Spannungssignal umwandeln

Hallo,
warum schreibst du nicht konkret, um was es geht.
Noch besser sind Links auf Datenblätter  oder Betriebsanleitungen.

> Sven B. schrieb:
> Wie bekomme ich das Ganze ohne Spannungsverlust zusammen?
> Am Steuergerät müssen alle 3 Anschlüsse belastet werden, da es sonst
> eine Fehlermeldung ausgibt.
Die Belegung "gnd - Steuereingang - +Ub" deutet schon auf einen 
Spannungeingang hin, der eigentlich problemlos durch eine externe 
Steuerspannung zwischen "gnd - Steuereingang" ersetzt werden könnte.

Warum jetzt alle Anschlüsse belastet sein müssen, ist unklar.
Bist du sicher, das es so sein muß?
Falls ja, dann belaste eben "+Ub" gegen "gnd" auch mit einem Widerstand 
in Größe des Poti-Nennwertes.

Einige Sachen sind dabei zu prüfen
"gnd" am Steuergerät muß gleich gnd am uC sein.
Falls es da unterschiedliche Potentiale gibt, muß eine Seite 
Potentialfrei gemacht werden (galvanische Trennung der Stromversorgung).

Am Steuereingang kann du das PWM-Signal legen, aber nicht direkt, 
sondern besser über einen Tiefpass, so dass die PWM zu einer 
Gleichspannung wird.
Gruß Öletronika

Hallo zusammen,

erst einmal vielen Dank für die schnellen, hilfreichen Antworten!
Es geht hier in meinem Fall um ein Steuergerät meines Motorrads.
Das Poti ist der Drosselklappensensor.
Das Arduinoboard soll erst einmal provisorisch dazwischen geschaltet 
werden, Stichwort Leistungssteigerung.

Der Vorschlag mit dem digitalen Widerstand hat mir gut gefallen.
Die Frage ist nur, wie ich mein Programm auf dem Arduinoboard anpasse 
(SPI)...
Momentan habe ich es so programmiert, dass eine Spannung ausgegeben 
wird.
Ist hier jemand im Thema?


Grüße
Yammi

Hi

Welchen Wert hat das Poti, hast Du ein gleichwertiges Digi-Poti bereits 
irgendwo ausgegraben und wenn Ja, wird Dieses per I2C oder SPI 
angesprochen?
Dann gibst Du statt des PWM-Wertes (wohl eine Zahl 0-255 oder 0-1023) 
einen Wert an das Digi-Poti und Dieses verstellt den eigenen Widerstand 
wieder so, wie Du das gerne hättest.
Netter Nebeneffekt: das Digi-Poti hat sogar direkt 3 Anschlüsse, da 
bekommt die Steuerbox gar nicht mit, daß Da nun 'wer anders' werkelt.
(zumindest waren bei meinen Suchen die Digi-Potis immer mit 3 Kontakten 
herausgeführt)

MfG

Hi Patrick,

das Poti hat einen Wert von 5kOhm, das Programm für den Arduino ist 
bereits fertig und gibt am Ausgang die gewünschte Spannung aus,
allerdings als PWM-Signal (256 Schritte).
Das heißt mein Programm müsste noch auf serielle Ausgabe angepasst 
werden.
Habe mir jetzt eine fertige DigiPoti-Platine bestellt, warte noch auf 
die
Lieferung. Die Platine ist mit einem X9C103S bestückt, nicht flüchtiger 
Speicher.
Ich hoffe der passt.

Ich würde mich freuen, wenn mir jemand bei der Anpassung meines 
Programms behilflich sein könnte, da ich im Programmieren blutiger 
Anfänger bin.

Viele Grüße
Yammi

Sven B. schrieb:
> Die Platine ist mit einem X9C103S bestückt, nicht flüchtiger
> Speicher.
> Ich hoffe der passt.

