Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Widerstandsdekade elektronisch


von Stephan B. (stephan_b78)


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Guten Tag Gemeinde,

ich möchte mir eine Widerstandsdekade bauen.
Per µC möchte ich am Ende den Wert einstellen. Das bekomme ich auch hin.
Mir gehts um die Schaltung.
Mit welchen IC´s wäre sowas möglich?

Meine Idee war:

Ausgänge auf High ziehen > Optokoppler > Transistor schaltet Widerstand 
zu.

Ich bedanke mich schon einmal für eure Mühe und freue mich über eure 
ideen.

mfg Stephan

von Joachim B. (jar)


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Stephan B. schrieb:
> Mit welchen IC´s wäre sowas möglich?

prinzipiell mit einem oder mehreren Analogmultiplexer(n)

CD405xB
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4053b.pdf
und echten Widerständen soweit Spannung und Strom die Multiplexer nicht 
überfordern.

oder mit I2C Potis soweit Spannung und Strom diese nicht überfordern.

bar 100W oder 230V sind so natürlich nicht zu beschalten.

von Chris F. (chfreund) Benutzerseite


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Stephan B. schrieb:
> Ausgänge auf High ziehen > Optokoppler > Transistor schaltet Widerstand
> zu.

Der Kollektor-Emitter-Widerstand spielt keine Rolle?

von Chris F. (chfreund) Benutzerseite


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Das erinnert mich gerade an den anderen Thread wo die Netzteile in Reihe 
zugeschaltet werden sollen. :)

von Ignoramus (Gast)


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Man kann schon nicht mehr soviel kotzen wie man muss. Abstruse 
Märchen-Ideen tonnenweise - selbst an normalen Wochentagen.

Sachlich gesehen fehlt da die Kenntnis der Transistoreigenschaften - 
insbesondere des C-E-Widerstandes, deren Temperaturabhängigkeit etcpp. 
Oder resp. und die Kenntnis über Widerstände und deren Toleranzen.

Inhaltlich fehlt - wie immer - wieder mal der Verwendungszweck oder 
irgendeine Genauigkeits- und Widerstandswertangabe.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Stephan B. schrieb:
> ich möchte mir eine Widerstandsdekade bauen.
> Per µC möchte ich am Ende den Wert einstellen. Das bekomme ich auch hin.
> Mir gehts um die Schaltung.
> Mit welchen IC´s wäre sowas möglich?

Eher mit keinen IC, sondern mit (Reed?)Relais.

Kommt vor allem darauf an, welchen Widerstandsbereich du mit welcher 
Genauigkeit abdecken willst. Ob der resultierende Widerstand an 
Gleichspannung oder Wechselspannung verwendbar sein muß. Wieviel 
Spannung respektive Strom der Widerstand aushalten muß.

Lösungen mit Transistoren oder MOSFET sind erstmal nur für DC tauglich 
und haben einen eingeschränkten Spannungs- und Strombereich. Aber 
natürlich sind weder Transistoren noch MOSFET ideale Schalter. 
Insbesondere bei kleinen Widerstandswerten bekommt man große Fehler.

Analogschalter sind eingeschränkt AC-tauglich. Können aber nur geringe 
Ströme und haben noch höhere Eigenwiderstände als z.B. MOSFET.

Es hat schon seinen Grund, warum man so etwas traditionell mit 
mechanischen Schaltkontakten baut.

von Chris F. (chfreund) Benutzerseite


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Such mal nach einem "linearen Digital-Potentiometer-IC", den Du dann via 
i2c/spi ansteuerst. Das führt imho eher zu fruchtbaren Ergebnissen.

von Stephan B. (stephan_b78)


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danke für eure Antworten.
Ich möchte einfach nur eine Dekade haben, die ich per µC steurn kann. 
Für mich als Privatanwender ohne einen bisher bekannte Bezug.
Spannung bis 50V DC(weniger wäre auch nicht schlimm) reicht aus. 
Wechselspannung ist für mich nicht wichtig. Strom < 100mA.
Widerstandswert...naja 0,1Ohm - 10MOhm.
Dachte mir ich je Dekade 10 Widerstände (zb. 10 x 1.0 Ohm) und diese 
dann je nach dem in reihe schalten.
es gibt ja Dekaden mit DIP-Schalter. Deswegen war meine Überlegung einen 
Transistor zu nehmen. dabei habe ich den Kollektor Emitter Widerstand 
nicht bedacht.

von Jan L. (ranzcopter)


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Stephan B. schrieb:
> Ich möchte einfach nur eine Dekade haben, die ich per µC steurn kann.

gibt's z.B. von ELV: "EWD 100". Dort werden 24 Relais vom uC 
geschaltet...

von Micha (Gast)


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von Soul E. (Gast)


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Stephan B. schrieb:

> Spannung bis 50V DC(weniger wäre auch nicht schlimm) reicht aus.

