Цифровой потенциометр своими руками – ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕОСТАТЫ И ПОТЕНЦИОМЕТРЫ С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Содержание

Когда не помогает ЦАП. Цифровые потенциометры в деталях. Часть первая / Хабрахабр

Прогресс не обошёл стороной не только велосипед. Сегодня традиционные переменные и подстроечные резисторы в очень многих приложениях уступают место цифровым сопротивлениям. В англоязычных источниках их называют digital potentiometer, RDAC или digiPOT. Область применения этих устройств гораздо шире регулировки уровня звукового сигнала. В частности они приходят на помощь в очень многих случаях, когда требуется изменять параметры обратной связи, что трудно реализовать с помощью традиционных ЦАП.

Особенно эффективно их применение в связке с операционными усилителями. Так можно получить регулируемые усилительные каскады, преобразователи разного рода величин, фильтры, интеграторы, источники напряжения и тока и многое многое другое. Словом эти очень недорогие и компактные устройства могут быть полезными каждому разработчику электроники и радиолюбителю…

Изначально я хотел написать краткую статью, но в результате углубленного изучения темы материал с трудом уместился в две части. Сегодня я постараюсь рассказать об архитектуре данных устройств, их возможностях, ограничениях использования и тенденциях развития. В заключении вскользь затрону тему областей применения, поскольку конкретные примеры практической реализации схем на их основе будут рассмотрены во второй части. МНОГО примеров!

Лично я за последние пять лет с успехом применял цифровые сопротивления в нескольких своих разработках, надеюсь что данный цикл статей окажется полезным для многих и поможет вам решать многие задачи более изящно и просто, чем сегодня. Людям, далёким от разработки электроники данная статья может просто расширить кругозор, показав как эволюционируют под натиском цифровых технологий даже такие простейшие вещи, как переменные резисторы.

P.S.Так получилось, что уже вышла ещё одна статья из этой серии и в ней пример всего один, зато подробно разобранный. Для остальных обещанных примеров придётся писать третью.

Архитектура.

Для того, чтобы понять как работает данное устройство обратимся к функциональной схеме. На ней изображена аналоговая часть цифрового 8 битного сопротивления.

Основа прибора — 255 резисторов одинакового номинала и выполненные по технологии КМОП двунаправленные электронных ключи. Цифровое значение в интервале 0-255 записывается в регистр с которого подаётся на дешифратор. В зависимости от значения, сохранённого в регистре, срабатывает один из ключей, подключающий средний вывод W к выбранной точке в линейной матрице сопротивлений Rs. Ещё два ключа служат для подключения крайних выводов А и В. С их помощью прибор может переходить в неактивный режим.

Выводы А и В — аналоги крайних выводов переменного сопротивления, W — среднего вывода к которому у обычных переменных резисторов крепится движок.

Возможные схемы включения также аналогичны традиционным переменным сопротивлениям…

Рассмотрим как устанавливается требуемое сопротивление на примере 10 килоомного резистора. Для начала вычислим значение каждого из резисторов сборки, необходимых для формирования такого сопротивления Rs=10000/256=39,06 Oм. Допустим, мы пытаемся регулировать сопротивление между выводами W и B. Для получения нуля запишем это значение в управляющий регистр, но вместо желаемого нуля получим сопротивление в 100 Ом. Почему? Дело в том, что каждый из контактов прибора имеет своё внутреннее сопротивление и в рассматриваемом случае оно равно 50 Ом, поэтому и минимальное значение, которое можно получить с помощью данного потенциометра равно не нулю, а ста Омам — сопротивлению контактов W и B. Записав в регистр единицу получим 50+50+39=139 Ом.

В общем случае вычислить сопротивление между выводами W и B в зависимости от значения регистра D можно по формуле:

где:

  • D — значение регистра от 0 до 255
  • Rab — номинальное сопротивление
  • Rw — сопротивление одного контакта

Нетрудно догадаться что сопротивление между выводами W и А вычисляется как
Интерфейсы подключения.

Рассмотрим теперь функциональную диаграмму всего устройства, имеющего интерфейс I2C.

Тут некоторые вопросы может вызвать только вывод AD0. Он предназначен для возможности применения в одном канале I2C одновременно двух потенциометров. В зависимости от того, находится ли на нём логический ноль или единица, меняется адрес устройства на шине I2C. Схема подключения двух микросхем на одну шину показана ниже.

Кроме интерфейса I2C, для управления данными приборами часто используется SPI интерфейс. В этом случае также существует возможность управления несколькими устройствами по одной шине. Для этого они объединяются в цепочку. Например так:

В данном режиме буферный регистр записи значений работает как сдвиговый. Каждый новый бит поступает на вход DIN и по стробу с SCLK записывается в его младший разряд. Одновременно бит старшего разряда выходит наружу через вывод SDO и переходит в следующий прибор в цепочке. После того, как записана информация во все устройства, поступает импульс стробирования SYNC, по которому новые значения регистров всех приборов входящих в цепочку перезаписывается из буферного в рабочий регистрор. Очевидный недостаток подобного решения — не существует способа записать информацию в отдельно взятый прибор. Для любого изменения значений требуется обновить содержание регистров во всей цепочке.

Для решения подобного рода проблем, а так же экономии конечной цены решения изготавливают микросхемы, включающие в свой состав два, четыре и даже 6 цифровых сопротивлений одновременно.

Рабочие напряжение и ток

Пожалуй, самым существенным недостатком первых разработок было ограниченное напряжение, допустимое на выводах. Оно не должно превышать напряжения питания которое могло лежать в диапазоне от 2.7 до 5.5В, а главное не могло уходить в отрицательную область, из-за чего применение микросхем ограничивалось устройствами с однополярным питанием. Первым делом инженеры решили проблему двуполярности. Так появились приборы, способные работать как от однополярного напряжения вплоть до 5,5 Вольт, так и поддерживающие режим двуполярного питания вплоть до ± 2.75В. Затем стали появляться версии с максимальным питанием ±5.5 и даже ±16,5(до 33 вольт однополярного у AD5291/5292). Конечно по этому параметру традиционные сопротивления до сих пор сильно выигрывают, но для подавляющего большинства схем и 33 вольт вполне достаточно.

Тем не менее, какое бы максимальное напряжение не поддерживал прибор, в случае если имеется возможность его выхода за пределы допустимого, следует применить хотя бы простейшую защиту с помощью диодов или супрессоров.

Ещё одной серьёзной проблемой является низкий максимальный рабочий ток цифровых сопротивлений, который обусловлен в первую очередь их малыми размерами. Без риска деградации с течением времени средний постоянный ток для большинства моделей не должен превышать 3 мА. В случае, если протекающий ток имеет импульсный характер, его максимальное значение может быть выше.