Naja, so wirklich ideal ist dieses Teil nicht.
Du kannst den Wiper nicht direkt auf einen Wert setzen, sondern musst 
Einzelpulse für Up/Down erzeugen.
D.h. beim Start muss das Poti erstmal ganz an einen Anschlag gefahren 
werden, und von da an sind nur relative Bewegungen möglich.
Das birgt aber auch das Risiko, dass der Potiwert vom gewünschten Wert 
abweicht, wenn mal einzelne Pulse verloren gehen oder durch Störungen 
Pulse erzeugt werden (am Motorrad recht wahrscheinlich).

Ein Bauteil mit I2C oder besser SPI Schnittstelle wäre hier besser 
geeignet.

Ok, habe ich nicht drauf geachtet.
Werde mir dann ein DigiPoti mit SPI-Schnittstelle besorgen.

Hat jemand eine Idee für die erforderliche Programmänderung?

Gruß
Yammi

Hi

Das hängt dann vom Poti ab.
Deine Eingangsgröße bleibt ja so, wie Sie bereits ist.
Und dieser Wert wird dann auch nur auf's Poti angepasst und zu Diesem 
geschickt.
Wenn das Poti statt 0-1023 0-255 haben möchte, reichte :4 (2x rechts 
shiften) oder eben die Umrechnung per map.
Du wirst wohl Deinen PWM-Wert so beibehalten können, nur dann nicht als 
PWM, sondern als Wert ins Digi-Poti.

MfG

So, habe den AD5160 ausgewählt, sollte passen.
Er hat einen Clock-Pin, einen SDI-Pin und einen CS-Pin (neg.).

Ich vermute, dass ich nun den gewünschten Wert, der über analogwrite 
ausgegeben werden soll, in ein serielles Datenwort umwandeln muss?!

Muss ich die Frequenz des Potis auf die Frequenz des Arduinos anpassen?

Fragen über Fragen...


Gruß
Yammi

Danke, Joe F. für die Antwort.

Packe ich die Anweisungen ins Setup?

Nein. Du willst ja dein Potentiometer nicht nur einmal einstellen.

So, ich habe mein Programm nochmal erweitert.
 An das Board wird nun ein Digitales Poti vom Typ MCP4131 mit 5k zum 
Einsatz.
 Ich habe die Pins folgendermaßen verbunden:
 CS neg. an Pin A10
 SCK an Pin A13
 SDI an Pin A11

1

#include"SPI.h"

2

 int slaveSelectPin=10;

3

 int analogInPin = A0;  // Poti

4

 int analogOutPin = 9;  // PWM

5

6

 int sensorValue = 0;   // Bereich der Eingangsspannung

7

 int outputValue = 0;   // Bereich der Ausgangsspannung

8

9

 void setup() {

10

 pinMode(slaveSelectPin, OUTPUT);

11

 }

12

13

 void loop()

14

 {

15

    sensorValue = analogRead(analogInPin); // Einlesen der Eingangsspannung

16

    if (sensorValue < 368) // Abfrage, ob die eingelesene Spannung < 1,8V ist

17

    { 

18

    outputValue=map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255  ); //Falls ja,rechne die eingelesene Spannung um

19

    }

20

    else 

21

    {

22

       outputValue= 25;  // Gebe 0,5V am Ausgang aus

23

    }                    

24

    analogWrite(analogOutPin, outputValue);  // Gebe die Spannung am Ausgang aus

25

    SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

26

    digitalWrite(slaveSelectPin, 0);

27

    SPI.transfer(outputValue);

28

    digitalWrite(slaveSelectPin, 1),

29

    SPI.endTransaction();

30

 }

Leider gibt das Poti ständig 5k aus; keine Reaktion...
Hat jemand eine Idee?

Sven B. schrieb:
>     digitalWrite(slaveSelectPin, 1),
>     SPI.endTransaction();

Versuche mal slaveSelect nach endTransaction() auf high zu setzen, also

SPI.endTransaction();
digitalWrite(slaveSelectPin, 1),

Schade, funktioniert leider auch nicht.
Habe auch noch einmal die Verdrahtung kontrolliert, alles soweit in 
Ordnung...

