Elektronisch geschaltetes Dekaden-Widerstandsbox-Design

Ich möchte eine Dekade-Widerstandsbox entwerfen, die einen Mikrocontroller zur Steuerung des Widerstands verwendet.

Wäre es möglich, mit Transistoren zwischen unterschiedlich bewerteten Widerständen umzuschalten? (oder eine andere Komponente?)

Antworten (3)

Transistoren sind keine gute Wahl; Sie können nicht mit AC und DC nur in einer Richtung umgehen. Das ist nicht der Weg, um einen Widerstand zu emulieren.

Ich würde eine Kette von 20 Widerständen bauen, jeder das Doppelte des vorherigen, also 1 Ω , 2 Ω , 4 Ω , 8 Ω usw. Durch selektives Kurzschließen von Widerständen können Sie jeden Wert zwischen 1 erzeugen Ω und 1M Ω mit nur diesen 20 Werten.

Verwenden Sie ein Reed-Relais parallel zu jedem Widerstand.

Dieses Reed-Relais benötigt nur 10 mA bei 5 V, kann also direkt vom Mikrocontroller angesteuert werden. Nick weist zu Recht darauf hin, dass man prüfen muss, ob der Gesamtstrom die Möglichkeiten des Controllers nicht übersteigt. Aber mit 20 × 10 mA würden wir beispielsweise weit unter dem Maximum von 300 mA für den ATMega8 bleiben .

Sie können Stromstoßrelais verwenden, sodass Sie den Widerstand ohne Stromversorgung verwenden können. Der Preis ist höher als das Reed-Relais (3,14 Dollar gegenüber 1,20 Dollar), und Sie benötigen entweder zusätzliche Logik oder doppelt so viele I/Os, um sie anzusteuern.

edit , re Jippies Vorschlag.
Jippie schlägt vor, eine R-2R-Leiter zu verwenden, sodass nur zwei verschiedene Widerstandswerte benötigt werden. Obwohl ich sofort spürte, dass das nicht funktionieren würde, brauchte ich ein paar Minuten, um zu verstehen, warum nicht. Erste Eingebung. Ein N-Bit-Leiternetzwerk besteht aus (N+1) 2R-Widerständen und (N-1) R-Widerständen. Ohne genaue Berechnungen ist der größte Widerstandswert, den Sie damit erzeugen können, immer kleiner als 2N × R, dann platzierst du alle in Reihe. Der kleinste Wert ist, wenn sie alle parallel sind, und das ist immer größer als R / (2N). Das Verhältnis zwischen dem größten und dem kleinsten ist also kleiner als (2N) 2 , was für 20 Bit 1600 ist und nicht 2 N , oder 1048 576 wie erwartet. Woher? Weil eine R-2R-Leiter ratiometrisch ist , dh die Ausgabe hängt vom Verhältnis zwischen zwei Widerstandswerten ab, und dann haben Sie viel mehr Möglichkeiten. Das haben wir hier nicht; Unser Netzwerk hat nur zwei Knoten, nicht drei. Schade also, aber R-2R wird nicht funktionieren.

Ich dachte an Verriegelungsrelais, damit die Dekadenbox den Zustand beibehalten kann, wenn sie nicht angeschlossen ist. Puffern Sie die Mikroausgänge mit einem Mosfet?
@Alex - Verriegelungsrelais sind teuer, Sie müssen sehen, was es Ihnen wert ist. Dieses Reed-Relais benötigt nur 10 mA bei 5 V, kann also direkt von einem Mikrocontroller angesteuert werden und kostet nur 1,20 Dollar, 20 Preis.
Ich habe hier ein 5-V-Stromstoßrelais gefunden, das bei 28 mA (und bis zu 60 W!) Für 2,29 $ schaltet (und das billigste Reed-Relais, das ich finden kann, kostet 1,30 AUD). Danke für den Link, 10 mA ist ziemlich nett - das werde ich für zukünftige Projekte berücksichtigen.
@Alex - 2,30 Dollar ist ein sehr guter Preis, besser als das, was ich bei Digikey gefunden habe. Denken Sie daran, dass Sie zusätzliche Logik benötigen, um sie anzusteuern, nicht nur für die 28 mA.
Ich freue mich auf die Herausforderung Schieberegister/i2c-Expander/Muxs!
Ein Spulenstrom von 10 mA ist nicht schlecht für ein Relais, aber wenn Sie mehr als 5 Relais gleichzeitig erregen müssen, kann der erforderliche Strom die Quelle oder Senke eines Mikros überschreiten. Transistoren, MOSFETs und spezialisierte Relaistreiber-ICs helfen dabei. Latching-Relais können auch helfen, da sie einzeln umgeschaltet werden können.
@Nick - gültiger Punkt, danke, dass du ihn angesprochen hast. Ich habe in meiner Antwort den ATMega8 als Beispiel hinzugefügt, und zumindest für diesen ist es kein Problem.

Ja, mit Einschränkungen. FETs mit niedrigem Rdson würden funktionieren, solange der niedrigste Widerstand, den Sie schalten möchten, deutlich höher als der Rdson ist, wenn die Spannung immer in eine Richtung angelegt wird und die Spannung innerhalb der Stromversorgungsgrenzen liegt. Wenn der resultierende zusammengesetzte Widerstand willkürlicher sein soll, müssen Sie wahrscheinlich Relais verwenden.

Kombinieren Sie Stevens Relais in seiner Antwort mit einem R-2R-Leiternetzwerk . Auf diese Weise benötigen Sie nur zwei Widerstände mit unterschiedlichen Werten.

Jippie, das geht leider nicht. Siehe Bearbeiten in meiner Antwort.
Sie haben mich einige Augenblicke verwirrt, aber Sie haben recht. R-2R funktioniert nicht für den Widerstand, wie ich es mir vorgestellt hatte. Ich werde mich jetzt in eine kleine Ecke schämen.