Борьба за точность. Технология управляемого хаоса

К сожалению, существующая технология изготовления допускает возможность отклонения сопротивления интегральных резисторов, применяемыx в цифровых сопротивлениях, вплоть до 20 процентов от номинала. Однако, внутри одной партии и тем более одного конкретного прибора разница сопротивлений не превышает 0.1%. Для того, чтобы повысить точность установки, производитель стал измерять сопротивление резисторов как минимум на каждой пластине и прописывать в энергонезависимую память каждой из микросхем не номинальное, а реальное сопротивление, которое получилось в ходе производства, с точностью до 0.01 процента. Подобный механизм позволяет в частности в микросхемах AD5229/5235 вычислить реальную точность установки сопротивления c погрешностью недостижимой даже в многооборотных подстроечных резисторах — 0.01 процент. Основываясь на этом можно скорректировать операцию декодирования цифрового кода в сопротивление. Предположим, что элементарное сопротивление имеет значение 100 Ом. Тогда, чтобы выставить сопротивление в 1K вы устанавливаете в цифровом регистре 10. Но если в реальном приборе сопротивления имеют отклонение от номинала в большую сторону и равны 110 Ом, то при уровне 10 вы получите 1,1K. Однако, считав реальное значение сопротивления микроконтроллер может пересчитать код и подаст в действительности на дешифратор вместо десяти код 9. Тогда мы получим в реальности 9*110= 990 Ом.

Кроме этого, AD запатентовала технологию калибровки значения сопротивлений с точностью 1%. К сожалению, я так и не смог найти информации каков её механизм работы.

Для увеличения дискретности установки сопротивления были разработаны приборы с 10 битным дешифратором, обеспечивающие 1024 шага регулировки. Дальнейшее увеличение этого параметра можно достичь используя последовательное или параллельное соединение двух цифровых сопротивлений с разным номиналом.

Температурная стабильность

Тут всё совсем не плохо. Применение резисторов, изготавливаемых по плёночным технологиям позволяет достичь уровня дрейфа не превышающего 35ppm/°C (0,0035%). Существуют приборы с термокомпенсацией, температурный дрейф которых находится на уровне 10ppm/°C. По этому параметру цифровые сопротивления превосходят многие движковые аналоги. Для приложений, в которых данный параметр не актуален, можно выбирать более дешёвые приборы с полупроводниковыми резисторами у которых дрейф находится на уровне 600 ppm/°C.

Рабочий температурный диапазон большинства приборов от ADI находится в пределах от -40°C до +125°C, что достаточно для подавляющего большинства приложений.

Ряд доступных сопротивлений.

Конечно, тут не наблюдается такого разнообразия как у традиционных движковых резисторов, тем не менее есть из чего выбрать. Таблица ниже иллюстрирует зависимость доступных сопротивлений от разрядности прибора.

Искажение сигнала

Основные искажения, сигнала вносимые цифровыми усилителями можно разделить на два класса.
  • Гармонические искажения или на западный манер total harmonic distortion (THD).

Эти искажения возрастают с увеличением приложенного напряжения. Получить представление о их типичных значениях можно из следующей таблицы, составленной для микросхем AD9252…

В отдельных случаях этот вид искажений может возрастать до -60 dB

  • Искажения вызванные нелинейностью АЧХ.

Контактные площадки, электронные ключи и сами элементарные сопротивления имеют конечную паразитную ёмкость. В результате цифровые сопротивления являются своеобразным фильтром ФНЧ и на высоких частотах их сопротивление сигналу увеличивается.

Влияние этого эффекта возрастает с увеличением сопротивления прибора. В таблице ниже показано на какой частоте наблюдается ослабление сигнала на 3 децибела для разных сопротивлений разных номиналов.

Для большей наглядности приведу ещё графики зависимости передачи сигнала от установленного уровня сопротивления для микросхем AD5291 с разными номиналами 20 и 100 килоом.

Таким образом, получается что чем выше номинал сопротивления, тем ниже его рабочая частота.

“Фишечки” эволюции

Производители пытаются сделать работу с прибором наиболее комфортной, изобретая разные приятные мелочи. В результате цифровые сопротивления обзавелись внутренней энергонезависимой памятью, как однократно, так и многократно программируемой.

Главное её предназначение — хранения начального значения сопротивления, которое автоматически устанавливается сразу после включения питания. Первые модели электронных резисторов устанавливались при подаче питания в среднее положение, потом появилась дополнительная ножка для сброса в ноль, затем уровень стало можно задавать с помощью записанного в память значения. В наиболее продвинутых моделях в память можно записать несколько предустановленных значений, между которыми потом пользователь может быстро переключаться нажатием кнопок.

Кстати о кнопках — в некоторых моделях добавили две кнопочки для пошагового увеличения / уменьшения сопротивления.

Кроме этого, появился интерфейс для подключения энкодеров.

Что бы ещё улучшить?

Можно пофантазировать в каком направлении будет развиваться прогресс в производстве цифровых сопротивлений.
Для достижения большей точности может измениться система коммутации.

Например, добавив в традиционную схему всего одно сопротивление в параллельном включении, ну хорошо, два. Ещё одно в верхнее плечо для симметрии — можно увеличить точность установки сопротивлений в два раза! Объединение же в одной корпусе двух приборов даст возможность увеличения дискретности и точности в несколько раз.

Введение в корпус простейшего микроконтроллера, управляющего дишифратором позволит на основе реального значения полученных сопротивлений создать программу переключения для установки сопротивления прибора с очень большой точностью — 0.1% и выше. Интегрировав в такие приборы датчик температуры можно ввести компенсацию для сохранения линейности в очень широком температурном диапазоне. Возможно появление аналогов частотнокомпенсированных сопротивлений для HiFi аппаратуры, которые будут представлять из себя несколько сопротивлений в одном корпусе. Одно из них будет использоваться для регулировки уровня громкости, а другие для частотной компенсации.

Области применения

Конкретные схемотехнические решения на основе цифровых сопротивлений я приведу в следующей части статьи, пока же просто рассмотрим области применения.

Конечно, прежде всего приходит на ум усилители с регулируемым коэффициентом усиления.

В результате повышения точности установки значений, стало возможным применение электронных сопротивления в схемах управления уровнем усиления инструментальных усилителей.

Автоматическое или программное изменение контрастности жидкокристаллического индикатора можно организовать с помощью электронного сопротивления номиналом 10 Килоом.

На основе цифровых сопротивлений легко реализовывать управляемые фильтры. Фильтры высоких порядков часто требуют по несколько задающих резисторов одинаковых номиналов. Это очень удобно реализовать с помощью приборов, содержащих несколько сопротивлений в одном корпусе, поскольку в этом случае мы получаем отличную повторяемость. На рисунке приведена упрощённая схема простейшего управляемого ФНЧ.

Логарифмический усилитель, со сравнительно высоким напряжением питания, на основе AD5292.

Программно управляемый стабилизатор напряжения.

Линейный ряд от ADI

В заключении приведу полную список доступных на сегодня электронных потенциометров от компании Analog Devices. При этом следует отметить, что подобные приборы выпускает далеко не только эта фирма. Например, MAXIM также давно делает неплохие микросхемы.

Для начала приборы, которые не поддерживают программирование пользователем.

В заключении программируемые приборы. При выбора конкретной модели стоит обращать внимание на то что они бывают как однократно программируемыми, так и поддерживающими репрограммирование. Причём большое количество циклов обеспечивают только микросхемы с памятью выполненной по технологии EEPROM.

На этом заканчиваю обзор. Следующая статья будет посвящена рассмотрению практических схем с применением цифровых сопротивлений.