Weiß jetzt irgendwie nicht mehr weiter

Du gibst den erwarteten Wert ja auch parallel an einem PWM Pin aus.
Stimmt denn da die Spannung mit der Potistellung überein?

Wie sieht die Beschaltung des Digitalpotis genau aus?

Hast du ein (Speicher-)Oszi mit dem du die SPI Signal mal mitschneiden 
könntest (CS & CLK, MOSI & CLK)?

Die Spannung stimmt 100% überein, die Ausgabe eines Spannungssignals 
hatte ich zuerst programmiert. Anschließend die Ausgabe per SPI 
zugefügt.

Zur Beschaltung:

1= CSneg.
2= SCK
3= SDI/SDO
4= Vss
8= Vdd
8= POB
9= POW
10=POA

Leider steht mir kein Speicherossi zur Verfügung.

Achso, ich hatte irgendwie noch gedacht, es geht um ein AD5160.
Das MCP4131 benötigt eine geringfügig andere Software-Ansteuerung.

Allerdings kann es sich bei der Pinbelegung nicht um ein MCP4131 
handeln.
Ist es ein MCP4241 oder ..51 oder ..61?

Oh, sorry, hatte ich vergessen zu erwähnen...hatte mich für einen 
anderen IC entschieden...
Also, es ist ein MCP4131-502E/SN linear flüchtig SOI

Das 4131 hat aber doch nur 8 Pins...!!!???

Anbei die Pinbelegung

Ja, aber dann kannst du es ja wohl kaum so:

Sven B. schrieb:
> 1= CSneg.
> 2= SCK
> 3= SDI/SDO
> 4= Vss
> 8= Vdd
> 8= POB
> 9= POW
> 10=POA

angeschlossen haben.

Wie auch immer.
Dir ist bewusst, dass ein digitales "Potentiometer" nicht potentialfrei 
von seiner Versorgungsspannung betrieben werden kann?

D.h. eines der Enden P0A oder P0B musst du auf GND legen, und am anderen 
Ende (oder am Wiper) darf keine höhere Spannung als Vdd angelegt werden.

Auch müssen GND vom Arduino und dem Steuergerät zusammengelegt werden.

Der folgende Code sollte das Poti korrekt ansteuern:

1

#include "SPI.h"

2

3

int slaveSelectPin = 10;

4

int analogInPin    = A0; // potentiometer

5

int analogOutPin   = 9;  // PWM

6

7

int sensorValue = 0;

8

int pwmValue    = 0;

9

int potValue    = 0;

10

11

void setup() 

12

{

13

    pinMode(slaveSelectPin, OUTPUT);

14

}

15

16

void loop()

17

{

18

    sensorValue = analogRead(analogInPin);

19

20

    // limit input value

21

    if (sensorValue > 368) // = 1.8V

22

      sensorValue = 368;  

23

24

    pwmValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255);

25

    potValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 128);

26

27

    analogWrite(analogOutPin, pwmValue);

28

29

    SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

30

    digitalWrite(slaveSelectPin, 0);

31

    SPI.transfer(0x00); 

32

    SPI.transfer(potValue);

33

    digitalWrite(slaveSelectPin, 1),

34

    SPI.endTransaction(); 

35

36

    delay(1);

37

}

Danke, Joe F. für den Sketch.

habs mal hochgeladen; leider keine Änderung, ich habe am Potiausgang ein 
Messgerät angeschlossen, der Wert bleibt fest bei 5k bzw. 2,5k, je nach
Anschluss des Messgeräts.

Vielleicht sollte ich mir mal ein neues DigiPoti bestellen...?

Allerdings wir die Spannung jetzt nur noch bis 1,8V ausgegeben, ohne den 
Rücksprung auf fest 0,5V.

