
Hand hatte.

Der Ref. Widerstand ist nur für den Meßbereich, die eigentlich zu 
vergleichenden Widerstände werden nacheinander in den selben Steckplatz 
gesteckt. Bei mit war der "Steckplatz" ein alter Steckverbinder ähnlich 
SubD , nur mit relativ guten kontakten.

Wenn man das ganzer noch automatisieren will, könnte einem der µC dann 
anzeigen welche der Widerstände zusammen passen, vermutlich per LCD 
Modul. Alle zu messende Widerstände nacheinander in den selben Sockel 
spart einem den Umschalter.

Bei Widerständen aus der selben Charge, fortlaufend vom Band sind 
Unterschiede normalerweise auch so schon sehr klein. Vor allem hat kann 
man da auch damit rechenen das der TK ziehmlich gleich ist.

Autor: High Performer (Gast)
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>Nix mit Bruecke. Alle Widerstaende einmessen, in Array packen (als
>struct mit ID-Nummer) und dann das Array sortieren, fertig.

Schöne Idee. Gefällt mir :-)

Ausführung:

Ersten R anklemmen, Taste drücken, zweiten R anklemmen, Taste drücken.
Nach dem letzten R die Auswertetaste drücken. einziges Problem: wie die 
Paare ausgeben? Im einfachsten Fall n LEDs, und bei jedem Tastendruck 
leuchtet das nächste Paar.

Autor: arno nyhm (Gast)
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Nebst der Möglichkeit Widerstände zu matchen, kann man natürlich auch 
direkt entsprechend eng tollerierte Typen nutzen - 0.1% sind ja weit 
verbreitet und preiswert, darüber hinaus habe ich z.B. die TN-Serie von 
Caddoc schon verbaut, die sind mit ~8EUR/Stk. auch noch recht günstig, 
wobei sich die Leute von Caddoc als sehr nett erwiesen und mir (nicht 
zuletzt wohl, da es sich um ein nichtkommerzielles F-Projekt handelte) 
etliche Widerstände als Samples, kostenlos, zur Verfügung stellten.
http://ams.de/de/en/file/download/t/download/id/678/
Für eine Erweiterung wurden später wesentlich mehr Widerstände benötigt, 
da ich diese nicht erbetteln wollte, habe ich vergleichbare, 
'bestellbare' Typen gesucht und noch enger tolerierte gefunden: Die 
S-Serie von Vishay (http://www.farnell.com/datasheets/418968.pdf) mit 
erstaunlichen 0.005% min. Toleranz - von welcher einige Werte bei 
Farnell erhältlich sind. Preis: ~20EUR (? - auch vom Widerstandswert 
abhängig).

Von Vishay gibt es auch eine Serie ineteressanter Spannungsteiler (Zwei 
Widerstände in Serie mit Mittelanzapfung herausgeführ - im 3-Pin SOT-23 
Gehäuse), sie sind recht günstig (~3EUR/Stk.) und mit 0.05% rel. 
Toleranz spezifiziert (Achtung - nicht absolute Toleranz!), zum Aufbau 
von z.B. Verstärkungseinstellenden-Rückkopplungen in 
Operationsverstärker-Schaltungen oder eben direkt als Spannungsteiler 
für Referenzsspannungen, Messsignalen, ... hervorragend geeigent.
Die Serie heißt 'MPM' - Farnell hat(te?) einige gebräuchliche Werte im 
Lieferprogramm.

Autor: arno nyhm (Gast)
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...vergessen zu erwähnen:

Ich schreibe das hauptsächlich, weil ich bezüglich der 
Temperaturkoeffizienten 'normaler', gematchter Widerstände schlechte 
Erfahrungen gemacht habe, da neigen super justierte Schaltungen schnell 
mal dazu, aufgrund der Temperatur, auch selbsterwärmung, 'wegzulaufen'. 
Die super-präzisen Widerstände besitzen idr. passend geringe 
Temperaturkoeffizienten, wenn man aber die Grenzen der Präzision 
ausloten will/muss (eben bis runter auf's thermische Rauschen) ist eine 
Temperaturstabilisierung der Schaltung unumgänglich - so meine 
Erfahrungen.