P.S. Так получилось, что уже вышлаещё одна статья из этой серии и в ней пример всего один, зато подробно разобранный. Для остальных обещанных примеров придётся писать третью.

habr.com

Цифровые потенциометры | Радиолюбительские схемы

Цифровые потенциометры выполняют функцию регулирования, аналогичную той, что выполняет обычный потенциометр с механическим управлением.

Сопротивление электронного регулятора изменяется дискретно (ступенчато) при подаче тактового импульса на счетный вход CLK микросхемы, а увеличение или уменьшение сопротивления определяется уровнем сигнала на входе UP/DOWN.

Помимо электронных аналогов многопозиционных механических переключателей, предназначенных для коммутации ограниченного количества электрических цепей, в последние годы появились и электронные аналоги механически управляемых (переменных) сопротивлений — электронные реостаты и потенциометры. Эти приборы, в отличие от механических аналогов, более компактны, надежны, имеют меньший уровень собственных шумов, допускают возможность одновременного дистанционного управления неограниченного числа регулировочных элементов. Пример использования вы можете видеть на рисунке выше.

В упрощенном виде электронные реостаты и потенциометры содержат набор (линейку) последовательно соединенных резисторов, коммутируемых электронными КМОП-ключами. Ключи эти обычно управляются:

  • либо подаваемым извне цифровым кодом;
  • либо формируемым непосредственно в микросхеме в зависимости от продолжительности подачи управляющего сигнала «вверх» или «вниз» на выводы управления, предназначенные для подключения к кнопкам управления или к источникам внешних управляющих сигналов «цифрового» уровня 1/0.

Примечание

Особенностью цифровых электронных реостатов и потенциометров является то, что изменение их электрического сопротивления осуществляется дискретно с заданным шагом по линейному, логарифмическому или иному, заданному пользователем, закону. Количество таких шагов обычно кратно двум, например, 32, 64, 128, 256 и т. д. При отключении/включении питания установленный до отключения на электронном потенциометре уровень (положение среднего вывода) запоминается.

Электронные потенциометры используют в технике связи, телевидении, персональных компьютерах, производственной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Такие потенциометры применяют для узлов электронной настройки, многоканальной регулировки громкости/тембра звуковоспроизводящей аппаратуры, в системах автоматической регулировки усиления, перестраиваемых многозвенных фильтрах, схемах управления параметрами дисплеев и т. д.

Примечание.

Применение цифровых электронных потенциометров и реостатов при их работе на переменном токе ограничено областью рабочих частот, в пределах которой сигнал после прохождения через такой регулятор ослабляется не более чем на 3 дБ. Кроме того, поскольку в состав регуляторов входят нелинейные полупроводниковые элементы, повышается уровень нелинейных искажений. Этот уровень заметно возрастает при понижении напряжения питания микросхемы регулятора. Если в составе электронного устройства содержится несколько электронных потенциометров и реостатов, негативные последствия от их совместного использования суммируются.

Цифровые электронные реостаты и потенциометры фирмы Dallas Semiconductor (DS) — Maxim, например, DS1668 выпускаются с интерфейсом ручного управления (в виде кнопки) или в виде традиционной интегральной микросхемы — DS1669.

Рис.1 Расположение выводов микросхемы DS1669:

RH — верхний; RW — средний; RL— нижний вывод потенциометра; +V,-V — питание; UC—вход управления перемещением вверх; DC — вниз

Эти микросхемы однотипны, имеют 64 ступени изменения сопротивления и выпускаются в стандартных номиналах 10, 50 и 100 кОм.

Типовые примеры управления электронными потенциометрами DS1669 при помощи одной или двух кнопок приведены на рис. 2 и рис. 3.

Рис.2. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS 1669 с однокнопочным управлением

Рис.3. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS1669 с двухкнопочным управлением

Приведу далее сведения по основным разновидностям современных цифровых потенциометров.

DS1267 — двухканальный линейный цифровой потенциометр на номинал 10, 50 или 100 кОм. Имеет 256 позиций положения движка с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 5(±5) В.

DS1666 — цифровой потенциометр, предназначенный для устройств звуковоспроизведения. Он имеет логарифмическую шкалу и 128 точек позиционирования. Напряжение питания 5 В. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 В на уровне -3 дБ на частотах 1,1; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно.

DS1667 — представляет собой сдвоенный цифровой потенциометр. Микросхема содержит также два широкополосных операционных усилителя. Каждый потенциометр формируется из 256 элементов, резисторы могут складываться, что дает возможность получать единственный потенциометр на 512 элементов.

DS1802 — сдвоенные потенциометры, обеспечивают регулирование уровня громкости и/или тембра звукозаписи в проигрывателях компакт-дисков, звуковых платах (картах) и иных электронных устройствах. Эти потенциометры имеют логарифмическую характеристику регулировки сопротивления. Весь диапазон в 45 кОм разбит на 65 позиций с приращением шага в 1 дБ. Для управления потенциометром (потенциометрами) от центрального процессора или иных микросхем используют трехпроводный последовательный интерфейс. Потенциометрами можно управлять и при помощи обычных кнопок.

Помимо перечисленных, известны также микросхемы цифровых потенциометров:

DS1800 — сдвоенный цифровой линейный потенциометр на 128 позиций номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1801/DS1802 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции, с логарифмической характеристикой, номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1803 — сдвоенный линейный цифровой потенциометр на 256 позиций, номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1804 — энергонезависимый линейный цифровой потенциометр, который имеет 100 позиционных отводов, номиналом 10, 50 или 100 кОм. Напряжение питания 3(5) В.

DS1805 — линейный цифровой потенциометр на 256 позиций номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1806 — линейный шестиканальный цифровой потенциометр на 64 позиции номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1807 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции каждый, с логарифмической характеристикой изменения сопротивлений для регулирования уровня звуковых сигналов. Работает с двухпроводным последовательным интерфейсом. Программно можно объединить два потенциометра в один. Напряжение питания 3(5) В.

DS1808 — сдвоенный логарифмический цифровой потенциометр на 32 позиции, номинал 45 кОм. Двухпроводное управление. Напряжение питания +4,5; ±13,2 В.

DS1809 — цифровой потенциометр на 64 позиции. Управление кнопками «вверх»/»вниз». Предусмотрена функция (авто)сохранения установленного уровня. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 В на уровне —3 дБ на частотах 1,0; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно. Напряжение питания +4,5—5,5 В.

DS1844 — счетверенный линейный потенциометр на 64 позиции с двухпроводным интерфейсом номиналом 10, 50 или 100 кОм с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1845 — сдвоенный линейный потенциометр на 256 позиций с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 3(5) В.

DS1847 и DS1848 — температурно-компенсированные двойные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций номиналом 10 или 50 кОм. Напряжение питания +3,0—5,5 В.

Помимо перечисленных, известны также цифровые потенциометры DS1854—DS1859y DS1866—DS1870, DS2890, DS3902, DS3903—DS3905, DS3930, DS4301 и др., сведения о которых можно почерпнуть из справочной литературы или на сайтах фирм-производителей. Отметим также в порядке сопоставления некоторые цифровые потенциометры иных фирм [24.2—24.4].

