Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Potentiometer durch Transistor ersetzen?


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von Manuel (Gast)


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Hallo liebe Gemeinde.

Ich würde gerne einen (Dreh)potentiometer durch einen Transistor oder 
anderes regelbares Bauteil ersetzen. Ziel ist, dass ich über ein 
analoges Ausgangssignal einen Widerstand zwischen 0 und 1kOhm erzeuge 
(aus LabView + Analogausgang). Nun kenne ich mich mit Transistoren nicht 
wirklich aus. Allerdings dürfte deren Widerstand, wenn ich richtig 
gelesen habe, auch von der Eingangsspannung abhängen (und 
selbstverständlich von der Steuerspannung). Stimmt das? Gibt es 
irgendein "einfaches" Bauteil um das Drehpotentionmeter zu ersetzen?

Ich bin für jegliche Tipps dankbar.

von M.A. S. (mse2)


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Manuel schrieb:
> Hallo liebe Gemeinde.
>
> Ich würde gerne einen (Dreh)potentiometer durch einen Transistor oder
> anderes regelbares Bauteil ersetzen. Ziel ist, dass ich über ein
> analoges Ausgangssignal einen Widerstand zwischen 0 und 1kOhm erzeuge
> (aus LabView + Analogausgang).

Das Hauptproblem dabei wird sein, dass alle steuerbaren Bauteile mehr 
oder weniger (eher mehr) nichtlinear sind.


Digitalpoti scheidet aus?

von Dirk B. (dirkb2)


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Das kommt darauf an, wie dein Poti verwendet wird.
Als veränderlicher Widerstand oder als Spannungsteiler.

von Christian M. (Gast)


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WAS willst Du erreichen? Wie fast immer ist die Lösung viel einfacher!

Manuel schrieb:
> Gibt es
> irgendein "einfaches" Bauteil um das Drehpotentionmeter zu ersetzen?

Digitales Poti, ist aber nicht "einfach".

Gruss Chregu

von Der Andere (Gast)


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Dirk B. schrieb:
> Das kommt darauf an, wie dein Poti verwendet wird.
> Als veränderlicher Widerstand oder als Spannungsteiler.

Nicht nur, es kommt genauso darauf an welche Spannung an dem Poti liegt, 
ob diese Spannung auf dem gleichen Potential wie die Steuerung liegt 
usw.

@Manuel:
Erzähle doch mal was dieses Poti steuert, eventuell gibt es bessere Wege 
als ein Poti nachzubilden.
Viele Geräte haben z.B. 0-10V Steuereingänge.

von Joachim B. (jar)


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einfach? bedingt wenn du alle Spannungen und Ströme am Poti kennst.
ein Bauteil? nennt sich I2C Poti

mit den Einschränkungen lt. Datenblatt in Spannung, Strom, Polariät und 
Auflösung.

ein 100W Drahtpoti auf Porzellan ist natürlich nicht so leicht ersetzbar
https://www.widap.com/de/produkte/drahtpotentiometer-serie-d/

wie ein kleines Trimmpoti
https://www.ebay.de/itm/Spindeltrimmer-5KOhm-Trimmer-Spectrol-Trimmpoti-Poti-64W-5K-083570-/310710559821

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manuel schrieb:
> Ziel ist, dass ich über ein analoges Ausgangssignal einen Widerstand
> zwischen 0 und 1kOhm erzeuge
Wofür?
Wo wird dieser "Widerstand" angeschlossen?
Das eigentliche Ziel hinter solchen Aufgaben ist zu über 99% eben 
nicht das Erzeugen von variablen Widerständen, sondern das einer 
Spannung oder eines Stromes...

von spess53 (Gast)


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Hi

Joachim B. (jar) schrieb

>nennt sich I2C Poti

Warum diese Einschränkung? Es gibt mindestens genau so viele digitale 
Potis mit SPI.

MfG Spess

von M.A. S. (mse2)


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Manuel schrieb:
> Dreh)potentiometer durch ... regelbares Bauteil ersetzen. ...
>...analoges Ausgangssignal einen Widerstand zwischen 0 und 1kOhm
Was auch geht ist: LED auf LDR (Optokoppler mit resistivem Ausgang).
Früher hat man sowas gelegentlich selber gebaut, ich sehe gerade, 
soetwas gibt es auch als Bauteil zu kaufen:

Z.B.
http://de.farnell.com/advanced-photonix/nsl-32/optokoppler-resistive-o-p/dp/3168773

Leider hat der einen Wertebereich von 500 Ohm bis 500kOhm, kommt also 
nicht in die Nähe von Null.

von Stefan F. (Gast)


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Transistoren sind in erster Linie nicht veränderbare Widerstände, 
sondern je nach bauart:

a) Strom-Verstärker.
b) Spannung zu Strom Umsetzer.