Damit scheiden Lösungen mit Transistoren oder Analogschaltern weitgehend 
aus. Die erfordern ein definiertes Verhältnis zwischen der 
Betriebsspannung der Dekade und den in der Zielschaltung vorhandenen 
Potentialen.

> Dachte mir ich je Dekade 10 Widerstände (zb. 10 x 1.0 Ohm) und diese
> dann je nach dem in reihe schalten.

Lies Dich da mal ein: https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem
Es reichen vier Widerstände pro Dekade (1-2-4-8), die in Reihe 
geschaltet und bei Bedarf überbrückt werden.

> es gibt ja Dekaden mit DIP-Schalter. Deswegen war meine Überlegung einen
> Transistor zu nehmen. dabei habe ich den Kollektor Emitter Widerstand
> nicht bedacht.

Vier Relais pro Dekade sind stressfreier. So hängen die Widerstände dann 
potentialfrei in der Luft und können beliebig extern angeschlosssen 
werden.

von Stephan B. (stephan_b78)


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Nochmals Danke, ich werde es mit Binärsystem und Relais umsetzen.
Einen Schönen Tag euch allen noch.

von Harald W. (wilhelms)


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soul e. schrieb:

> Lies Dich da mal ein: https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem
> Es reichen vier Widerstände pro Dekade (1-2-4-8), die in Reihe
> geschaltet und bei Bedarf überbrückt werden.

Es reichen 2 hoch n Widerstände und Relais. Z.B. "N=20" für
einen Wertebereich grösser eine Million. Die Dez->Binär-
Umwandlung kann ja die Software machen.

von ths (Gast)


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Vielleicht möchtest du dich daran grob orientieren:

https://www.burster.de/de/kalibriergeraete/widerstandsdekaden/p/detail/1427/

von Joachim B. (jar)


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ths schrieb:
> Vielleicht möchtest du dich daran grob orientieren:
>
> https://www.burster.de/de/kalibriergeraete/widerstandsdekaden/p/detail/1427/

oder auch nicht:

Leistung   Max. 0,3 W

was

Stephan B. schrieb:
> Für mich als Privatanwender ohne einen bisher bekannte Bezug.
> Spannung bis 50V DC(weniger wäre auch nicht schlimm) reicht aus.

einige R ab Widerstandsbereich von 1,00000 Ω ausschliesst

mit einem µC kann man aber die Spannung vorher messen und das 
Einschalten der Relais verweigern :)

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Stephan B. schrieb:
> Mit welchen IC´s wäre sowas möglich?

Reed-Relais, Edelmetall-Drehwähler.

Alles andere kannst du vergessen, bei Dekaden ist der Widerstandsbereich 
zu gross für schlechte Schalter (Transistoren, Analogschalter).

von Joachim B. (jar)


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Michael B. schrieb:
> Alles andere kannst du vergessen, bei Dekaden ist der Widerstandsbereich
> zu gross für schlechte Schalter (Transistoren, Analogschalter).

Transistoren ist eh unpraktisch, für Audioanwendungen ab 1k ohne 
nennenswerte Ströme würde ich analog Multiplexer nicht ausschliessen, da 
stören auch 30-100 Ohm nicht, aber dann kann man auch vom µC gleich ein 
I2C Poti nehmen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Nein ein digitalpot geht grad nochmals nicht. Denn die Spannungen dort 
muessen zwischen den Versorgungsspannungen liegen. Da ist dann mit 44V 
oder so Schluss, von den Spannungen ueberhaupt her. Und eigenlich muss 
man dann die GND irgendwie zusammenschalten.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Leute wirklich, der Thread tut körperlich weh. Sind noch Schulferien 
oder was?

Was soll der Scheiß mit Digitalpoti, Analogschaltern oder Transistoren 
als Schalter? Ist das hier die Jahreshauptversammlung der 
Arduino-Maker-Kiffer oder was?

