Widerstände schalten

OP #4241114
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Hallo,
ich habe hier ein eigentlich banales Problem, aber es scheint 
komplizierter zu werden.
Ich habe eine Maschine, die mit verschiedenen Werkzeugen benutzt werden 
kann. Um die Werkzeuge automatisch unterscheiden zu können, sind diese 
jeweils mit zwei Widerständen ausgestattet. Die Maschine misst nun die 
Widerstände (Messpanung irgendwo zwischen 10 und 20 V) und generiert 
daraus einen zweistelligen Hexcode. Jeder Widerstand ergibt also eine 
Hexziffer.
Nun möchte ich zu Servicezwecken alle möglichen Werkzeuge nachbilden 
können, es müssen also 2 x 16 Widerstände angeschaltet werden.
Zuerst dachte ich an banale Stufenschalter. Aber ganz abgesehen davon 
dass diese wohl recht klobig sein dürften, habe ich bisher noch keinen 
mit 16 Stellungen gefunden.
Dann dachte ich an Analogmultiplexer, aber die haben ja einen RdON von 
mindestens 30-40 Ohm, das ist zu hoch.
Relais fallen auch aus, die sind recht groß und an der Maschine ist ein 
starkes Magnetfeld.

Wie würdet ihr sowas schalten ? Über FET's ?

Greets
Karlheinz
#4241122
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Karlheinz D. schrieb:
> Zuerst dachte ich an banale Stufenschalter. Aber ganz abgesehen davon
> dass diese wohl recht klobig sein dürften, habe ich bisher noch keinen
> mit 16 Stellungen gefunden.

Weder klobig noch schwer beschaffbar
http://www.allelectronics.com/make-a-store/item/rs-162/miniature-16-position-rotary-switch/1.html
und BCD-Code erlaubt 16 Widerstandswerte mit nur 4 Widerständen.

(wahrscheinlich jammerst du jetzt, daß die dir zu klein sind, manche 
Leute müssen immer jammern...)
Gast #4241215
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Karlheinz D. schrieb:
> Nö, aber das ist ein Codierschalter. Was soll ich damit ?
> Wahrscheinlich jammerst Du jetzt weil Du die Anforderung nicht
> durchgelesen hast

Typisch deutsche Eiche mit Kartoffelkopf.
Genau der Prototyp, der für die schlechten Eigenschaften, die die Welt 
in uns Deutschen sieht, verantwortlich ist.
Viel zu direkt, unhöflich und patzig.
OP #4241217
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Bingo.
Und da die Maschine und die Werkzeuge bereits vorhanden sind, kann ich 
die Widerstände logischerweise nicht frei wählen.
Sonst hätte Michael Recht, da man vier Widerstände in 16 Kombinantionen 
schalten kann ergeben sich immer andere Widerstandswerte.
Aberr danach habe ich nicht gefragt
OP #4241227
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Das mit dem Umschalter wird zu aufwendig für die Servicetechniker.
Um es nochmal deutlicher zu machen, mal die Herstellerangaben über die 
Codierungen:

Code     Widerstandswert     Zulässiger Bereich
0            n.a.                  n.a.
1            147                132 - 162
2            273                256 - 291
3            422                402 - 444
4            601                577 - 627
5            820                790 - 853
6            1090               1056 - 1135
7            1450               1397 - 1500
8            1920               1849 - 1989
9            2570               2478 - 2680
A            3560               3412 - 3729
B            5200               4946 - 5511
C            8480               7930 - 9207
D            18300              16259 - 21493
E            n.a.               n.a.
F            n.a.               n.a.

OK, 13 Widerstände genügen genaugenommen, aber vielleicht gibts ja 
demnächste Erweiterungen .....
Gast #4241232
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Ab welcher Größe wird es "klobig"

Ich würde Reed-Relais (Größe DIL16) verwenden, zu jedem eine LED nach 
außen geführt mit Beschriftung für das Werkzeug.

Dazu noch ein normales Poti und einen µC.

Sollte mit etwas Aufwand in eine Zündholzschachtel passen, mit weniger 
Aufwand in eine Zigarettenschachtel.
#4241259
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Karlheinz D. schrieb:
> Uff, da hast Du Recht. Der Preis ist recht happig.
> Trotzdem Danke für deine Mühe, ich denke aber der Tip von Andreas ist
> sehr gut. Wenn ich die Widerstände in einer Matrix anordne, dann komme
> ich mit acht PhotoMOS Relais aus.