Wenn du also letztendlich einen einstellbaren Strom brauchst, kann man 
das leicht mit einem Transistor machen. Wenn du aber wirklich einen 
einstellbaren Widerstand simulieren musst, dann wird darauf eine 
aufwändige Schaltung.

Komm mal mit konkreten Anforderungen rüber, dann schauen wir weiter. 
Woran soll denn der "Widerstand" angeschlossen werden?

von juergen (Gast)


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@TO
Ein Widerstand ist ein passives Bauteil, ein Transistor ein aktives.
Du willst also aus einem passiven Bauteil ein aktives machen?

von Andrew T. (marsufant)


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Manuel schrieb:
> Ziel ist, dass ich über ein
> analoges Ausgangssignal einen Widerstand zwischen 0 und 1kOhm erzeuge

Wenn Dir auch ab rund 30 Ohm als Minimum reichen:
http://www.ti.com/lit/an/snoa620/snoa620.pdf
ab Seite 6.

von Joachim B. (jar)


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spess53 schrieb:
> Hi
> Joachim B. (jar) schrieb
>>nennt sich I2C Poti
> Warum diese Einschränkung? Es gibt mindestens genau so viele digitale
> Potis mit SPI.
> MfG Spess

ich meine ich hatte schon mal gesucht und beide Versionen SPI und I2C 
gefunden, konnte mich aber genau sicher nur an I2C Potis erinnern deren 
Datenblätter ich las und bei SPI gibts auch Einschränkungen bezüglich 
der freien Taktwahl in einigen Controller, lahmes I2C mit 100kHz ist für 
Anfänger IMHO betriebssicherer, ausser man übertreibt mit 400kHz oder 
kommt an doofe OLED die ohne Reset nicht wiederzubeleben sind. OK als 
Falle gibt es auch I2C ohne OC Anschlüsse sogar mit festverdrahteten 
pullups oder Controller die mit clock stretching nix anfangen können.

Ich sehe ein Fallen lauern überall, trotzdem halte ich I2C evtl. für 
einfacher.

: Bearbeitet durch User
von Harald (Gast)


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Stefanus F. schrieb:

> Transistoren sind in erster Linie nicht veränderbare Widerstände, ...

LOL. Die Herkunft des Namens zeigt es schon:
1
transfer resistor -> Transistor

von MaWin (Gast)


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Manuel schrieb:
> Ich würde gerne einen (Dreh)potentiometer durch einen Transistor ersetzen.

Das geht so einfach nicht.
Man müsste entweder Strom und Spannung am Kollektor messen und die 
Basis-zu-Emitterspannung dazu passend nachregeln, oder man schaltet 
einen niederohmigeren Widerstand mit dem Transistor schnell ein und aus 
damit IM MITTEL die Zielschaltung einen grösseren Widerstandswert sieht 
(wenn sie langsam genug ist) aber in beiden Fällen ist die Steuerung auf 
das Potential am Emitter bezogen, und biolar (in beide Stromrichtungen) 
zu verwenden ist keine Methode.

> anderes regelbarrs Bauteil

Ein lichtempfindlicher Widerstand ska LDR lässt sich (durch Licht einer 
Glühlampe oder LED) steuern, ist aber auch stark unlinear.

von Peter D. (peda)


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Manuel schrieb:
> Gibt es
> irgendein "einfaches" Bauteil um das Drehpotentionmeter zu ersetzen?

Hängt ganz von der Anwendung ab.
Wenn es aber universell sein muß, dann wird es richtig teuer.

von Sven D. (Gast)


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https://www.vishay.com/docs/70598/70598.pdf

Noch mehr über den JFET als spannungsgesteuerten Widerstand

von Manuel (Gast)


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Vielen Dank für die vielen Antworten:

Das Potentiometer steht vor einer SPS die laut Hersteller einen 
Widerstandseingang zwischen 0 und 660 Ohm haben soll. Ich hab keine 
Ahnung wie das gemeint ist. Ich denke am ehesten dass das Potentiometer 
einen Stellstrom (4-20 mA) für die SPS erzeugt. Mit dem 
Drehpotentiometer wird daher (indirekt über die SPS) nur die 
Ausgangsleistung eines Induktionsofens eingestellt. Ein Digitalpoti 
sieht hier eigentlich vielversprechend aus und sollte hierfür verwendbar 
sein?

von Joachim B. (jar)


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Manuel schrieb:
> ....Ich denke am ehesten dass das Potentiometer
> einen Stellstrom (4-20 mA) für die SPS erzeugt. Mit dem
> Drehpotentiometer wird daher (indirekt über die SPS) nur die
> Ausgangsleistung eines Induktionsofens eingestellt. Ein Digitalpoti
> sieht hier eigentlich vielversprechend aus und sollte hierfür verwendbar
> sein?