Schade, ich bin davon ausgegangen, dass ich durch ein DigiPoti eine 
Potenzialtrennung erhalte.
Das Steuergerät arbeitet allerdings auch mit 5V, somit sollte die 
Verbindung der "GNDs" kein Problem darstellen.

Sven B. schrieb:
> habs mal hochgeladen; leider keine Änderung, ich habe am Potiausgang ein
> Messgerät angeschlossen, der Wert bleibt fest bei 5k bzw. 2,5k, je nach
> Anschluss des Messgeräts.

Das Messgerät ist ein Multimeter?

Auch bei Messungen mit dem Multimeter muss ein Ende des Potentiometers 
immer mit GND verbunden sein, sonst kann das Digital-"Potentiometer" 
nicht funktionieren. Und das schwarze Messkabel des Multimeters geht 
dann auch an GND.

Mache mal bitte eine Zeichnung, wie du alles genau verschaltet hast.
Stromversorgung, Arduino, Digitalpotentiometer, Messgerät.

> Vielleicht sollte ich mir mal ein neues DigiPoti bestellen...?

Gleich 2 zu bestellen wäre vermutlich kein Fehler gewesen ;-)

> Allerdings wir die Spannung jetzt nur noch bis 1,8V ausgegeben, ohne den
> Rücksprung auf fest 0,5V.

Ja, mein Fehler.

Ersetze

1

    // limit input value

2

    if (sensorValue > 368) // = 1.8V

3

      sensorValue = 368;

durch

1

    if (sensorValue > 368) // > 1.8V?

2

      sensorValue = 102;   // 0.5V

Nachtrag:
Du könntest statt den Widerstand mit einem Messgerät zu messen auch das 
Digitalpotentiometer erstmal als Spannungsteiler verwenden.

Verbinde
P0A mit GND
P0B mit +5V

und miss dann die Spannung zwischen P0W und GND.

So, vorab schon mal die Zeichnung, so wie ich es mir vorgestellt hatte.
Die Änderung des Sketches werde ich heute Abend ausprobieren.

Sven B. schrieb:
> So, vorab schon mal die Zeichnung, so wie ich es mir vorgestellt hatte.

Da fehlt noch die Verbindung zwischen GND vom Arduino/MC4131 und GND der 
Motorsteuerung!

Dietrich L. schrieb:
> Da fehlt noch die Verbindung zwischen GND vom Arduino/MC4131 und GND der
> Motorsteuerung!

Genau, denn die "Standardverkabelung" fällt ja weg.

Und diese GND Verbindung muss auch zum Testen hergestellt werden (s. 
Anhang, dicke schwarze Leitung).

Baue mal auch noch einen Serienwiderstand in die SDI/SDO Leitung rein.
Dieses schmutzige Teil "multiplext" die SDI Leitung auf eine sehr 
unkonventionelle Weise, und treibt zeitweise von der MCP4131 Seite gegen 
MOSI.

Ein 2.2K Widerstand begrenzt den Strom in diesem Fall auf unschädliche 
2mA.

Vielen Dank erstmal für die Vorschläge.
Habe die Masseverbindung hergestellt, einen 2,2k Widerstand habe ich 
erst morgen zur Hand.

Ich messe zwischen POW und GND 2,5V fest, leider noch keine Änderung...

Ich glaub ich geb`s auf...Widerstand besorgt, immer noch keine Änderung.
Werde mir wohl einen neues DigiPoti besorgen.
Falls noch jemand eine Idee hat, immer gerne!

Es gibt halt sehr, sehr viele möglich Fehlerquellen.
Von schlichtem "falsch angeschlossen", bis Digipot kaputt.

Gut wäre, du könntest dir irgendwie mal ein Oszilloskop besorgen.

Ansonsten, probiere doch mal aus das Digitalpotentiometer als 
Spannungsteiler zu benutzen (P0A an GND, P0B an +5V), und miss die 
Spannung am Schleifer mit einem Voltmeter.