Na ja, wenn du deinen Stundensatz dagegenstellst!? Bis die PhotoMOS und 
die Widerstände auf einer Lochrasterplatte verdrahtet sind oder ab 
vielleicht 5 Stück eine Leiterplatte geroutet ist? Wird das billiger? 
Von der Reproduzierbarkeit oder Reparatur mal abgesehen: ich würde 
(wenn´s für die Firma ist) immer möglichst dicht am (nach-)kaufbaren 
Standard bleiben.
Gast #4241270
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Harald W. schrieb im Beitrag #4241248:
> Du willst also keine hexadezimal veränderbare Widerstände,
> sondern irgendwelche zufällig zusammengewürfelten Werte?

Wenn ich mir die Widerstandstabelle von Karlheinz anschaue, dann ist das 
weder konstant noch exponentiell. Also komme ich zu genau diesem Schluß. 
Der Hersteller hat Werte festgelegt.
Gast #4241283
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Karlheinz D. schrieb:
> Ich glaube nicht dass Reed-Relais in einem Magnetfeld von
> bis zu 3  T Stärke noch arbeiten

Da stellt sich die Frage nach der Anordnung. Muß die Umschalt-Mimik 
dicht bei der Maschine sein? Da geht doch bestimmt auch ein Kabel 
dazwischen. Und in 2m Entfernung sind doch bestimmt keine 3 Tesla mehr. 
Wäre das keine Möglichkeit?
Gast #4241442
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Karlheinz D. schrieb:
> Dann dachte ich an Analogmultiplexer, aber die haben ja einen RdON von
> mindestens 30-40 Ohm, das ist zu hoch.

Es gibt schon lange bessere. Z.B. ADG1406. Ca. 10 Euro/Stück. Aber wer 
was besonderes haben will der muss halt zahlen. Übrigens, zur Steuerung 
des Eingangs würde ich BCD-Kodierschalter verwenden :-)
Gast #4241453
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Karlheinz D. schrieb:
> Ne, sorry, das geht nicht. An der Maschine ist ein Display und Tasten.

Das wird immer wirrer - das Zeug tut bei 3 T?? TFT oder was?

Nachdem du meinen funktionierenden Vorschlag mit Drehschalter völlig 
ignoriert hast und auch sonst alle Vorschläge als unsinnig bezeichnest, 
bleiben nur 2 Möglichkeiten:

1. Du bist ein Troll der ganz primitiven Art.

2. Du hast von den Antworten praktisch nichts verstanden.

In keinem von beiden Fällen lohnt sich eine weitere Diskussion.

Georg
OP #4241657
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@Georg:
Ich habe deinen Vorschlag nicht ohnoriert, ich habe auf einen ähnlichen 
gesagt dass die Geschichte mit einem Umschalten der Ebenen nicht gerade 
bedienerfreundlich ist.
Und TFT-Displays arbeiten sehr wohl bei 3 T, das kannst Du an jedem 
Kernspintomographen sehen. Und ich habe die Antworten sehr wohl 
verstanden, aber da Du dich anscheinend nicht weiter hier beteiligen 
willst finde ich das ehrlich gesagt nicht schlecht.
Allerdings verstehe ich bei diesem Zitat icht so ganz was Du meinst:

>Das wird immer wirrer - das Zeug tut bei 3 T??
Irgendwie fehlt da was am Ende.

An die anderen erstmal vielen Dank für die vernünftigen Antworten ohne 
Stänkereien, die Angaben bezügl. PhotoMOS-Relais, OMA180 und MAX 4665 
ein sind schon die Lösung
#4241658
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Harald W. schrieb:
> Deshalb ist ein
> niedriger Widerstand garnicht so wichtig. Wichtig ist nur,
> das dieser Widerstand konstant ist.

Auf jeden Fall weniger als 15 Ohm, denn Karl-Heinz schrub:

1            147                132 - 162

Es ist aber auch egal, denn er hat ja die für ihn vernünftige Lösung 
gefunden:

Karlheinz D. schrieb:
> ....ich denke aber der Tip von Andreas ist
> sehr gut. Wenn ich die Widerstände in einer Matrix anordne, dann komme
> ich mit acht PhotoMOS Relais aus.

