Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik programmierbaren Widerstand 0-1000 Ohm bauen


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von Clemens Z. (icefire)


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Hallo allerseits!
Ich bin ein ziemlicher Anfänger, was Elektronikschaltungen angeht. Das 
Thema gab es vermutlich schon 100 Male, aber ich leider nichts finden 
können, was genau mein Problem beschreibt.
Ich habe ein altes Messgerät (Tankanzeige), welches ich gerne digital 
ansteuern will.
Das Messgerät hat eine 5V interne DC Spannung, einen 100Ohm 
Messwiderstand (ausgemessen), und erwartet Eingangswiderstände von 
1-1000Ohm (gemessen an altem Tankgeber).
Ich möchte das Problem gerne mit einer Stromsenke lösen, die ich über 
einen UC ansteuere, und über eine Spannung steuere.
Ich habe mir dazu folgende Schaltung ausgedacht (Anhang).

- Der Drain-Source Widerstand (On) muss kleiner als 5Ohm sein, um den 
0Ohm-Eingangswiderstand so gut wie möglich nachzubilden.
- Maximaler Strom 50mA
- Maximale Spannung 5V
- Frequenz der Änderung <<1Hz

Wie bekomme ich die Schaltung so hin, dass sie kein Schwingen anfängt 
(z.B. beim Einschalten/Ausschalten)?
Brauche ich irgendwelche Schutzschaltungen, falls jemand das Messgerät 
falsch verpolt?

Welchen MOSFET würdet ihr mir empfehlen?

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


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Clemens Z. schrieb:
> Brauche ich irgendwelche Schutzschaltungen, falls jemand das Messgerät
> falsch verpolt?
Kann man nicht sagen, solange man die tatsächliche Innenbeschaltung und 
den Potentialbezug des "Messgeräts" nicht kennt.

> Ich möchte das Problem gerne mit einer Stromsenke lösen
Eigentlich hast du aber eine Schaltung zur Ausgabe einer Spannung 
gebaut. Dazu musst du also weg kommen von den Widerständen hin zu 
"welche Spannung brauche ich am Eingang für eine bestimmte Anzeige?"

Und darum brauchst du diese Tabelle:
1
Messgerät     
2
Uin/V      Anzeige
3
  0        leer
4
0,5        ziemlich leer
5
1,0        viertel 
6
1,5        halb
7
2,0        mehr als halb
8
2,5        drei viertel    
9
 :
10
4,5        voll
11
5,0        voll

Und dann wäre es am einfachsten, wenn das "Messgerät" hinreichend träge 
wäre und du diese Spannung als Mittelwert per PWM einstellen könntest, 
denn dann sähe die Schaltung etwa so aus:
1
                          Messgerät
2
            .---------------100R--...     
3
            |
4
PWM       |-'
5
µC -------|<.
6
          |-|
7
            |
8
   ---------o---------------------...
9
10
100% ein = 0V
11
50%  ein = 2,5V
12
0%   ein = 5V

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Es macht wenig Sinn sowas in LTspice zu zeichnen, wenn man es dann nicht 
auf korrekte Funktion prüft.

von HaJo (hajohausb)


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Stromsenke ist schon mal gut. Also das Meßgerät zeigt bei 0Ω Voll an 
(50mA), und bei 1kΩ oder mehr Leer? Dann würde ich prüfen wie schnell es 
auf Änderungen reagiert, und entsprechend mit PWM den µC das regeln 
lassen.

Bauteileauswahl und Schutz kommt erst später wenn die Beschaltung klar 
ist.

Edith: Huch, die schreiben alle schneller als ich

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Dann würde ich prüfen wie schnell es auf Änderungen reagiert,
> und entsprechend mit PWM den µC das regeln
> lassen.

Das ist mit sicherheit schweinetraege weil die sowieso das
schwappen im Tank ausgleichen muessen. Ich meine das war
realisiert ueber eine Heizwicklung auf einem Bimetalldraht.
Deshalb ist der Kram auch so niederohmig. Und bestimmt
ist das alles, aber nicht linear. Aber das gilt ja
auch fuer Tankformen. Von daher also viel Raum es
nun richtig zu machen. :-D

Vanye

von Wulf D. (holler)


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Ich hatte sowas letztes Jahr für ein Motorboot realisiert, d.h. eine 
analoge Tankfüllstand-Anzeige digital per uC PWM angesteuert. Habe 
übrigens einen BJT verwendet.