MAX5160/MAX5161 — линейный цифровой потенциометр фирмы MAXIM-DALLAS на 32 позиции, номиналы 50,100,200 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В. Трехпроводный интерфейс.

МАХ5400—МАХ5405 — линейные цифровые потенциометры на 256 позиции. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

MAX5407 — цифровой потенциометр на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 20 кОм. Область рабочих частот до 500 кГц. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

MAX5408—MAX5411 — сдвоенные цифровые потенциометры на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 10 кОм. Напряжение питания 6т 2,7 до 3,6 В для MAX5408, MAX5409 и от 4,5 до 5,5 В для MAX5410, MAX5411.

MAX5413—MAX5415 — сдвоенные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций, номинал, соответственно, 10, 50 и 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

Кроме перечисленных в линейке подобных изделий этой фирмы можно назвать микросхемы MAX5417—MAX5439, MAX5450—MAX5457, MAX5460—MAX5468, MAX5471—MAX5472, MAX5474—MAX5475, MAX5477—MAX5479, MAX5481—MAX5484, MAX5487— MAX5492 и др., каждая, из которых имеет индивидуальные отличия и развивает области применения цифровых потенциометров и способов их управления.

Так, например:

MAX5471, MAX5472, MAXS474, MAX5475 — энергонезависимые 32-х позиционные линейные цифровые потенциометры с последовательным трехпроводным интерфейсом. MAX5471/MAX5474 имеют сопротивление 50 кОм, a MAX5472/MAX5475 — 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,25 В.

Упомянем также для сравнения некоторые цифровые потенциометры фирмы Analog Device [24.3].

AD5200/AD5201 — цифровые потенциометры номиналами 10,50 кОм на 256 и 33 позиции, соответственно.

AD5231/AD5235 — цифровые потенциометры на 1024 позиции.

AD5232 — цифровой двухканальный потенциометр на 256 позиций.

AD5234 — цифровой четырехканальный потенциометр на 64 позиции.

AD5291/AD5292 — цифровые потенциометры на 256/1024 позиции на номинал 20,50,100 кОм.

AD7376 — цифровой потенциометр на 128 позиций на номинал 10, 50, 100,1000 кОм.

AD8400/AD8402/AD8403 — 1, 2 или 4-х канальные цифровые потенциометры на 1,10,50 или 100 кОм, 256 позиций, с трехпроводным интерфейсом.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы ON Semiconductor САТ5270 и САТ5271 — двухканальные цифровые потенциометры на 50 и 100 кОм для точной настройки с 256 ступенями регулирования и интерфейсом 12С.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы Catalyst Semiconductor САТ5111 и САТ5113 [24.4] на 100 позиций при напряжении питания 2,5—6,0 В потребляют ток 0,1 мА.

Рис.4. Эквивалентная схема электронного аттенюатора МС3340

Несколько иной принцип работы у другого управляемого извне прибора — электронного аттенюатора. Пример практической реализации одного из них — МС3340 фирмы Motorola приведен на рис. 4. Аттенюатор позволяет осуществлять дистанционное или непосредственное управление коэффициентом передачи (ослабления) сигнала до 80 дБ в полосе частот до 1 МГц. Напряжение питания аттенюатора — 9—18(20) В. Максимальное напряжение входного сигнала — до 0,5 В.

Типовая схема использования электронного аттенюатора МС3340 приведена на рис.5.

Рис.5. Типовая схема включения электронного аттенюатора МС3340

Примечание.

Особое положение в ряду электрически регулируемых пассивных элементов занимает специализированная микросхема МАХ1474с электрически переключаемыми конденсаторами— аналог миниатюрного конденсатора переменной емкости, рис. 6.

Применение такой микросхемы вместо традиционных варикапов или конденсаторов переменной емкости предпочтительнее ввиду идентичности емкостных параметров микросхемы, синхронности изменения емкости при одновременном использовании нескольких аналогов управляемых конденсаторов, лучшей температурной стабильности.

Примечание.

Возможная область применения микросхем с электрически переключаемыми конденсаторами— синхронная настройка колебательных контуров входных цепей радиоприемных устройств, фильтров промежуточной и иной частоты.

Управление батареей конденсаторов от встроенной схемы управления позволяет ступенчато с минимальным шагом в 0,22 пФ менять в 32 ступени ее емкость в пределах от 6,4 до 13,3 пФ на выводе СР относительно общего провода при заземленном выводе СМ.

Возможна эксплуатация конденсаторной батареи при подключении ее через выводы СР и СМ с изменением емкости в пределах от 0,42 до 10,9 пФ с шагом 0,34 пФ. Температурный коэффициент емкости управляемого конденсатора равен 3,3*10-5 1/град.

Напряжение питания микросхемы 2,7—5,5 В при потребляемом токе 10 мкА. Микросхему можно применять до частот в несколько сотен мегагерц. Так, эквивалентная добротность контура порядка 100 на частотах ниже 20 МГц падает с ростом частоты до 359 МГц в 10 раз.

Микросхемы МАХ1474 можно применять в узлах электронной настройки, в емкостных аттенюаторах, в генераторах и других радиоэлектронных устройствах.

Похожие радиосхемы и статьи:

eschemo.ru

Цифровой потенциометр :AVR devices

Цифровой потенциометр представляет собой переменный резистор, положение щётки которого можно задавать программно при помощи микроконтроллера. Иногда это бывает очень удобно, отпадает необходимость разбирать устройство и крутить подстроечник. Обычно их применяют в схемах регулировки громкости, опорного напряжения АЦП, усиления, контрастности LCD дисплея, в эквалайзерах да и еще много где. Цифровые потенциометры в большинстве случаев могут вполне неплохо заменить своих механических собратьев. С целью помучить изучить  прикольную детальку, был приобретен цифровой потенциометр MCP41010. О нем и пойдет речь.

Основные хар-ки девайса:

  • Полное сопротивление — 10 кОм
  • Сопротивление щётки — 52 Ом
  • Напряжение питания от 2.7 В до 5.5 В
  • Количество положений щётки — 256
  • Температурный диапазон -40…+85 °C
  • Интерфейс — SPI

Эти характеристики приведены в даташите. Реально же, у моего потенциометра полное сопротивление было 8.7 кОм. Но эта цифра укладывается в максимальные значения приведённые в даташите так что волноваться не о чем. Кстати, существуют еще два точно таких же потенциометра но с сопротивлением 50 кОм и 100 кОм. Существуют также сдвоенные потенциометры с аналогичными характеристиками. Положение щётки у данного потенциометра не запоминается, и если в этом есть потребность, то это необходимо реализовать программно. После подачи питания, щётка всегда встает в среднее положение.

Управление потенциометром
Управляется данный девайс через немного урезаный SPI. Отсутствует линия MISO, т.к. из потенциометра ничего прочитать нельзя, можно только записать. Алгоритм работы с потенциометром прост до безобразия:

1) Установить на ноге CS низкий логический уровень
2) Отправить нужную команду
3) Отправить байт данных
4) Установить на ноге CS высокий логический уровень

Рассмотрим подробнее байт команды:

Биты C1 и C0 предназначены для выбора исполняемой команды. Их всего две не считая NOP. Для чего нужна пустая команда я так и не понял из даташита.