MfG Paul
Gast #4241666
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Geh mal einen Schritt zurück.

Willst du Widerstände umschalten oder der Maschine die Anwesenheit eines 
bestimmten Werkzeugs vorgaukeln?

Karlheinz D. schrieb:
> Die Maschine misst nun die
> Widerstände (Messpanung irgendwo zwischen 10 und 20 V)

Wie misst sie die? Konstantspannung dran und Strom messen, oder 
Konstantstrom durch und Spannungsabfall messen?

Evtl. kannst du mit µC/DAC, Opamp, FET einen Widerstand-Simulator bauen, 
der sich zwar nicht universell wie ein "echter" widerstand verhält, aber 
in genau dieser Mess-Situation so tut als ob.
Persönliche Seite #4241859
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Karlheinz D. schrieb:
> Wie würdet ihr sowas schalten ? Über FET's ?

Geht der Widerstandswert denn gegen Masse oder gegen den "Plus-Pol" oder 
wie?

Im ersten Fall wären doch einfach ein paar LogL-N-Fets für ein paar Cent 
nötig. ?!

Über einen Binär-Decoder (z.B. 2 x 74HC238) könntest Du dann sogar den 
"weder klobigen noch schwer beschaffbaren Codierschalter"^^ benutzen.
Gast #4241888
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Karlheinz D. schrieb:
> Die Anforderungen stehen oben

Sicher? Irgendwie fehlt da noch etwas ganz Grundlegendes.

Um irgendwelche elektronischen Schalter zu konzipieren und dabei den 
Schaltungsaufwand nicht künstlich in die Höhe zu treiben, ist es meist 
sehr nützlich, zu wissen, wie die Widerstände in der Messschaltung 
sitzen.
OP #4242064
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@Beobachter: Wie die Messchaltung des Herstellers aussieht weiß ich 
nicht. Ich will ja auch keine Widerstände messen.
Nochmal: Jedes Werkzeug hat zwei Widerstände eingebaut. Die Widerstände 
sind in Reihe geschaltet und jeder Anschluss auf eine Steckverbindung 
geführt (also 3 Leitungen). Die Maschine misst nun die Widerstandswerte, 
ob über Konstantstrom oder -spannung weiss ich nicht, ist mir auch 
relativ egal.
Jeder Widerstandswert entspricht nach Herstellerauslegung einer 
Hexziffer, wobei nur die Werte 1...D genutzt werden. Ich möchte nun 
einfach jedes möglich Werkzeug simulieren, d.h. ich muss zwei mal 
jeweils einen von 134 Widerständen an die Steckverbindung schalten.
Und dazu einen Widerstandssimulator zu bauen halte ich für zu aufwendig.
Die robusteste und einfachste Lösung ist sicherlich der 
Grayhill-Drehschalter. Eine elektronische Lösung bietet halt noch den 
Vorteil, dass ich das Ganze auch über einen µC ansteuern kann. Das hatte 
ich zwar bisher noch nciht vor, aber ich muss mal drüber nachdenken. 
Denn dadurch würden sich evtl. noch weitere nützliche Testmöglichkeiten 
ergeben.
Gast #4242156
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Karlheinz D. schrieb:
> Die Maschine misst nun die Widerstandswerte,
> ob über Konstantstrom oder -spannung weiss ich nicht, ist mir auch
> relativ egal.

Da ist dann schon eines deiner Probleme. Wenn du es wüsstest könntest 
du, je nach Messverfahren, eine einstellbare Konstantstrom- oder 
spannungsquelle bzw. Senke aufbauen. Schaltungen dazu gibt es wie Sand 
am Meer.

Mit der Quelle, und dem allseits beliebten U = R * I, auch bekannt als R 
= U / I und I = U / R, kannst du den Widerstand simulieren.

> Und dazu einen Widerstandssimulator zu bauen halte ich für zu aufwendig.

Ach so, was nicht sein darf das nicht sein kann.