Beitrag "Benzintank Füllstand mittels Drucksensor"

So eine von Lothar angesprochene Kennlinie hatte ich auch ausgemessen, 
steht alles im Beitrag.

von Clemens Z. (icefire)


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Hier die Tabelle mit den Messwerten:
1
Resistor Fuel    Voltage
2
[Ohm]    [bars]  [V]
3
1000      0        ?
4
809       1        ?
5
680       1       4,34
6
436       3       4,04
7
206       6       3,33 
8
90        9       2,24
9
36       13       1,11
10
0        14       0
14 Balken sind Tank ist voll.

Die Anzeige ist super träge (dauert etwa 5 Minuten, bis der neue Wert 
angezeigt wird).
Ich habe schon eine ähnliche Schaltung erfolgreich gebaut, allerdings 
mit einem pnp Bipolar-Transistor und einer negativen Hilfsspannung. Das 
funktioniert seit mehreren Jahren gut, aber ich denke mir, dass ich es 
mit einem MOSFET auch einfacher bauen kann.
Bisher habe ich 1% Widerstände genommen und die Tankanzeige mit der DAC 
Spannung gesteuert. Das hat bisher gut funktioniert. Ich könnte 
natürlich auch eine PWM nehmen, sehe da aber keinen großen Vorteil.

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


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Clemens Z. schrieb:
> sehe da aber keinen großen Vorteil.
Ich schon. Nämlich die absolute Gewissheit, dass da niemals irgendwas 
schwingen können wird und dass zudem die Anzahl der beteiligten Bauteile 
und der Lötstellen und deshalb die potentielen Fehlerquellen minimiert 
werden.

Zudem hat der µC mit hoher Wahrscheinlichkeit sowieso keinen DAC, 
sondern generiert die Ausgangssspannung Spannung auch aus einer PWM.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Clemens Z. schrieb:
> Welchen MOSFET würdet ihr mir empfehlen?

Vergiss die Analognachbildung.

Nutze PWM, also das für das Messgerät schnelle ein/ausschalten eines 1 
Ohm Widerstandes nach Masse, prozentual 100-0.1% der Zeit lang.

Als MOSFET tut es einer mit 1 Ohm Einschaltwiderstand, dann sparst du 
gleich den Widerstand, der zumindest 5V aushält, mehr schadet nicht, und 
in Gegenrichtung (verpolt) zumindest 50mA, dann braucht es keinen 
weiteren Schutz. z.B. TN0201.

von Clemens Z. (icefire)


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Gute Idee, dann werde ich den Analogteil der Schaltung streichen, und 
schauen, ob das Ansteuern per PWM auch funktioniert.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Als MOSFET tut es einer mit 1 Ohm Einschaltwiderstand, dann sparst du
> gleich den Widerstand,

Meinst du nicht das da etwas die Reproduzierbarkeit ueber die Temperatur 
leidet?

Vanye

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Clemens Z. schrieb:
>Ich habe ein altes Messgerät (Tankanzeige), welches ich gerne digital
>ansteuern will.

Ein R2R-Netzwerk kannst du digital ansteuern.

Siehe hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/R2R-Netzwerk

von Arno H. (arno_h)


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Clemens Z. schrieb:
> Hallo allerseits!
> Ich habe ein altes Messgerät (Tankanzeige), welches ich gerne digital
> ansteuern will.

Bist du sicher, dass es kein (altes) Kreuzspulmesswerk ist? Dann 
dolltest du die Beschaltung noch einmal überprüfen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kreuzspulmesswerk
http://www.matthias-trier.de/RFH_Messtechnik_Grundlagen_1_2_12022012.pdf 
(Seite 10ff)

Arno

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Michael B. (laberkopp)


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Vanye R. schrieb:
> Meinst du nicht das da etwas die Reproduzierbarkeit ueber die Temperatur
> leidet?

