Erläuterung des Arduino-Analogeingangsbeispiels

Es würde keinen Unterschied in der Schleiferspannungsausgabe von jedem (unbelasteten) Potentiometer geben, sie funktionieren alle auf die gleiche Weise.

Der analoge Eingang zu Ihrem Arduino empfiehlt jedoch eine Quellenimpedanz von weniger als 10 kOhm, um eine optimale Leistung zu erzielen. Dies liegt an der Zeit, die zum Laden des Sample-and-Hold-Kondensators benötigt wird, was als dynamische Impedanz angesehen werden kann. Das folgende Bild stammt aus dem AtMega328-Datenblatt (der Mikrocontroller, auf dem der Arduino basiert):

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie dies jetzt nicht vollständig verstehen. Akzeptieren Sie einfach, dass wir eine Quellenimpedanz von weniger als 10 kOhm benötigen.

Wie berechnen wir nun die Ausgangsimpedanz eines Potentiometers?

Einzelheiten finden Sie in Thevenin-Äquivalenzimpedanz . Dies sagt uns, dass der maximale Ausgangswiderstand des Wischers eines Topfes 1/4 seines von oben nach unten gemessenen Widerstandes beträgt (wenn sich der Wischer in der Mitte befindet). Wenn Ihr Topf also 10 k hat, dann beträgt der maximale Ausgangswiderstand 2,5 k .
Hier ist eine Simulation eines 10k-Pots, der von einem Ende zum anderen gefegt wird:

Die X-Achse stellt die Drehung von 0 bis 100 % dar (ignorieren Sie die angezeigten tatsächlichen Werte). Die Y-Achse ist die am Schleifer gemessene Ausgangsimpedanz. Wir können sehen, wie es bei 0 Ohm beginnt und endet und bei 2,5 kOhm in der Mitte (50 %) gipfelt.
Dies ist bequem weniger als die empfohlene Quellenimpedanz von 10 k.
Sie können also jeden Poti-Wert zwischen zB 100 Ohm und 40 k als Spannungsteiler verwenden.

BEARBEITEN - um die Frage zu beantworten, was passiert, wenn wir einen 200k-Pot verwenden:

Wie im Datenblattauszug angegeben, dauert das Aufladen des S / H-Kondensators umso länger, je höher die Quellenimpedanz ist. Wenn es vor der Messung nicht vollständig aufgeladen ist, zeigt die Messung einen Fehler im Vergleich zum wahren Wert.

Wir können ausrechnen, wie lange der Kondensator braucht, um sich auf 90 % seines Endwerts aufzuladen, die Formel lautet:

2.3 * R * C

Nach 1 RC-Zeitkonstante liegt die Spannung bei ~63% ihres Endwertes. Nach 2,3 Zeitkonstanten liegt er wie oben bei ~90%. Dies wird durch 1 - (1 / e^(RC/t)) berechnet, wobei e der natürliche Logarithmus ist ~2,718. Für 2,3 Zeitkonstanten wäre es beispielsweise 1 - (1 / e^2,3) = 0,8997.

Wenn wir also die angezeigten Werte einsetzen - 50 k Quellenimpedanz, 100 k Serienimpedanz (unter Annahme des schlimmsten Falls) und 14 pF Kapazität:

2,3 * 150k * 14pF = 4,83 us zum Aufladen auf 90 %.

Wir können auch den -3dB-Wert berechnen:

1 / (2pi * 150k * 14pF) = 75,8kHz

Wenn wir wollen, dass der Endwert innerhalb von 99 % liegt, müssen wir etwa 4,6 Tau (Zeitkonstanten) warten:

4,6 * 150k * 14pF = 9,66us um auf 99% zu laden - das entspricht etwa 16,5kHz

Wir können also sehen, dass je höher die Quellenimpedanz, desto länger die Ladezeit und desto niedriger die Frequenz, die vom ADC genau gelesen wird.

Im Fall eines Potentiometers, das einen ~DC-Wert steuert, können Sie jedoch mit einer sehr niedrigen Frequenz abtasten und ihm genügend Zeit zum Aufladen geben, da die Leckage sehr gering ist. Also denke ich, dass 200k in diesem Fall eigentlich in Ordnung sein sollten. Für zB ein Audiosignal oder ein anderes (Wechselstrom-) Hochimpedanzsignal müssen Sie jedoch alle oben genannten Punkte berücksichtigen.
Dieser Link geht ausführlich auf die ATMega328-ADC-Eigenschaften ein.

Oli hat Ihnen die Informationen im Datenblatt gezeigt, aber wenn Sie neu in diesem Bereich sind, könnte seine Erklärung etwas über Ihren Kopf gehen.

Der ADC (Analog-to-Digital Converter) hat einen kleinen Kondensator, der die analoge Eingangsspannung hält. Dieser Kondensator wird durch den Widerstand am Eingang aufgeladen. Ein hoher Widerstand lädt den Kondensator langsamer auf. 10 kΩ werden als Maximum empfohlen, daher ist die Verwendung eines Potmeters mit diesem Wert in Ordnung. Olis 40 kΩ als Maximum sind korrekt, aber das wird klar, wenn Sie mehr über Thévenin erfahren.

Nach meiner Erfahrung mit Arduinos werden die Messwerte mit Potentiometern über 10k schwanken. Ich löse dies, indem ich einen 0,1-uf-Kondensator zwischen den Wischer und Masse stecke. Dies hält die Spannung für analoge Lesevorgänge stabil. Durch die Verwendung des Kondensators habe ich Potis bis zu 1 MegaOhm verwendet und solide, stabile Messwerte erhalten.