4-20mA wenn dein digital Poti das kann und wie siehts mit der 
Ansteuerung aus also Spannungsverhältnisse bezogen auf GND, darf denn 
dein Stellstrom 4-20mA irgendwie an den steuernden µC, gibt es da keine 
GND Probleme?
Gibt es auf der Leitung mit dem Strom Potenziale die dem steuernden µC 
gefährlich werden können oder lässt sich die SPS vom µC Potenzial 
beeinflussen?

Ein isoliertes Poti ist ja erst mal potenzialfrei, ein Digitalpoti ja 
erst mal nicht es sei denn alles wird potenzialfrei gemacht, µC, Ports, 
Spannungsversorgung, Steuerung.

von Manuel (Gast)


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Ich habe keine Ahnung und würde es wohl einfach ausprobieren.
Hätte folgendes gefunden: 
https://at.rs-online.com/web/p/digital-potenziometer/0412692/

von Peter R. (pnu)


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Manuel schrieb:
> die laut Hersteller einen
> Widerstandseingang zwischen 0 und 660 Ohm haben soll.

Dann miss erst einmal die Spannungs/Stromwerte, die bei Kurzschluss, 
Leerlauf und bei einigen typischen Widerstandswerten am Eingang 
entstehen.

Vermutlich wird da aus einer internen Spannungsquelle und einem internen 
Innenwiderstand ein Spannungsteiler gebildet.

Dann kann man die Arbeitsweise des Eingangs vermuten und eine passende 
Lösung wie eine steuerbare Spannungsquelle, eine steuerbare Stromquelle 
oder einen Kontroller mit DA-Wandler vorschlagen, die das Eingangssignal 
für die SPS herstellt.

Ein Halbleiterpoti ist wohl mehr als Poti für Audiosignale vorgesehen 
und könnte durch die Spannungen oder Ströme zerstört werden, die am 
SPS-Eingang entstehen.

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Peter R. schrieb:
> Vermutlich wird da aus einer internen Spannungsquelle und einem internen
> Innenwiderstand ein Spannungsteiler gebildet.

Ich vermute mal eher eine Konstantstromquelle, denn damit bleibt ein 
lineares Poti auch linear. Damit kann man statt dem Widerstand auch 
einfach eine geregelte Spannung vorgeben. Also Operationsverstärker mit 
Dual-Spannungsversorgung.

Alle anderen Aussagen von Peter kann ich nur unterstützen.

von Manuel (Gast)


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Vielen Dank!
Ich werd das morgen Durchmessen und mich dann wieder melden!

von Dshing S. (dshing)


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Man darf darauf Hinweisen, dass Digitalpotis nur äußerst ungern einen 
Widerstand von 0 Ohm annehmen. Bei dem genannten sind es mindestens 50 
Ohm, was den üblichen Werten entspricht. Soll es linear weiter runter 
gehen, wird es glaube ich nicht mehr so billig. Auch sind die max. 
Ströme von +/- 2.1 mA für eine SPS vielleicht etwas zu optimistisch.

von michael_ (Gast)


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Manuel schrieb:
> Ich denke am ehesten dass das Potentiometer
> einen Stellstrom (4-20 mA) für die SPS erzeugt.

Nimm eine LOGO.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Und man sollte beachten, dass bei den Digipots das Poti nicht 
potentialfrei und beliebig anschließbar ist, und somit die 
Widerstandsanschlüsse an keine höhere Spannung als die 
Versorgungsspannung (also vermutlich 5V) angeschlossen werden können.

von Nils P. (torus)


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OTAs wie z.B. der LM13700, LM13600, CA3080 etc. lassen sich recht 
einfach als stromgesteuerter Widerstand gegen Ground verschalten.

Einsatz als echtes Poti mit Abgriff ist über zwei OTAs machbar. Näheres 
steht dazu im Datenblatt/Application Note zu den LM13x00.

von Manuel (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo,

ich hatte heute Zeit den Strom bei verschiedenen Widerständen am 
Potentiometer zu messen. Interessanterweise verhält sich der Strom 
indirekt Proportional zum Widerstand. Ich komme leider nur ans 
Potentiometer ran, der Rest ist zwischen der Ofensteuerung und 
Hochspannungsbauteilen verbaut. Helfen diese Daten etwas weiter?

Das Problem ist eben, dass ich NUR das Potentiometer 
austauschen/überbrücken kann.

von Stefan F. (Gast)


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Deinem Diagramm entnehme ich, dass ein simpler Transistor genügt, 
welcher einen einstellbaren Strom zwischen 0 und 3mA bei einer 
Leerlaufspannung von 3V fließen lässt. Es muss gar nicht unbedingt ein 
Widerstand sein bzw. eine Simulation dessen.