P1 и P0 выбирают потенциометр на котором будет выполнена команда. Т.к. мой потенциометр не сдвоенный, то бит P1 для меня совершенно бесполезен.

Отладка управляющего софта происходила на моей новой отладочной плате. Это было первое её боевое крещение. 🙂 Потенциометр я приконнектил к контроллеру следующим образом:

Между седьмым и шестым выводом потенциометра  подключен мультиметр который показывает изменение сопротивления. Еще есть две кнопки замыкающие выводы 4 и 5 на землю (на схеме забыл нарисовать). Зашив прошивку в контроллер можно экспериментировать  (подобные видео снимаю впервые, поэтому просьба сильно не пинать):

Софт
SPI хоть и реализован программно, но ни кто не мешает заюзать аппаратный spi если он конечно же есть в используемом вами контроллере.  Программа простая и думаю в комментариях не нуждается. Некоторые моменты пояснены в самом коде, но если возникнут вопросы то можно спросить прямо тут в комментариях. Написано всё на ассемблере.

Впечатления
Нормальный потенциометр, применение я думаю ему найду без труда. Огорчило лишь то, что сделать на нем регулятор громкости увы не вышло. Слишком сильные искажения, когда щётка подходит к крайнему положению.

Прошивка+исходник
Даташит на MCP41010

avrdevices.ru

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕОСТАТЫ И ПОТЕНЦИОМЕТРЫ С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Электронные реостаты и потенциометры с цифровым управлением выполняют функцию регулирования, аналогичную той, что выполняет обычный потенциометр с механическим управлением. Сопротивление электронного регулятора изменяется дискретно (ступенчато) при подаче тактового импульса на счетный вход CLK микросхемы, а увеличение или уменьшение сопротивления определяется уровнем сигнала на входе UP/DOWN.

Помимо электронных аналогов многопозиционных механических переключателей, предназначенных для коммутации ограниченного количества электрических цепей, в последние годы появились и электронные аналоги механически управляемых (переменных) сопротивлений — электронные реостаты и потенциометры. Эти приборы, в отличие от механических аналогов, более компактны, надежны, имеют меньший уровень собственных шумов, допускают возможность одновременного дистанционного управления неограниченного числа регулировочных элементов.

В упрощенном виде электронные реостаты и потенциометры содержат набор (линейку) последовательно соединенных резисторов, коммутируемых электронными КМОП-ключами. Ключи эти обычно управляются:

♦    либо подаваемым извне цифровым кодом;

*     либо формируемым непосредственно в микросхеме в зависимости от продолжительности подачи управляющего сигнала «вверх» или «вниз» на выводы управления, предназначенные для подключения к кнопкам управления или к источникам внешних управляющих сигналов «цифрового» уровня 1/0.

Примечание.

Особенностью цифровых электронных реостатов и потенциометров является то, что изменение их электрического сопротивления осуществляется дискретно с заданным шагом по линейному, логарифмическому или иному, заданному пользователем, закону. Количество таких шагов обычно кратно двум, например, ?2, 64, 128, 256 и т. д. При отключении/включении питания у’тановленный до

отключения на электронном потенциометре уровень (положение среднего вывода) запоминается.

Электронные потенциометры используют в технике связи, телевидении, персональных компьютерах, производственной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Такие потенциометры применяют для узлов электронной настройки, многоканальной регулировки громкости/тембра звуковоспроизводящей аппаратуры, в системах автоматической регулировки усиления, перестраиваемых многозвенных фильтрах, схемах управления параметрами дисплеев и т. д.

Примечание.

Применение цифровых электронных потенциометров и реостатов при их работе на переменном токе ограничено областью рабочих частот, в пределах которой сигнал после прохождения через такой регулятор ослабляется не более чем на 3 дБ. Кроме того, поскольку в состав регуляторов входят нелинейные полупроводниковые элементы, повышается уровень нелинейных искажений. Этот уровень заметно возрастает при понижении напряжения питания микросхемы регулятора. Если в составе электронного устройства содержится несколько электронных потенциометров и реостатов, негативные последствия от их совместного использования суммируются.

Рис. 24.3. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS1669 с двухкнопочным управлением

Рис. 24.2. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS 1669 с однокнопочным управлением

Рис. 24.7. Расположение выводов микросхемы DS1669:

RH — верхний; Rw — средний; R^— нижний вывод потенциометра; +V,-V — питание; UC—вход управления перемещением вверх; DC — вниз

Цифровые электронные реостаты и потенциометры фирмы Dallas Semiconductor (DS) — Maxim, например, DS1668 выпускаются с интерфейсом ручного управления (в виде кнопки) или в виде традиционной интегральной микросхемы — DS1669, рис. 24.1 [24.1]. Эти микросхемы однотипны, имеют 64 ступени изменения сопротивления и выпускаются в стандартных номиналах 10, 50 и 100 кОм.

Типовые примеры управления электронными потенциометрами DS1669 при помощи одной или двух кнопок приведены на рис. 24.2 и рис. 24.3.

Приведу далее сведения по основным разновидностям современных цифровых потенциометров.

DS1267 — двухканальный линейный цифровой потенциометр на номинал 10, 50 или 100 кОм. Имеет 256 позиций положения движка с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 5(±5) В.

DS1666 — цифровой потенциометр, предназначенный для устройств звуковоспроизведения. Он имеет логарифмическую шкалу и 128 точек позиционирования. Напряжение питания 5 В. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 В на уровне -3 дБ на частотах 1,1; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно.

DS1667 — представляет собой сдвоенный цифровой потенциометр. Микросхема содержит также два широкополосных операционных усилителя. Каждый потенциометр формируется из 256 элементов, резисторы могут складываться, что дает возможность получать единственный потенциометр на 512 элементов.

DS1802 — сдвоенные потенциометры, обеспечивают регулирование уровня громкости и/или тембра звукозаписи в проигрывателях компакт- дисков, звуковых платах (картах) и иных электронных устройствах. Эти потенциомеч ры имеют логарифмическую характеристику регулировки сопротивления. Весь диапазон в 45 кОм разбит на 65 позиций с приращением шага в 1 дБ. Для управления потенциометром (потенциометрами) от центрального процессора или иных микросхем используют трехпро- водный последовательный интерфейс. Потенциометрами можно управлять и при помощи обычных кнопок.

Помимо перечисленных, известны также микросхемы цифровых потенциометров:

DS1800 — сдвоенный цифровой линейный потенциометр на 128 позиций номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1801/DS1802 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции, с логарифмической характеристикой, номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1803 — сдвоенный линейный цифровой потенциометр на 256 позиций, номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1804 — энергонезависимый линейный цифровой потенциометр, который имеет 100 позиционных отводов, номиналом 10, 50 или 100 кОм. Напряжение питания 3(5) В.

DS1805 — линейный цифровой потенциометр на 256 позиций номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1806 — линейный шестиканальный цифровой потенциометр на 64 позиции номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1807 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции каждый, с логарифмической характеристикой изменения сопротивлений для регулирования уровня звуковых сигналов. Работает с двухпроводным последовательным интерфейсом. Программно можно объединить два потенциометра в один. Напряжение питания 3(5) В.