Ich verstehe langsam warum dich die Leute einen Troll nennen. Du hörst 
nicht zu und lehnst alle Vorschläge ab, die nicht in dein beschränktes 
Weltbild passen, ob nun Widerstandssimulator, BCD-Kodierschalter an 
ADG1406, Opto-Relais oder geschaltete FETs, dem Herren ist nichts gut 
genug was er nicht versteht. Auf der anderen Seite hat unsere Glaskugel 
absolut perfekt zu sein und wir haben gefälligst bis ins Detail zu 
erraten was der feine Herr sich denkt aber nicht imstande ist 
auszudrücken.
Persönliche Seite #4242349
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Karlheinz D. schrieb:
> Die Maschine misst nun die Widerstandswerte,
> ob über Konstantstrom oder -spannung weiss ich nicht, ist mir auch
> relativ egal.
Karlheinz D. schrieb:
> … Messpanung irgendwo zwischen 10 und 20V …

Wenn Du keine Relais (Magnetfeld / teure PhotoMOS-Relais) willst, 
solltest Du schon schauen, wo und wie da was angeschlossen ist, damit Du 
per MOSFET, also Analogschalter oder High-/Low-Side-Schalter oder 
irgendwie sonst per kleinem und preiswerten Halbleiter arbeiten kannst.

Jay schrieb:
> Ich verstehe langsam warum dich die Leute einen Troll nennen.

wikipedia schreibt:
> Als Troll bezeichnet man im Netzjargon eine Person, welche Kommunikation
> im Internet fortwährend und auf destruktive Weise dadurch behindert, dass
> sie Beiträge verfasst, die sich auf die Provokation anderer Gesprächs-
> teilnehmer beschränken und keinen sachbezogenen und konstruktiven Beitrag
> zur Diskussion enthalten.

[ ] destruktive Weise?
[ ] Beschränkung der Beiträge auf Provokation anderer
    Gesprächsteilnehmer?
[ ] kein sachbezogener und konstruktiver Beitrag?

… wobei mich die Salami-Scheibchen-weisen Infos von Karlheinz auch 
ärgern, aber ich interpretiere keine Absicht hinein.
Persönliche Seite #4242384
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Karlheinz D. schrieb:
> Jedes Werkzeug hat zwei Widerstände eingebaut. Die Widerstände
> sind in Reihe geschaltet und jeder Anschluss auf eine Steckverbindung
> geführt (also 3 Leitungen). Die Maschine misst nun die Widerstandswerte,
> ob über Konstantstrom oder -spannung weiss ich nicht, ist mir auch
> relativ egal.

Mit dieser Info kann man schon sehr viel anfangen. Wenn da nur 3 
Anschlüsse dran sind, muss der Mittelpunkt zwischen den beiden Rs auf 
einem fixen Potential sein. Und dann kann man stinknormale 
Kleinsignal-FETs benutzen, kostet wenige Cent pro Stück.

Könntest du vielleicht einmal nachmessen, ob der Mittelpunkt der beiden 
Widerstände positiver oder negativer als die "Außenseiten" ist?
1
U1         Um          U2
2

3
|     R1    |    R2     |
4
'---|===|---'---|===|---'

U1 > Um & U2 > Um
Oder
U1 < Um & U2 < Um

Das wäre mal sehr interessant.


Jonathan
Gast #4244228
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Karlheinz D. schrieb:
> Die Maschine misst nun die Widerstandswerte,
> ob über Konstantstrom oder -spannung weiss ich nicht, ist mir auch
> relativ egal.

Dann bist du drauf angewiesen, mit ein paar simplen mechanischen 
Schaltern, ggf. mit Magnetbetätigung genau diese 
Widerstandskombinationen bereit zu stellen.

Bei ein bisschen mehr Wissen über das Messverfahren und ohne 
Gleichgültigkeit käme evtl. auch ein Switched-Capacity-Network als 
Widerstandssimulator in Frage. Guck dir mal an, wie bei einem MF10 die 
"Widerstände" für die Filter gesteuert werden. Die Anwendung dieses 
Verfahrens würde voraussetzen, dass das Widerstandsmessverfahren 
Zeitmittelung zuläßt.
#4244329
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Diese 2 Widerstände in Reihe sind Spannungsteiler. Mittels A/D wandlung 
werden 16 verschiedene Spannungen mit ausreichendem Störabstand in 
zugehörige digitale Werte generiert.
Rein theoretisch könntest du das mit einem Poti durchfahren. Eleganter 
wäre es aber einen kleinen Controller mit integriertem D/A - A/D Wandler 
und einer Anzeige des Hexwertes mit dem Poti zu verwenden, dann bist du 
nicht mehr "blind". Ein weiterer Vorteil, du könntest damit die 
Werkzeuge prüfen. Andere Möglichkeit mittels up/ down Taster. Als 
Controller bietet sich der Pic18f25k22 an, der hat alles on Board und 
ist mit 2,50€ sehr preiswert. Vielleicht gibts sowas auch von Atmel?
Natürlich gehts auch mit diskreten Widerständen und Tastern.
Gast #4244359
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Werner H. schrieb:
> Diese 2 Widerstände in Reihe sind Spannungsteiler. Mittels A/D wandlung
> werden 16 verschiedene Spannungen mit ausreichendem Störabstand in
> zugehörige digitale Werte generiert.