Jetzt wäre noch spannend, wie hoch die Spannungen absolut sind (also 
bezogen auf GND).

von Jobst Q. (joquis)


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Stefanus F. schrieb:
> Jetzt wäre noch spannend, wie hoch die Spannungen absolut sind (also
> bezogen auf GND).

Wenn es überhaupt ein GND gibt. Möglicherweise ist ja nur ein 
zweipoliger Potianschluss zugänglich. Die Spannung daran lässt sich 
ausrechnen. Es ist eine Parabel mit 0V bei 0 Ohm/3mA und 1000 Ohm/0mA 
und einem Scheitelpunkt von 750mV bei 500 Ohm/1,5mA.

Man könnte einen Transistor in Basisschaltung nehmen. Ob PNP oder NPN 
hängt davon ab, ob die Richtung vorgegeben oder alles potentialfrei ist.

von Joe S. (bubblejoe)


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Manuel schrieb:
> Das Potentiometer steht vor einer SPS

Dann geh auf einen analogen Eingang der SPS und schreibe das Programm 
der SPS entsprechend um.

von Manuel (Gast)


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Joe S. schrieb:
> Manuel schrieb:
>> Das Potentiometer steht vor einer SPS
>
> Dann geh auf einen analogen Eingang der SPS und schreibe das Programm
> der SPS entsprechend um.

Das ist leider keine Option, da ich keinerlei S7 Erfahrung mitbringe und 
mir der Aufbau des Schaltschrankes zu gefährlich ist (Induktionsofen mit 
80 kW Leistung, SPS befindet sich hinter den Spulen/Kondensatoren.


Leider hängt der Potentiometer nicht an GND. Kann ich trotzdem 
(versuchen) einen Transistor bzw einen Digipot einbauen?

von B.A. (Gast)


Angehängte Dateien:

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Manuel schrieb:
> Ich würde gerne einen (Dreh)potentiometer durch einen Transistor oder
> anderes regelbares Bauteil ersetzen.

Kannst du einen der beiden Kontakt des Potis mal mit einem Multimeter 
(egal ob auf Widerstand oder Durchgangsprüfer [Diode] gestellt) gegen 
Masse/GND prüfen.


Zur Not reicht vielleicht auch das Gehäuse der Maschine, meist sind die 
Gehäusebleche ja mit GND der Platine verbunden. (muss aber auch nicht 
immer der Fall sein)

Ich habe mir damals einen eignen kleinen Digitalpoti gebastelt, weil die 
anderen eine Eingangsspannungsbegrenzung von glaube 5,5V hatten ... oder 
jedenfalls nicht höher als die Versorgungsspannung des Digitalpotis.

Um auf eine Auflösung von 10 bit zu kommen muss man die Widerstände 
schon gut auswählen, mal durchmessen und den Wert durch parallelschalten 
oder noch ein paar Ohm in Reihe schalten optimieren.
Vielleicht reichen dir ja auch schon 8 bit, das ist einfacher zu 
erreichen.

Meine Lösung erfordert aber auch einen kleinen Mikrocontroller um den 
Widerstandswert einzustellen.
Man bräuchte also einen Port (8bit) für die Transistoren und einen 
Drehencoder oder LCD oder 7-Segment-LED + Taster (hoch, runter, 
Bestätigung der Eingabe).

Würde diese Auflösung ausreichen?
Wenn du bis auf 0 Ohm kommen muss (das schafft meine Schaltung ja so 
nicht), dann kannst du ja noch einen zusätzlichen MosFET verbauen 
welcher die beiden Leitungen kurzschließt.

von B.A. (Gast)


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Manuel schrieb:
> Leider hängt der Potentiometer nicht an GND. Kann ich trotzdem
> (versuchen) einen Transistor bzw einen Digipot einbauen?

Oh ... dann ist meine Schaltung hier hinfällig.

Theoretisch könnte man die NPN-Transistoren durch Optokoppler ersetzen, 
dann würde es vielleicht funktionieren.
Es fließt dann aber etwas Basisstrom nach GND ... also das niedrigere 
Potential, was immer da dann dranhängen mag.

von Joachim B. (jar)


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B.A. schrieb:
> Theoretisch könnte man die NPN-Transistoren durch Optokoppler ersetzen,

evt. durch Photomos mit FET die verhalten sich dann wie ein Widerstand, 
notfalls klemmt man noch einen R parallel der den größten R fixiert 1k 
bei LED Strom 0mA und dann kann der FET im Photomos je nach LED 
Intensität den R verkleinern bis fast 0 und das potenzialfrei.

von Stefan F. (Gast)


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Man ein ganz anderer Ansatz: Labview kann auch R/C Modellbau Servios 
ansteuern. Damit könnte man ein Poti drehen.

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