DS1808 — сдвоенный логарифмический цифровой потенциометр на 32 позиции, номинал 45 кОм. Двухпроводное управление. Напряжение питания +4,5; ±13,2 В.

DS1809 — цифровой потенциометр на 64 позиции. Управление кнопками «вверх»/»вниз». Предусмотрена функция (авто)сохранения установленного уровня. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 J5 на уровне —3 дБ на частотах 1,0; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно. Напряжение питания +4,5—5,5 В.

DS1844 — счетверенный линейный потенциометр на 64 позиции с двухпроводным интерфейсом номиналом 10, 50 или 100 кОм с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1845 — сдвоенный линейный потенциометр на 256 позиций с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 3(5) В.

DS1847 и DS1848 — температурно-компенсированные двойные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций номиналом 10 или 50 кОм. Напряжение питания +3,0—5,5 В.

Помимо перечисленных, известны также цифровые потенциометры DS1854—DS1859, DS1866—DS1870, DS2890, DS3902, DS3903—DS3905, DS3930, DS4301 и др., сведения о которых можно почерпнуть из справочной литературы или на сайтах фирм-производителей. Отметим также в порядке сопоставления некоторые цифровые потенциометры иных фирм [24.2—24.4].

МАХ5160/МАХ5161 — линейный цифровой потенциометр фирмы ΜΑΧΙΜ-DALLAS на 32 позиции, номиналы 50,100,200 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В. Трехпроводный интерфейс.

МАХ5400—МАХ5405 — линейные цифровые потенциометры на 256 позиции. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

МАХ5407 — цифровой потенциометр на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 20 кОм. Область рабочих частот до 500 кГц. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

МАХ5408—МАХ5411 — сдвоенные цифровые потенциометры на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 10 кОм. Напряжение питания ότ 2,7 до 3,6 В для МАХ5408, МАХ5409 и от 4,5 до 5,5 В для МАХ5410, МАХ5411.

МАХ5413—МАХ5415 — сдвоенные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций, номинал, соответственно, 10, 50 и 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

Кроме перечисленных в линейке подобных изделий этой фирмы можно назвать микросхемы МАХ5417—МАХ5439, МАХ5450—МАХ5457, МАХ5460—МАХ5468, МАХ5471—МАХ5472, МАХ5474—МАХ5475, МАХ5477—МАХ5479, МАХ5481—МАХ5484, МАХ5487— МАХ5492 и др„ каждая, из которых имеет индивидуальные отличия и развивает области применения цифровых потенциометров и способов их управления.

Так, например:

МАХ5471, МАХ5472, MAXS474, МАХ5475 — энергонезависимые 32-х позиционные линейные цифровые потенциометры с последовательным трехпроводным интерфейсом. МАХ5471/МАХ5474 имеют сопротивление 50 кОм, а МАХ5472/МАХ5475 — 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,25 В.

Упомянем также для сравнения некоторые цифровые потенциометры фирмы Analog Device [24.3].

AD5200/AD5201 — цифровые потенциометры номиналами 10,50 кОм на 256 и 33 позиции, соответственно.

AD5231/AD5235 — цифровые потенциометры на 1024 позиции.

AD5232 — цифровой двухканальный потенциометр на 256 позиций.

AD5234 — цифровой четырехканальный потенциометр на 64 позиции.

AD5291/AD5292 — цифровые потенциометры на 256/1024 позиции на номинал 20,50,100 кОм.

AD7376 — цифровой потенциометр на 128 позиций на номинал 10, 50, 100, 1000 кОм.

AD8400/AD8402/AD8403 — 1, 2 или 4-х канальные цифровые потенциометры на 1,10,50 или 100 кОм, 256 позиций, с трехпроводным интерфейсом.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы ON Semiconductor САТ5270 и САТ5271 – двухканальные цифровые потенциометры на 50 и 100 кОм для точной настройки с 256 ступенями регулирования и интерфейсом 12С.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы Catalyst Semiconductor САТ5111 и САТ5113 [24.4] на 100 позиций при напряжении питания 2,5—6,0 В потребляют ток 0,1 мА.

Несколько иной принцип работы у другого управляемого извне прибора — электронного аттенюатора. Пример практической реализации одного из них — МС3340 фирмы Motorola приведен на рис. 24.4. Аттенюатор позволяет осуществлять дистанционное или непосредственное управление коэффициентом передачи (ослабления) сигнала до 80 дБ в полосе частот до 1 МГц. Напряжение питания аттенюатора — 9—18(20) В. Максимальное напряжение входного сигнала — до 0,5 В.

Типовая схема использования электронного аттенюатора МС3340 приведена на рис. 24.5.

Примечание.

Особое положение в ряду электрически регулируемых пассивных элементов занимает специализированная микросхема МАХ1474с электрически переключаемыми конденсаторами— аналог миниатюрного конденсатора переменной емкости, рис. 24.6 [24.2].

Рис. 24.5. Типовая схема включения электронного аттенюатора МС3340

Рис. 24.4. Эквивалентная схема электронного аттенюатора МС3340

Применение такой микросхемы вместо традиционных варикапов или конденсаторов переменной емкости предпочтительнее ввиду идентичности емкостных параметров микросхемы, синхронности изменения емкости при одновременном использовании нескольких аналогов управляемых конденсаторов, лучшей температурной стабильности.

Примечание.

Рис. 24.6. Схема электрически управляемого конденсатора переменной емкости на м икросхеме МАХ 1474

Возможная область применения микросхем с электрически переключаемыми конденсаторами— синхронная настройка колебательных контуров входных цепей радиоприемных устройств, фильтров промежуточной и иной частоты.

Управление батареей конденсаторов от встроенной схемы управления позволяет ступенчато с минимальным шагом в 0,22 пФ менять в 32 ступени ее емкость в пределах от 6,4 до 13,3 пФ на выводе СР относительно общего провода при заземленном выводе СМ.

Возможна эксплуатация конденсаторной батареи при подключении ее через выводы СР и СМ с изменением емкости в пределах от 0,42 до 10,9 пФ с шагом 0,34 пФ. Температурный коэффициент емкости управляемого конденсатора равен 3,3·10“5 1 /град.

Напряжение питания микросхемы 2,7—5,5 В при потребляемом токе 10 мкА. Микросхему можно применять до частот в несколько сотен мегагерц. Так, эквивалентная добротность контура порядка 100 на частотах ниже 20 МГц падает с ростом частоты до 359 МГц в 10 раз.

Микросхемы МАХ1474 можно применять в узлах электронной настройки, в емкостных аттенюаторах, в генераторах и других радиоэлектронных устройствах.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

nauchebe.net

Эквивалент нагрузки | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 25 июня, 2014

     Для проверки, регулировки, замера параметров мощных блоков питания, преобразователей, стабилизаторов и т.д. необходима соответствующая нагрузка. И такая нагрузка должна быть обязательно регулируемой. Можно конечно из мощных резисторов, типа ПЭЛ, спаять магазин сопротивлений, но это будет очень громоздко.