Bist du da sicher? Kennst du den Schaltplan dieser Maschine? Bis jetzt 
sah es ja so aus, als wenn die beiden Widerstände getrennt gemessen 
werden.

Da wird also an den äußeren Punkten der beiden Widerstände eine Spannung 
angelegt und dann lediglich die Spannung am Verbindungspunkt der beiden 
Widerstände gemessen?
Dann wäre das ganze ja super einfach!
Gast #4244370
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Werner H. schrieb:
> Mittels A/D wandlung werden 16 verschiedene Spannungen mit ausreichendem
> Störabstand in zugehörige digitale Werte generiert.

Bei Auswertung mit einem Spannungsteiler und AD-Wandlung würde man wohl 
kaum eine näherungsweise logarithmische Gewichtung der Werte wählen.

Vielleicht sollte man sich einfach mal ansehen, was an den Widerständen 
während der Messung in der Maschine passiert?

Oder doch die strohdoofe Hardcore-Version mit einer handvoll 
umschaltbarer Widerständen an einem mechanischen Drehschalter ;-)
Moderator #4245331
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Karlheinz D. schrieb:
> Nö, aber das ist ein Codierschalter. Was soll ich damit ?

So dumm ist die Idee gar nicht, man muss sie nur zu Ende denken.

Wählt man die richtigen vier Widerstände aus und schaltet noch einen
passenden fünften in Serie dazu, passt die Sache sogar sehr genau.
Leider ist der optimale Serienwiderstand negativ, weswegen man die
Schaltung nicht rein passiv aufbauen kann.

Im Anhang ist ein Lösungsansatz mit einem NIC zu sehen. Der Hexschalter
ist dabei mit vier B-Quellen, vier Schaltern und einer Steuerquelle (V3)
hingetrickst. Die Hexschalterstellung entspricht dabei dem ganzahligen
Anteil von V(CTRL)/Volt.

Die tatsächlich eingesetzten Widerstandswerte für R3 bis R7 dürfen von
den in der Schaltung angegebenen etwas abweichen, da ja auch für die
Gesamtwiderstände gewisse Abweichungen erlaubt sind. In E48 dürften
passende Werte zu finden sein, notfalls kann man sie auch jeweils aus
zwei E24-Werten zusammensetzen..

Der eingesetzte Opamp und dessen Spannungsversorgung müssen auf die
Spannungen und Ströme der der Maschinenschnittstelle abgestimmt werden.
Die in der Simulation angenommenen 20V mit 2kΩ Serienwiderstand sind als
Beispiel zu sehen. Die Dimensionierung der Widerstände R1 bis R7 ist
davon unabhängig.

Hier sind die vorgegebenen und die durch die Schaltung realisierten
Widerstandswerte einander gegenübergestellt:

1
———————————————————————————————————————————————————————
2
Code   Widerstandswert    Hexschalter-  Widerstandswert
3
      Soll    Min    Max    stellung    aus Simulation
4
———————————————————————————————————————————————————————
5
 1     147    132    162       13            147
6
 2     273    256    291       12            273
7
 3     422    402    444       11            422
8
 4     601    577    627       10            601
9
 5     820    790    853        9            818
10
 6    1090   1056   1135        8           1092
11
 7    1450   1397   1500        7           1448
12
 8    1920   1849   1989        6           1918
13
 9    2570   2478   2680        5           2573
14
10    3560   3412   3729        4           3557
15
11    5200   4946   5511        3           5198
16
12    8480   7930   9207        2           8488
17
13   18300  16259  21493        1          18303
18
———————————————————————————————————————————————————————
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