Nein,  ist eh ungenau.

von Uli S. (uli12us)


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Es gibt doch digital steuerbare Potis. Da lässt sich der Widerstand über 
einen gewissen Bereich digital einstellen. Ich hab mal vor Jahren nach 
so nem Teil gesucht und vieles gefunden, war mir dann aber alles zu 
kompliziert anzusteuern.

von G. K. (zumsel)


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Oder nimm 1-n CMOS 4066 und schalte damit so Widerstände parallel wie du 
haben willst.

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


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Uli S. schrieb:
> Es gibt doch digital steuerbare Potis. Da lässt sich der Widerstand über
> einen gewissen Bereich digital einstellen.
Nicht im einstelligen Ohm-Bereich und nicht bis 50mA Strom.

G. K. schrieb:
> Oder nimm 1-n CMOS 4066
Mit Bahnwiderständen von 30 Ohm aufwärts.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Uli S. schrieb:
> Es gibt doch digital steuerbare Potis

Mit 1 Ohm ?

von Harald W. (wilhelms)


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Michael B. schrieb:

>> Es gibt doch digital steuerbare Potis
>
> Mit 1 Ohm ?

Nunja, es gibt digital steuerbare Widerstandsdekaden. Die sind aber
nicht ganz billig.

von N. M. (mani)


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Harald W. schrieb:
> Nunja, es gibt digital steuerbare Widerstandsdekaden. Die sind aber
> nicht ganz billig.

Als Beispiel:
https://de.elv.com/elv-elektronische-widerstandsdekade-ewd-100-komplettbausatz-130476

Clemens Z. schrieb:
> Das Messgerät hat eine 5V interne DC Spannung, einen 100Ohm
> Messwiderstand (ausgemessen), und erwartet Eingangswiderstände von
> 1-1000Ohm (gemessen an altem Tankgeber).

Aber wie schon gesagt wäre ein einfacher MOSFET der die 100 Ohm mit PWM 
gegen Masse zieht einfacher.
Müsste man halt Mal kurz ausprobieren.

von Rainer W. (rawi)


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Clemens Z. schrieb:
> Ich könnte natürlich auch eine PWM nehmen, sehe da aber keinen großen
> Vorteil.

Vorteil bei PWM ist, dass der Treiber von deiner Steuerschaltung nicht 
selber zu einer Zusatzheizung wird.

von Uwe E. (uexude)


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Gesundes Neues,

ist ja gut dass sich so viele Leute an der Diskussion beteiligen.
Ich bin offenbar der einzige der nicht versteht was der TO machen will.

Er hat einen Tank, einen analogen Sensor und einen analogen Anzeiger.
Nun möchte er den analogen Anzeiger digital ansteuern. Häh?
Oder will er einen digitalen Anzeiger? Oder einen digitalen Sensor?

Einen programmierbaren Widerstand hätte ich auch gerne, aber was will er
im Bezug auf die Tankfüll-Messkette damit.

Bin ich blöd, alt, oder was?

Gruß Uwe

von Manfred P. (pruckelfred)


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Uwe E. schrieb:
> ist ja gut dass sich so viele Leute an der Diskussion beteiligen.
> Ich bin offenbar der einzige der nicht versteht was der TO machen will.

Dann gehe einfach weiter zum nächsten Thread.

> Er hat einen Tank, einen analogen Sensor und einen analogen Anzeiger.

NEIN. Er hat einen analogen Anzeiger, aber keinen Tank und keinen 
Sensor.

von Uwe E. (uexude)


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Hallo,

> NEIN. Er hat einen analogen Anzeiger, aber keinen Tank und keinen
> Sensor.

WAS will er mit dem analogen Anzeiger messen?
WAS bedeutet Anzeiger digital "ansteuern" ?

Vielleicht könntest Du selbst Clemens......

Gruß Uwe

von Rainer W. (rawi)


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Uwe E. schrieb:
> WAS will er mit dem analogen Anzeiger messen?

Ein Anzeiger kann überhaupt nichts messen sondern dient, wie die 
Bezeichnung schon sagt, zur Anzeige von irgendetwas.
In diesem Fall sollen Werte, die digital vorliegen, auf dieser Anzeige 
analog angezeigt werden

Uwe E. schrieb:
> WAS bedeutet Anzeiger digital "ansteuern" ?

Es gibt eine Datenquelle, in der die Daten digital vorliegen und diese 
Werte sollen so aufbereitet werden, dass sich diese Werte auf dem 
Anzeiger ablesen lassen.