Ausserdem wäre ein 100nF Kondensator zwischen dem Vdd und dem Vss Pin 
direkt am MCP4131 sehr zu empfehlen.

Vielleicht ist auch die Bitrate mit 1 MHz zu hoch für deinen Aufbau.
Probiere es mal 10 KHz:

1

SPI.beginTransaction(SPISettings(10000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

2

                                 ^^^^^

Wenn du ein neues Digitalpotentiometer kaufst, nimm besser eines, bei 
dem DIN und DOUT auf getrennten Pins liegen (MCP4231).
Dann könnte man auch per Software das Potentiometer auslesen - hilft 
beim Debuggen.

Hallo Joe,
danke für die Unterstützung.
Der Spannungsteiler teilt zwar, aber genau in der Mitte und da bleibt er 
auch.
Frequenzänderung ändert auch nichts daran.
Werde mir die vorgeschlagenen Bauteile erst einmal beschaffen und einen 
neuen Versuch starten.
Werde das Ergebnis dann zu gegebener Zeit bekannt geben.

Grüße
Sven

Warum meinen eigentlich immer alle fuer sowas ein Digitalpoti benutzen 
zu muessen?

Das Drosselklappenpoti erzeugt ja schon eine sich veraenderdende 
Spannung. Also hat das Steuergeraet einen Spannungseingang. Da kann man 
doch wunderbar eine Digital nach Analogwandlung per PWM machen wie er es 
am Anfang auch hatte. Also PWM vom Controller dann eine RC-Tiefpass 
hinterher damit man eine Analoge Spannung erhaelt. Dann noch einen 
Buffer mit einem OP damit die auch belastbar ist und dann ab damit ins 
Steuergeraet. Das das Steuergeraet meckert wenn es kein Poti sieht ist 
doch simpelst mittels Belastungwiderstand von rund 5 KOhm zu loesen 
zwischen den beiden Kontakten wo die Potischleifbahn angeschlossen wird.


                            |-----+
PWM -------R------+---------+ +   |
                  |         |     +--+-----Steuergeraet Schleifereingang
                  C      +--+ -   |  |
                  |      |  |-----|  |  +-- Steuergeraet Schleifbahn
                  GND    |           |  |
                         |-----------+  5KOhm
                                        |
                                        +-- Steuergeraet Schleifbahn
                                        |
                                        GND

Hallo Helmut,

vielen Dank,
je einfacher, desto besser. Das war ja auch mein ursprünglicher Plan. 
Hatte mir erhofft, dass ich durch das DigPoti eine Potentialtrennung 
erreiche. Wurde hier aber eines besseren belehrt.

Könntest Du (Ihr) mir denn bei der Auslegung des RC-Glieds und der 
Auswahl eines OPs behilflich sein?

Würde gerne einen Spannungsabfall durch das RC-Glied weitestgehend 
vermeiden, da ja die Ausgangsspannung bis 1,8V 1:1 zur Eingangsspannung 
ausgegeben werden soll. Den Rest (0,5V) kann ich ja übers Programm 
anpassen.


Gruß
Sven

Ein Vorteil des Digitalpotentiomters ist: es reagiert schnell und 
liefert eine saubere Ausgangsspannung.

Bei PWM muss man immer einen Kompromiss zwischen 
Reaktionsgeschwindigkeit und Welligkeit der Ausgangsspannung machen.
Je "glatter" die Ausgangsspannung, desto länger dauert es, bis das 
RC-Glied die Soll-Spannung erreicht hat...

Welche PWM Frequenz willst du denn nutzen, und wie schnell muss eine 
Änderung der Potistellung am Steuergerät ankommen (maximale 
Verzögerung)?

