¿Cómo debo usar los interruptores rotativos y las redes de resistencias para relacionar de manera única cada posible combinación de configuraciones de interruptores con un voltaje analógico?

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Estoy diseñando una fuente de alimentación de modo conmutado. Necesito dar a mis usuarios la capacidad de establecer un punto de ajuste de voltaje, con un rango de aproximadamente 200-800 V y al menos 4 V de resolución. Esto debe ser una solución de hardware que alimente mi microcontrolador. Barato y simple y difícil para el usuario a la mierda son los objetivos. Mis predecesores han usado potenciómetros, que hacen que sea imposible saber lo que realmente has configurado sin ejecutar el sistema. No tengo una pantalla para trabajar, solo un par de luces parpadeantes. No es realmente la forma más efectiva de identificar un voltaje como este.

Estoy pensando en usar interruptores rotativos. Tres interruptores rotativos, y una combinación adecuada de resistores, deberían dejarme traducir la configuración de los interruptores a un voltaje analógico. En mi mundo ideal, 000 se traduce a ninguna tensión, 999 se traduce a 3.3 V, y cada configuración entre escalas de forma lineal. Alternativamente, podría usar doce entradas digitales para leer la misma información, pero necesitaré un expansor de E / S para eso.

Estoy seguro de que no soy la primera persona en considerar algo como esto. ¿Hay una forma canónica de hacer esto? Si voy por la ruta analógica, ¿cuántas resistencias voy a necesitar? ¿Cuántos valores diferentes? ¿O hay una forma obviamente mejor de abordar este problema?

    
pregunta Stephen Collings

3 respuestas

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Si cablea los tres interruptores para proporcionar una única salida analógica, necesita una resolución de 0.1%. Dado que las resistencias de precisión comunes son del 1%, y los ADC suelen tener un par de recuentos de incertidumbre, no creo que esta técnica sea práctica.

Sin embargo, si conecta cada interruptor de forma independiente a una entrada ADC, con resistencias seleccionadas para proporcionar voltajes espaciados uniformemente, sería mucho más fácil obtener lecturas confiables e incluso funcionaría con resistencias del 5%.

Puede usar tres entradas de ADC, o un solo ADC con interruptores analógicos para leer los interruptores de entrada uno por uno.

    
respondido por el Peter Bennett
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Este es un problema muy no lineal. En lugar de resolverlo directamente, lo he forzado con una hoja de cálculo. Asumí un interruptor rotativo BCD cableado como abajo, y manipulé las relaciones de las resistencias involucradas hasta que obtuve la solución más lineal. Luego tomé esos valores y encontré las resistencias del 1% más fácilmente disponibles que coincidían. El siguiente es R ^ 2 = .9989.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Como señala acertadamente Peter Bennett, tratar de multiplexar tres de estos interruptores en un solo pin A / D con un amplificador operacional adicional requeriría resistencias del 0,1%, lo que probablemente me ponga en el mundo SMT. Probablemente no sea un salto lo que quiero hacer en este proyecto en particular. Si solo tiene uno de estos interruptores y tres clavijas A / D, el 5% de las resistencias están bien. Los mejores valores que he encontrado allí dan R ^ 2 = .9984:

  • R1: 75k

  • R2: 39k

  • R3: 20k

  • R4: 9.1k

  • R5: 1.5k

respondido por el Stephen Collings
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Si tiene interruptores giratorios 2P10T, puede usar una conexión bastante sencilla que solo requiere dos valores de resistencia diferentes. Y si realmente quiere construirlo con un solo valor de resistencia, puede construir R12 y R24 de esta manera .

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Para las etapas de "cientos" y "decenas", hay doce pulsaciones asociadas con la cadena de 11 resistencias, pero cada uno de los dos polos del interruptor (representados por las puntas de flecha agrupadas) solo puede conectarse a 10 de ellas. Para la etapa de "unidades", solo se requieren 10 resistencias y un solo polo del interruptor.

Tenga en cuenta que la etapa intermedia se puede replicar si desea décadas de resolución adicionales.

Tenga en cuenta también que la etapa de "unidades" podría reemplazarse por un simple potenciómetro de 100K para un ajuste continuo en lugar de un paso a paso.

    
respondido por el Dave Tweed

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