     На рисунке 1 показана схема электронного потенциометра (переменного резистора). Приемником всей энергии, подаваемой с проверяемого источника питания, является мощный транзистор VT1. В исходной схеме вместо современного составного транзистора КТ825А использовался транзистор П210ШОС и транзистор П214А, включенных по схеме составного или по другому, по схеме Дарлингтона. Сейчас более совершенные транзисторы, поэтому применяя принудительное охлаждение, можно собрать устройство небольших габаритов.

     Схема не является стабилизатором тока и ведет себя, как переменный резистор. Т.е. при изменении напряжения, поданного на электронный потенциометр (далее ЭП), ток, протекающий через схему, будет меняться.
     Схема работает следующим образом. После подачи напряжения на ЭП через транзистор VT1 и резистор R1 потечет ток нагрузки. При прохождении тока через R1, на нем будет создаваться падение напряжения U1, которое подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1. И как только это напряжение станет чуть больше напряжения U2, выставленного переменным резистором R2 и подаваемого на инвертирующий вход, на выходе ОУ появится сигнал, препятствующий дальнейшему увеличению тока коллектора транзистора VT1. Схема будет находиться в установившемся режиме. Теперь, например, начнем увеличивать подаваемое на ЭП напряжение, будет увеличиваться и ток, протекающий через делитель напряжения R2,R3, а это вызовет увеличение падения напряжения на резисторе R2 и в свою очередь увеличение напряжения U2. Оно станет больше U1 и ОУ приоткроет VT1 до такого состояния, при котором ток, проходящий через него (VT1) и R1, создаст на резисторе R1 падение напряжения примерно равного напряжению U2. При уменьшении напряжения на ЭП, ток Iнагр через него будет уменьшаться.

     Теперь о номиналах резисторов делителя напряжения R1 и R2, от которых зависят параметры ЭП. Используя этот пример, вы сами потом приспособите эту схему под свои нужды. И так резистор R2 находится в нижнем по схеме положении и на ЭП подано напряжение 30В. Сперва находим ток делителя Iдел. Для этого напряжение, поданное на ЭП — +U, делим на сумму R1,R2. Получаем Iдел = +U/R1 + R2 = 30/330 + 10000 = 0,0029А. Находим падение напряжения на R2, U2 = Iдел ? R2 = 0,0029 ? 330 = 0,958В. Примерно один вольт. Значит ОУ откроет транзисторы до такой степени, что через R1 потечет ток, создающий на нем падение напряжения примерно равное 0,958В и величина этого тока будет равна Iнагр = U1/R1 = 0,958/0,1 = 9,58А. При таком токе в десять ампер и напряжении коллектор — эмиттер в 30 вольт, на транзисторе выделится мощность в виде тепла, равная триста ватт! Наш подопечный сдохнет от теплового пробоя так быстро, что глазом моргнуть не успеем. Я специально взял такой пример, чтобы вы всегда были внимательны к своим действиям по отношению к величинам тока и напряжения. Для этого в схему введены амперметр и вольтметр.

Как рассчитать добавочное сопротивление Rдобав 1 для амперметра (в качестве шунта в данной схеме амперметра используется резистор R1, падение напряжения на котором будет явно превышать необходимое.) для вашей измерительной головки и величину добавочного сопротивления для вольтметра Rдобав 2 можно узнать… Хотя давайте прямо здесь. И так смотрим формулу 1 и подставляем в нее свои данные. У меня они такие:

Сопротивление измерительной головки амперметра …………………… 1200 Ом.
Ток полного отклонения стрелки …………………………………………… 100мкА
Максимальное измеряемое напряжение …………………………………… 1 В

     Надеюсь понятно, почему 1В. Uизмеряемое = Iнагр ? R1 = 10А ? 0,1 Ом = 1В. Rдобав 1 = (1В — 0,0001А?1200) / 0,0001А = 8800Ом. Выбираем триммер с сопротивлением 10кОм. Сопротивление Rдобав 2 определите сами. Теперь интересно, а какой ток через ЭП можно пропустить, если напряжение на его входе = 30В, а транзистор VT1 имеет максимально допустимую мощность с теплоотводом — 125 ватт. При таком напряжении коллектор – эмиттер и максимальной мощности транзистор может выдержать ток W/U = 125/30 ? примерно четыре ампера. Это с хорошим радиатором, если взять, что на каждые 10 ватт тепловой мощности необходим радиатор с площадью поверхности 100… 150см?, получается, что в нашем случае радиатор должен иметь площадь S = 125/10?100 = 1250см?. Это минимум. Конечно, лучше применить еще и обдув. Минимальное напряжение, подаваемое на ЭП равно примерно десяти вольтам, это минимальное напряжение работоспособности операционного усилителя. И максимальное напряжение = 30В, тоже ограничено рабочим напряжение микросхемы DA1. Вот вроде и все. Что не понято – на форум. Успехов. К.В.Ю.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:12 118


www.kondratev-v.ru

потенциометр своими руками — бортжурнал Audi 100 2.0 АAD 1992 года на DRIVE2

Всем владельцам ауди, вольксваген с системой ke motronic известна такая деталь как потенциометр напорного диска, попросту говоря расходник (переменный резистор который определяет расход воздуха — положение лопатки), себестоимость этой детали около 20 украинских гривен!
Но в нашем суровом торговом бизнесе, эта цена подскочила до двух с половиной тысяч гривен. Я, зная о такой несправедливой цене на какой-то сраный переменный резистор, решил немного покумекать и заменить его чем-то более дешёвым и более устойчивым к износу! Первое что мне пришло в голову, это фотоприемник со светодиодной матрицей. Но после эксперемента я выяснил, что в характеристике, которая должна быть линейной, происходят скачки, что мне совсем не подходит. Продолжил эксперемент дальше, заменил фотоприёмник солнечной батареей с калькулятора, характеристика почти линейная была, но тоже со скачком! И вдруг мне в голову пришла идея поставить магнитный датчик (сенсор угла поворота магнитного поля) и магнит, на место штатных ползунков потенциометра. Идея была в том, что характеристика такого датчика полностью линейная (это гарантируется производителем, так как каждый датчик проходит калибровку на этапе изготовления). Кроме того, такой датчик реагирует именно на УГОЛ ПОВОРОТА вектора магнитного поля, а не на его силу. То есть, частичная потеря магнитных свойств магнита (попросту говоря, «размагнитился») никак не влияет на показания датчика. Дальше мне надо было добится, чтобы от нуля до шести градусов поворота, напряжение плавно подималось до трёх вольт, а от шести градусов до 18 поднялось от трёх до пяти вольт. На каждом из участков зависимость должна быть линейной. Сначала возникла идея реализовать это с помощью нескольких операционных усилителей. Все работало так, как нужно, но габариты полученной схемы не позволяли разместить ее в корпусе штатного потенциометра. Поэтому пришлось искать другое решение. Микроконтроллер ATtiny13 имеет в своем составе АЦП (аналого-цифровой преобразователь), то есть попросту «умеет» измерять напряжение на входе. Сформировать нужное напряжение на выходе — тоже не проблема: есть таймер-счетчик с возможностью ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Пересчитать нужное выходное напряжение при известном входном сложности не представляет. В итоге конструирование нужной характеристики свелось к написанию программы в несколько десятков строк. Место в программной памяти контроллера еще оставалось, так что решил добавить светодиод для индикации работи датчика в режиме холостых оборотов. Это облегчает настройку расположения датчика на корпусе расходомера. На видео видно, что работа самодельного потенциометра полностью соответствует требованиям даной системы!