Hallo Joe,

die Frage kann ich Dir leider nicht beantworten, da ich die Eigenheiten 
des Steuergeräts nicht kenne; da hilft nur probieren.
Wobei...selbst wenn die Ausgangsspannung durch das RC-Glied niedriger 
ausfällt, wäre es ja eigentlich kein Problem, da ich ja nicht die vollen 
5V
ausschöpfe sondern nur eine Ausgangsspannung bis max. 1,8V benötige.
Das heißt ich müsste den Spannungsabfall am RC-Glied doch nur 
programmtechnisch um deren Wert kompensieren...?
Und das ist auch der Grund, warum ich auf eine Potentialtrennung einen 
hohen Wert lege...ich möchte mir das Steuergerät nicht zerstören...
Ich würde einfach mal mit PWM anfangen und wenn`s nicht funktioniert auf 
DigPoti und SPI umsteigen.
Aber wie gesagt, mir fehlt ein wenig das "elektronische 
Hintergrundwissen".


Gruß
Sven

Sven B. schrieb:
> Das heißt ich müsste den Spannungsabfall am RC-Glied doch nur
> programmtechnisch um deren Wert kompensieren...?

Da gibt es keinen Spannungsabfall nur weniger oder mehr Ripple drauf.

Sven B. schrieb:
> Und das ist auch der Grund, warum ich auf eine Potentialtrennung einen
> hohen Wert lege.

Kannst du weder hiermit noch durch ein Digitalpoti erreichen. Das 
erfordert mehr Aufwand. Da muss dann in allen fällen ein Optokoppeler 
zwischen geschaltet werden. Da dann auf der isolierten Seite auch 
Schaltungsteile liegen, auch noch einen DCDC wandler zur versorgung 
dieser Teile.

Ich glaube ich mache es mir mal ganz einfach; ich besorge mir einen 
DC/DC-Wandler sowie einem OP und schaue mal, ob die Motorsteuerung das 
Signal annimmt.
Sollte sie nicht, kann ich ja immer noch ein RC-Glied davor schalten.

Und wenn das auch nicht funktioniert, bin ich wieder bei meiner 
SPI-Schnittstelle...

Noch eine Frage...beim Elektronikversand werden OPs mit 
unterschiedlichen Verstärkertypen bzw. Eigenschaften/Einsatzgebieten 
angeboten. Was muss ich denn da für einen Typen nehmen?

TS912 oder opa2340 sollten gehen

Sven B. schrieb:
> Ich glaube ich mache es mir mal ganz einfach; ich besorge mir einen
> DC/DC-Wandler sowie einem OP und schaue mal, ob die Motorsteuerung das
> Signal annimmt.

Also mindestens den DC/DC Wandler kannst du dir glaube ich sparen.
Dein Steuergerät möchte ja offenbar eh ein wenig belastet werden, um 
keine Fehlermeldung zu generieren.

Ich hätte da noch einen Vorschlag für eine galvanische Trennung der PWM 
(siehe Anhang).
Da du ja nicht den vollen 5V Bereich am Ausgang brauchst, könnte das so 
gehen. Im oberen Bereich wird es etwas unlinear, aber das ist auch 
oberhalb der 2.5V und man könnte es in Software herauskompensieren.
Für die Simulation habe ich eine 2 KHz PWM genommen.
+5V_A sind die 5V auf dem Arduinoboard.
+5V_B die 5V vom Steuergerät.
Die GNDs links und rechts der Optokoppler sind jeweils die GNDs vom 
Arduino und vom Steuergerät. Sie müssen/sollten nicht mehr zusammen 
gelegt werden.

Für den Fall, dass der Arduino aus ist, ist ein zusätzlicher Widerstand 
(R9) noch zu empfehlen, um den Ausgang CTRL auf 0 runterzufahren.

Echt klasse, vielen Dank an Euch für die Bemühungen.
Ich werde mir dann mal eine Tüte Bauteile bestellen und die
verschiedenen Möglichkeiten schaltungstechnisch aufbauen.
Ich melde mich, wenn ich soweit bin !