Es gibt zwei in der Praxis verwendete und funktionierende Ansätze:

- Mechanisch, z.B. Relais oder motorgetriebene Schalter. Wobei gerade in 
den niedrigen Dekaden besonders hochwertige und daher extra teure Relais 
oder Schalter benötigt werden.

- Als eine aktiv geregelte Stromsenke unter Ausnutzung des Ohmschen 
Gesetzes R = U/I. Z.B. haben diverse im Handel erhältliche Elektronische 
Lasten diesen Betriebsmodus. An denen kann man auch die Nachteile sehen, 
wie Schwingungsneigung.

von Volker S. (sjv)


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Stephan B. schrieb:
> Nochmals Danke, ich werde es mit Binärsystem und Relais umsetzen.
> Einen Schönen Tag euch allen noch.

Dann kann man auf den µC verzichten und die Relais mit Codierschaltern 
ansteuern!
Wenn man Codier(-dreh)schalter für größere Leistung findet, kann man 
auch auf die Relais und die zusätzliche Versorgung verzichten und hat 
dann eine stinknormale Dekade.

von Georg (Gast)


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Volker S. schrieb:
> Wenn man Codier(-dreh)schalter für größere Leistung findet

Diese Art von Kodierschalter kann 100 mA und hat 120 mOhm 
Kontaktwiderstand:

https://www.conrad.de/de/kodierschalter-bcd-0-9-schaltpositionen-10-hartmann-zweit-codierschalter-1-st-704822.html

Die kann man zusammenschrauben und die Widerstände hinten dran löten, 
das ergibt eine nette kleine profimässige Dekade.

Georg

von Joachim B. (jar)


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Hannes J. schrieb:
> Was soll der Scheiß mit Digitalpoti, Analogschaltern oder Transistoren
> als Schalter? Ist das hier die Jahreshauptversammlung der
> Arduino-Maker-Kiffer oder was?

dann lies nicht nur was dir nicht gefällt, Relais wurde genannt, auch 
bei 100W dürfte Relais schon mal nicht gehen, es sei denn er nimmt 
gleich passende Schütze, dann aber auch jeden 0,1 Ohm und aufwärts in 
der 1-25 kW Ausführung.

Stephan B. schrieb:
> Spannung bis 50V
Stephan B. schrieb:
> Widerstandswert...naja 0,1Ohm - 10MOhm.

also worst case U²/R gibt
für 0,1 Ohm 25kW
für 1 Ohm 2,5kW

usw.

von Lurchi (Gast)


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Bei Widerständen und Relais kann man für kleine Widerstände (z.B. unter 
10 K) die Variante mit Parallelschaltung nutzen. Relais sind schließlich 
recht gut im ausgeschalteten Fall. Der µC muss dann halt ausrechnen 
welche Widerstände man parallel schalten muss um nahe an den gewünschten 
wert zu kommen.

Für den Bereich großer Widerstände wäre die Reihenschaltung besser, da 
stören aber die Kontaktwiderstände kaum noch.

Statt Relais gingen in einigen Fällen auch Photomos schalter - ob es 
sich lohnt muss man selber entscheiden.

von Simpel (Gast)


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U_DS und I_DS eines FET messen und U_GS so regeln, dass der gewünschte, 
effektive R_DS dabei stabil bleibt...

von Jörg R. (solar77)


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Ich hatte vor kurzem eine ähnliche Idee. Ich möchte es aber mit einem uC 
lösen und nicht mit einem PC.
Mein Ansatz sind bistabile Relais und Widerstände mit 0,1% Toleranz. 
Wenn schon, denn schon. Ich benötige es nur für Abgleicharbeiten und 
ähnliche Anwendungen. Hohe Leistungen benötige ich nicht. Bistabile 
Relais deshalb um das Teil mit Akkus versorgen zu können. Der Einbau 
erfolgt in ein Tischgehäuse, ähnlich wie das von Joachim B. verlinkte. 
Die Steuerung erfolgt uber eine Zehnertastatur. Für die Anzeige kommen 
ein LCD und evtl. Leds zum Einsatz.

Als Relais kommen SDS mit je 4 Schließern zum Einsatz, die habe ich 
noch. Kontaktwiderstand ist 15mR. Mindestens 2 Kontakte werden paralell 
geschaltet. Ein oder 2 Kontakte werden für weitere Funktionen bzw. 
Rückmeldungen (Zustand des Relais) verwendet.