Autor: Gaspode (Gast)
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Angehängte Dateien:

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Ich bin heute mal wieder auf das Thema gekommen und hab mir die 
Schaltung im Anhang zusammengebastelt.

Das Ganze ist auf einem Arduino aufgebaut, weil ich das schnell 
prototypen wollte und der gerade rumlag. Sollte aber mit jeden 
beliebigen µc funktionieren, solange der genug Pins mit abschaltbaren 
Pullups hat.

Die Funktionsweise ist wie folgt:

Jeder Widerstand ist mit einem Ende an einen der IO Ports angeschlossen, 
die anderen Enden sind alle verbunden.

Anfangs ist jeder Port auf input mit abgeschalteten pull up geschaltet, 
um den quasi als "unverbunden" zu setzten.
Jetzt kann ich zwei beliebige Wiederstände als Spannungsteiler schalten, 
und die Spannung messen.
Da die Spannungsunterschiede sehr gering sind, wird das über den 
Instrumentenverstärker AD623 mit einer ungefähren Spannung von 1/2 Vcc 
verglichen.

Ich laufe jetzt über alle Widerstandspaare und messe den Ausgang des 
Verstärkers für beide Stromrichtungen (pin 1 High, pin 2 Low, sowie pin 
1 Low, pin 2 High).

Das Widerstandspaar bei den der Unterschied zwischen beiden Richtungen 
am geringsten ist, liegt am dichtesten beisammen.

Vorteile:
+ Ich brauch keinerlei vorkalibrierte Widerstandspaare als Referenz
+ Schnell zu basteln (2 Stunden Hardware + Software)
+ Ich hab alle Teile hier
+ Sollte eine Genauigkeit > 0.1 % liefern

Nachteile:
- Durch den Verstärker und das Ungenaue Referenzpaar R2,R3 hab ich keine 
wirkliche Ahnung mehr, wie genau ich bin. Ich weiss nur, dass ich bei 
hier liegenden Widerständen mit 0.1% noch Unterschiede messen kann
- Geht nicht mit Widerständen < 75 Ohm, da sonst der Strom zuviel wird 
für die Pins
- Ich kann nur noch Widerstände untereinander vergleichen, ich kann 
keine Aussage mehr treffen, welchen Wert die genau haben.

Autor: Lupin (Gast)
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findet die schaltung denn zuverlässig immer das richtige paar?
Hast du mal ein paar ermittelt und dann die widerstände umgesteckt? 
werden dann noch die gleichen gefunden?

Autor: Brainrouting (Gast)
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Hallo Gaspode.

> Gleicher Tag:
> Eigentlich schon, aber sagen wirs mal so: Ich bastel gern, bin ziemlich
> geizig und Perfektionist

Nicht nur das. :-)

> gerade im Messinstrumenten / Audio Bereich brauch man ja oft
> Widerstände, die möglichst gleich sind, aber bei denen der exakte Wert
> nicht so wichtig ist.

"Audio Bereich" ist das Stichwort. Am Ende könntest Du auch audiophil 
sein, d.h. ein "Goldöhrchen" mit Drall zur Esoterik. Dein Hang zur 
Perfektion könnte gnostischer Art sein. ;-)

Das gelegentlich auch für andere Messungen sehr eng tolerierte 
Widerstände benötigt werden, steht ausser Frage.
Allerdings müssen dann meist nicht nur die absoluten ohmschen Werte bei 
konstanter Temperatur zusammenpassen, sondern auch die allgemeinen 
Impedanzen bei unterschiedlichen Temperaturen. Und das oft auch noch 
dynamisch, d.h. wärend der Temperaturänderung.

Brainrouting, heute seinem narzistischen Besserwissertrieb freien Lauf 
lassend.

Autor: oszi40 (Gast)
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Was nützen atomgenaue Meßverfahren, wenn der TK wegläuft oder 
Kontaktprobleme.

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