Wenn du nicht einmal das Problem verstehst, mach einfach den Nuhr.

von Uwe E. (uexude)


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Rainer W. schrieb:
> Ein Anzeiger kann überhaupt nichts messen sondern dient, wie die
> Bezeichnung schon sagt, zur Anzeige von irgendetwas.

Ein Anzeiger zeigt (in unserem Kontext) meist eine elektr. Größe an.
Bei analogen Anz. üblicherweise einen Strom als Resultat einer 
Messkette.
--> messen

Uwe

von N. M. (mani)


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Uwe E. schrieb:
> Ein Anzeiger zeigt (in unserem Kontext) meist eine elektr. Größe an.

Merkwürdig, die Anzeige des TO zeigt einen Füllstand an.

Uwe E. schrieb:
> Bei analogen Anz. üblicherweise einen Strom als Resultat einer Messkette

Bleiben wir Mal nur beim Auto:
Füllstand, Temperatur, Drehzahl, Geschwindigkeit würde ich alles nicht 
als Strom bezeichnen...

von Uwe E. (uexude)


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N. M. schrieb:
> Uwe E. schrieb:
>> Ein Anzeiger zeigt (in unserem Kontext) meist eine elektr. Größe an.
>
> Merkwürdig, die Anzeige des TO zeigt einen Füllstand an.
>
> Uwe E. schrieb:
>> Bei analogen Anz. üblicherweise einen Strom als Resultat einer Messkette
>
> Bleiben wir Mal nur beim Auto:
> Füllstand, Temperatur, Drehzahl, Geschwindigkeit würde ich alles nicht
> als Strom bezeichnen...


Ich empfehle "Teubner: Elektr. Messen nichtelektr. Größen".

Uwe

von Uwe E. (uexude)


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O.K.  Anzeigen - Messen

Wenn man auf ein Drehspulmesswerk/Anzeiger mit Edding kg draufschreibt 
dann zeigt oder misst er kg.
oder?

Ich steuer' jetzt mein digitales Schummelberger 7071 mit der EMK meiner 
analogen Westonzelle an und schau was die Zelle sagt.

O.K. ;)

Uwe

von N. M. (mani)


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Uwe E. schrieb:
> Wenn man auf ein Drehspulmesswerk/Anzeiger mit Edding kg draufschreibt
> dann zeigt oder misst er kg.
> oder?

Jein, du setzt schon wieder messen und anzeigen gleich. Ist ja eine 
elektrische Komponente, also ist Strom schon die auslösende Größe. Aber 
du musst unterscheiden zwischen dem was gemessen wird, also die 
physikalische Ursache für den Zeigerausschlag ist (Strom) und dem was 
angezeigt wird (Repräsentation eines Stroms zur Messgröße).

Uwe E. schrieb:
> Ein Anzeiger zeigt (in unserem Kontext) meist eine elektr. Größe an.
> Bei analogen Anz. üblicherweise einen Strom als Resultat einer
> Messkette.

Dann verwenden wir mal dein Beispiel:
Wieviel mA fliesen ist von deinem kg-Drehspulmesswerk von dir direkt 
ablesbar? Du sagst ja "Ein Anzeiger zeigt (in unserem Kontext) meist 
eine elektr. Größe an". Dann müsste ja direkt der fließende Strom 
ablesbar sein.

Uwe E. schrieb:
> Wenn man auf ein Drehspulmesswerk/Anzeiger mit Edding kg draufschreibt
> dann zeigt oder misst er kg.
> oder?
Ne, er misst Strom. ANZEIGEN tut er aber kg!


Aber ich glaube wir können mit der Haarspielerei aufhören.
Der TO scheint den Vorschlag mit dem MOSFET umgesetzt zu haben.

Clemens Z. schrieb:
> Gute Idee, dann werde ich den Analogteil der Schaltung streichen, und
> schauen, ob das Ansteuern per PWM auch funktioniert.

von Uwe E. (uexude)


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Hallo N.M.

> Aber ich glaube wir können mit der Haarspielerei aufhören

na, klar.
Offenbar war die Ironie meines letzten Posts nicht so offensichtlich.
Aber Du hast ja alles prima erklärt.

Schönen Sonntag,
Uwe

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