Ob es sinnvoll ist so etwas zu bauen interessiert mich weniger, mir geht 
es um die Umsetzung.

von Wolfgang (Gast)


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Georg schrieb:

> Diese Art von Kodierschalter kann 100 mA und hat 120 mOhm
> Kontaktwiderstand:
>
> https://www.conrad.de/de/kodierschalter-bcd-0-9-sc...
>
> Die kann man zusammenschrauben und die Widerstände hinten dran löten,
> das ergibt eine nette kleine profimässige Dekade.

Der Nachteil ist, man braucht die Werte 1, 2, 4 und 8. Entweder sehr 
krumm und in keiner Normreihe zu haben. Oder man lötet jeweils 1, 2, 4 
und 8 Widerstände zusammen. Macht 15 pro Stufe. Der Kontaktwiderstand 
ist vermutlich vernachlässigbar, er tritt aber wechselnd 1-3 mal auf.
Und größter Haken, eigentlich ein Showstopper: Bei 0 ist die Stufe 
leider offen, nicht kurzgeschlossen. Braucht eine Behelfslösung.

Wenn man echte 10er-Kodierschalter erwischt, also mit 10 Ausgängen, 
braucht man nur 10 Widerstände, die man in Reihe mit den Ausgängen 
verlötet. 0=0 Ohm geht. Kontaktwiderstand tritt immer genau 1x auf.

Will ich mir seit Jahren mal mit 1%ern bauen. Oder vielleicht gleich mit 
0,1%. :)

von Wolfgang (Gast)


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Ich muß mich korrigieren: BCD geht natürlich gar nicht. Weil es die 
Widerstände parallel schaltet. 1+2 Ohm parallel gibt aber nicht 3 Ohm.


(Wußte doch, daß ich das schonmal durchdacht hatte, mit dem Ergebnis daß 
es nicht funktioniert.)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wolfgang schrieb:
> Der Nachteil ist, man braucht die Werte 1, 2, 4 und 8. Entweder sehr
> krumm und in keiner Normreihe zu haben. Oder man lötet jeweils 1, 2, 4
> und 8 Widerstände zusammen. Macht 15 pro Stufe.

Wenn man etwas länger nachdenkt, nimmt man vielleicht lieber 2, 1, 2 und 
4 Widerstände. Macht 9 Widerstände für 16 Kombinationen. Wenn man eine 
Dekade bauen will (was ich aber generell für wenig sinnvoll halte), dann 
braucht man sogar nur 2, 1, 2, 1 Widerstände pro Dekade.

Codierschalter sind allerdings eher nicht geeignet. Mit denen kann man 
seine binär gewichteten Widerstände nur parallel schalten. Das gibt dann 
zwar einen hübsch linear steigenden Leitwert, aber das ist halt doch nur 
das Inverse des Gewünschten ;)

von W.A. (Gast)


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Chris F. schrieb:
> Stephan B. schrieb:
>> Ausgänge auf High ziehen > Optokoppler > Transistor schaltet Widerstand
>> zu.
>
> Der Kollektor-Emitter-Widerstand spielt keine Rolle?

Es gibt nicht nur Transistoren mit Kollektor-Emitter-xxx

Die CE-Strecke eine Bipolartransistors kannst du nur ausgesprochen 
schlecht als Widerstand beschreiben. U_CE ist da wesentlicher.

Wie wäre es mit einem Feldeffekt- Transistor ? Da sieht das wesentlich 
besser aus.

von Peter D. (peda)


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Jörg R. schrieb:
> Ob es sinnvoll ist so etwas zu bauen interessiert mich weniger, mir geht
> es um die Umsetzung.

Du weißt aber schon, daß bei 1 Ohm und 1% Fehler alle Relais, 
Steckverbinder, Leiterzüge, Drähte mit Summe >10mOhm der Todesstoß sind.
Desgleichen bei 10MOhm sämtliche Isolationswiderstände parallel <1GOhm.

Daher sind professionelle Dekaden mit dem Bereich unbezahlbar.

von Jörg R. (solar77)


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Peter D. schrieb:
> Du weißt aber schon, daß bei 1 Ohm und 1% Fehler alle Relais,
> Steckverbinder, Leiterzüge, Drähte mit Summe >10mOhm der Todesstoß sind.
> Desgleichen bei 10MOhm sämtliche Isolationswiderstände parallel <1GOhm.