Крепление магнита


Крепление сенсора


Вид на монтаж

Цена вопроса: 95 грн Пробег: 380100 км

Нравится 45 Поделиться: Подписаться на машину

www.drive2.ru

Цифровой потенциометр своими руками, дискретные регуляторы громкости

Моторизованный регулятор громкости + селектор входов + пульт ДУ

 

Данный регулятор разработан для использования в ламповом усилителе. Позволяет управлять громкостью, выбором входа и вкл/откл питания усилителя с любого пульта ДУ, а так же реализована задержка подачи анодного напряжения. Все установки и коды пульта ДУ сохраняются в энергонезависимой памяти.

 

 

 

Схема устройства.

Алгоритм работы:

1. После подачи питания (включения в сеть) усилитель остаётся отключенным, в т.ч. после сбоя по питанию.

2. При включении с кнопки пульта ДУ или кнопкой «СЕТЬ» на корпусе, включается накал ламп, регулятор громкости максимально быстро вращается до установки минимальной громкости.

Светодиод «СЕТЬ» медленно мигает.

3. По истечении установленного времени прогрева подключается анодное напряжение, и регулятор громкости плавно подкручивается на небольшой уровень. Данная операция служит для исключения случайного резкого включения на полную громкость. Светодиод «СЕТЬ» горит постоянно.

4. На включенном усилителе можно выбрать нужный вход кнопкой на корпусе или на пульте ДУ.

Выбранный вход запоминается и не изменяется при отключении питания..

5. Однократное нажатие кнопки громкости смещает регулятор на величину установленную в 3-й ячейке ЕЕПРОМ, при удержании кнопки громкости регулятор вращается постоянно

6. При нажатии кнопки «mute» регулятор на максимальной скорости вращается до минимума.

При повторном нажатии увеличивает громкость на величину установленную в 5-й ячейке ЕЕПРОМ.

Нажатие любой кнопки громкости во время движения регулятора по команде «mute» отменяет действие «mute» и переходит в режим регулировки громкости.

В момент прошивки микроконтроллера Вы самостоятельно устанавливаете нужные значения работы программы (путём внесения в ячейки ЕЕПРОМ требуемых значений)

 

Программирование нового пульта ДУ.

 

При первом включении следует запрограммировать (прошить) Ваш пульт ДУ. Подходит любой пульт в кодировке NEC, это большинство «китайских» пультов, а так-же пульты от бытовых приставок и телевизоров (кроме Самсунг и Сони)

Прошивка ДУ:

1. Отключите питание микроконтроллера от сети на несколько секунд.

2. Подайте питание на микроконтроллер и в течение одной минуты, но не позднее включения анодного питания нажмите и удерживайте несколько секунд кнопку «СЕТЬ» на корпусе усилителя, пока светодиод «СЕТЬ» начнёт медленно мигать 1 раз в сек., это режим программирования нового пульта ДУ.

3. Нажмите в определённой последовательности кнопки пульта, при приёме кода светодиод «СЕТЬ» часто мигнёт несколько раз, означая принятие и запись команды.

Очерёдность нажатия кнопок следующая:

1. Питание

2. Выбор входа

3. Громкость больше

4. Громкость меньше

5. Приглушить звук

(нажимать можно любые удобные кнопки пульта ДУ)

4. Отключите питание на несколько секунд. После включения проверьте правильность работы кнопок пульта ДУ, при необходимости повторите процесс прошивки с самого начала.

 

Прошивка микроконтроллера

 

Перед прошивкой МК внесите в ячейки ЕЕПРОМ нужные Вам значения.

Ячейки ЕЕПРОМ:

1 — время задержки анодного питания (в секундах)

2 — скорость вращения мотора регулятора громкости (1–255, где 255 макс.скорость)

3 — шаг одного нажатия (угол поворота при однократном нажатии кнопки громкости, 0-255)

4 — время прохождения от мин.

до макс. громк. (в секундах, измерить и прописать)

5 — уровень громкости при включении (в секундах)

6* – флаг, использование функц. установки небольшой громкости — п.5. и п.6 ( 1 – вкл, 0 – откл.)

7** — флаг, мигание светод. «СЕТЬ» во время прогрева ламп , 1- ДА, 0 – НЕТ

Все значения в ячейки ЕЕПРОМ заносятся в шестнадцатеричной системе, для этого можно использовать приложенную программу или любой он-лайн калькулятор.

 

PS.

4-я ячейка — время равное или чуть больше времени прохода от максимума до минимума громкости, чтоб установить гарантированно минимальный уровень, измерьте при включении усилителя, т.к. в этот момент скорость движения максимальная.

5-я ячейка – уровень громкости, который плавно установится после подачи анодного питания,

установите желаемый уровень.

*Если вышеуказанные функции не требуются, то установите флаг в 6-й ячейке   в «0».

**Если флаг мигания светодиодом «СЕТЬ» выставить в «0» светодиод будет гореть постоянно.

Прошить МК можно любым удобным способом, пример программатора есть по ссылке

Список деталей:

PIC16F628A – 1шт.

ULN2003 (ULN2004) – 1шт.

Кварцевый резонатор 4 мгц – 1шт.

Слаботочные реле с двумя группами контактов (селектор входов) – 2 шт.

Реле с одной или двумя группами контактов на включение анодного – 1 шт.

Реле с одной группой контактов на включение сети (подключение силового трансформатора) – 1 шт.

Все реле на 12 вольт.

Биполярный транзистор MPSA 42 – 2 шт.

Биполярный транзистор MPSA92 – 2 шт.

Биполярные транзисторы можно заменить на любой маломощный аналог или на полевые транзисторы

ФотоприёмникTSOP или любой совместимый.

Маломощный стабилизатор 7805 на 5 вольт – 1 шт.

Стабилизатор 1 ампер 7812 на 12 вольт – 1 шт.

Конденсатор

470мкф*25 вольт – 1шт.

470мкф*16 вольт– 1шт.

470мкф*6,3 вольт– 1шт.

4шт диодов или выпрямительный мостик.

Маломощный трансформатор на несколько ватт 220/12(14)вольт – 1шт.

Можно применить любой маломощный блок питания с напряжением +5 и +12 вольт на выходе

Резисторы (0,125 вт):

20 ком – 2шт.

1 ком – 4 шт.

10 ком – 1 шт.

Кнопки – 2 шт.

Светодиод – 4 шт.

В приложенном архиве находится комментированный исходник программы, файл прошивки, схема в PDF и схема в Протеус, а так же программка-конвертор двоичной в шестнадцатеричную систему (в программе следует использовать цифровую клавиатуру над буквенными клавишами) 

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !

 

Ввиду простоты схемы печатная плата не разрабатывалась, схема собрана на макетной плате.

Плата с реле входов находится в непосредственной близости к входным гнёздам.

 

Возникшие вопросы  можно задать  на форуме.

 

rpilot62.ru