Hallo Peter,

mein Plan ist alle Widerstände einer Dekade in Serie zu schalten und 
jeweils nur ein Relais je Dekade zu schalten um z.B. 50R "abzugreifen". 
Den einstellbaren Bereich plane ich von 10R bis max. 10M, evtl. auch nur 
bis 1M. Es kommen also 6-7 Relais mit je 2-3 paralell geschalteten 
Kontakten zu Einsatz. Gesamtwiderstand nur der Kontakte < 55mR.
Bis jetzt ist es auch nur ein Hirngespinst, evtl. gehe ich doch auf 1% 
Widerstände.


> Daher sind professionelle Dekaden mit dem Bereich unbezahlbar.
Das ist leider so. Eine gute Dekade mit Drehschaltern kostet mehrere 
hundert Euro. Ein Teil wie das von Joachim B. verlinkte kostet mehere 
tausend Euro.

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (berndkeck)


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Hallo,
ich habe vor einiger Zeit eine solche Widerstands Dekade entwickelt und 
gebaut. 4 Prototypen sind fertig und funktionieren, bin nur noch nicht 
dazu gekommen das zugehörige PC Programm komplett fertig zu machen und 
an der Dokumentation hapert es auch noch etwas...
Daten: ca. 100 Ohm bis 11,1M mit 32 bistabilen Relais, die über USB vom 
PC geschaltet werden können. Abstufungen 1,2,3,4. Ausgestattet mit 
0,1%/25ppm Widerständen. Die einzelnen Stufen werden kalibriert und im 
PC in einer Tabelle abgelegt.
Grundprinzip ist: es wird ein Wert angefordert z.B. 110,23 Ohm, 
angezeigt und eingestellt wird dann der Wert, der dem angeforderten am 
nächsten liegt. z.B. 110,21.
Wenn jemand Interesse hat, kann ich Ihm gerne die Schaltpläne und die 
Source für den lokalen Prozessor zukommen lassen.
mfg
Bernd

von Mani W. (e-doc)


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Die Relaislösung wäre an sich die sinnvollste, wobei aber zu
beachten ist, dass besonders gute Relaiskontakte (Reed, vergoldet?)
verwendet werden...

von Volker S. (sjv)


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Axel S. schrieb:
> Codierschalter sind allerdings eher nicht geeignet. Mit denen kann man
> seine binär gewichteten Widerstände nur parallel schalten. Das gibt dann
> zwar einen hübsch linear steigenden Leitwert, aber das ist halt doch nur
> das Inverse des Gewünschten ;)

Es gibt auch inverse Codierschalter mit 2 Common Anschlüssen (zwischen 
1,2 und 4,8) mit denen man eine R-Dekade bauen kann.

MfG

von Volker S. (sjv)


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von Chris F. (chfreund) Benutzerseite


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Volker S. schrieb:
> Hier ist ein kommerzielles Angebot:
> http://www.pickeringtest.com/de-de/products/pxi/programmable-resistors

Die dortigen Preise sind wahrscheinlich die Motivation das für den 
Heimgebrauch selber zu bauen. ;-)

von Jörg R. (solar77)


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Chris F. schrieb:
> Volker S. schrieb:
>> Hier ist ein kommerzielles Angebot:
>> http://www.pickeringtest.com/de-de/products/pxi/pr...
>
> Die dortigen Preise sind wahrscheinlich die Motivation das für den
> Heimgebrauch selber zu bauen. ;-)

Selbst der Eigenbau wird nicht preiswert. Bei einem Bereich von 1R bis 
10M benötigt man schon 80 Relais. Dazu 70 Widerstände mit mindestens 1% 
Toleranz, besser wäre natürlich 0,1%. Noch genauer wäre wohl übertrieben 
wobei 0,1% Widerstände schon teuer genug wären. Diverse Elektronik und 
ein entsprechendes Gehäuse kommen auch noch dazu.

Bei den Relais, ich möchte SDS in bistabil verwenden, muss man die Augen 
bei eBay aufhalten und ab und zu die Relaisauktionen durchforsten.

Mal sehen was daraus wird. Der Winter steht ja schon fast vor der Tür?

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Mani W. schrieb:
> besonders gute Relaiskontakte (Reed, vergoldet?)

Quecksilberbenetzt. Sind allerdings nicht unbedingt lageunabhängig, weil 
Quecksilber nun mal flüssig ist. Aber für Messschaltungen von den Werten 
her optimal.

Georg

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