[Erledigt]Spannungsteiler berechnen

[Tido]

Hi,

gegeben ist der Spannungsteiler lt. Attachment.
Die drei Tasten können in allen möglichen Kombinationen betätigt werden.
Ausgewertet soll per µC mit 8 Bit, anhand der Spannung absolut sicher soll auf die betätigte(n) Taste(n) geschlossen werden.

Wie ermittelt man die Widerstände, habe ein paar Kombinationen per Simulation getestet, aber immer lagen min. zwei Werte zu nah bei einander?

[yaro]

Die Berechnung ist nicht weiter schwierig. Dazu muss man nur die Ohmschen Gesetze anwenden:
Bei Parallelschaltung (die unteren 3):
1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/ R3

Damit rechnest du den Gesammtwiderstand der 3 parallelen Widerstände aus.

Und dann rechnest du den einfachen Spannungsteiler mit dem oberen und dem Gesammtwiderstand der unteren aus.

Gruß, Yaro

[hosti]

Nunja, eigentlich ist diese Schaltung ja eine Serieschaltung.
Hierbei teilt sich die Spannung im Verhältniss der Widerstände.
Wen R1 = 10ohm
und R2(Taster1) auch 10ohm dann hast du die halbe Spannung an R2.
Ist R3(Taster2) 20ohm dann hast du 2/3 der Spannung U..... usw.

Natürlich sollten die Widerstände höher gewählt werden um die Verlustleistung(Strom) gering zu halten.

Ich hoffe ich habe deine Frage richtig verstanden

[Tido]

Wie man "hinterher" die Spannung berechnet ist schon klar.
Ich brauche aber einen Rechenweg um die Werte der Widerstände zu berechnen, und zwar so, dass in allen Schalterstellungen die entsprechende Spannung von allen anderen auftretenden Spannungen zu unterscheiden.

Wie (Vorgehensweise) legt man die Widerstände aus? Nicht dass einmal 3,4V und bei einer anderen Schalter-Kombination 3,35V rauskommt, die könnte der µC ja nicht unterscheiden.

[magnetix48]

Warum nicht? 50mV sind bei einem 10Bit A/D-Wandler immerhin 10Digit?
Gruß
magnetix48

[-jan_]

Wo ist dein Problem? Vorausgesetzt die Referenzspannung (5V) ist genau, funktioniert das so wie du es vorgeschlagen hast doch gut.
Die minimale Differenz in deinem Beispiel ist 1,86V zu 2,02V = 0,15V.

Bei 5V Referenz und 8 bit Auflösung hast du einen Spannungswert von 5/256 = 19,5mV. Demnach liegen selbst da gute 7 Digits dazwischen. Ist nicht die Welt, sollte aber ausreichen, solang du keine größeren Spannungsschwankungen hast.

Darf man fragen, welchen Sinn das ganze hat, bzw. was du vor hast mit deiner Schaltung?

[hosti]

hm, ich versteh dein Problem nicht ganz.
Nimm R1 50kohm
R2 50kohm (2.5V)
R3 100kohm (3.33V)
R4 150kohm (3.75V) , oder 200kohm (4V)

Nur als Beispiel.
Wie hoch möchtest du den deine "entsprechenden Spannungen"?

[Tido]

Wo ist dein Problem?

Ich suche nach einer Faustformel, mit deren Hilfe man generell solche Spannungsteiler auslegt. In diesem Fall sind es nur 3 Schalter, was wäre bei 10?

In welchen Verhältnis zu R1 sollten die anderen Widerstände sein?


Wie hoch möchtest du den deine "entsprechenden Spannungen"?

Möglichst alle mit größtmöglichem Abstand zu allen anderen Spannungen. Es werden auch mehrere Schalter gleichzeitig betätigt!

[hosti]

Du kannst ja einfach die Spannungsteilerformel nach R2 umstellen
U2=(UxR1)/(R1+R2)

[Tido]

Ich versuche es anders:

Wie viele Schalter lassen sich auf diese Weise bei 8 Bit Auflösung unterscheiden (mehrere Schalter gleichzeitig möglich)? Da muss es doch eine Formel für geben...[/b]

bzw.

1Schalter - zwei Möglichkeiten 0V und 5V = Abstand maximal
2 Schalter - vier Möglichkeiten 0V, 1,25V, 2,5V, 3,75V und 5V = Abstand maximal
3 Schalter ...

Wie müssen die Widerstände aussehen, um dies zu verwirklichen?

EDIT: Der Ansatz ist vllt. nicht schlecht, aber zum Rechnen schon zu spät...

[EZ81]

Hallo Tido,

Die optimale Auflösung mit der einen Formel wie in deinem Beispiel funktioniert nur, wenn R1 durch eine ideale Stromquelle ersetzt wird.

Im Zweifelsfall hilft gnadenloses Ausprobieren, das kann der Computer allerdings besser als Mensch mit Maus+Simulator :).

Ich habe für deine Schaltung oben alle Kombinationen aus der E24-Reihe zwischen 1k und 100k dumpf durchrattern lassen, die kleinste zu unterscheidende Spannungsdifferenz berechnen und die günstigste Kombination ausgeben lassen (Dein R1 ist mein Rt):

0.229574 V (R1=1.500000k R2=2.000000k R3=3.300000k Rt=1.100000k)

Den (auf die Schnelle runtergeschriebenen (wer Fehler findet, darf sie behalten)) Sourcecode hänge ich mal an, evtl. hat jemand Lust, das ganze für n Schalter zu erweitern...

[Thomas$]

theoretisch sind 8 tasten machbar. praktisch sind es weniger. am besten der erste schalter bringt 0.25V der zweite 0.5v der dritte 1v der vierte 2v oder so ist bissel rechnerei aber ich versteh den sinn nicht willst du 3 taster bloß über ein kabel leiten oder hat das einen anderen grund?

edit kanst ja drehwiderstände verwenden und dir alles anpassen wie du es brauchst.

[oberallgeier]

theoretisch sind 8 tasten machbar. praktisch sind es weniger. am besten der erste schalter bringt 0.25V der zweite 0.5v der dritte 1v der vierte 2v oder so ist bissel rechnerei aber ich versteh den sinn nicht ...Wie bitte? der fünfte Taster bringt 4V, der sechste 8, der siebente 16 und der achte 32 V. Das ganze als Spannungsteiler von 5V ;-).
... am besten der erste schalter bringt 0.25V ...Am Besten :

................http://oberallgeier.ob.funpic.de/erst-denken-dann-posten.gif

[Tido]

Danke an alle!

Ich habe heute nachmittag noch ein wenig mit den Werten gespielt und werde jetzt folgende Werte verwenden:
R1: 10K - R2: 68K - R3: 27K - R4: 15K

[MSP430start]

man könnte die Schaltung auch um einen OP als Summierer erweitern. Das würde dann je nach Auflösung den maximal möglichen Spannungsunterschied bei jeder Kombination ergeben.
So wie es jetzt ist denke ich ist es für noch mehr Schalter unbrauchbar, da würde auch keine Formel helfen, der Spannungsunterschied ist einfach nicht linear genug

[oberallgeier]

... Ich habe ... R1: 10K - R2: 68K - R3: 27K - R4: 15KBei solchen Aufgabenstellungen kommt meine Faulheit zum Tragen: ich schau lieber nach, wie das anderswo gelöst ist und . . . klaue, so nach dem Motto: klau, schau wem.

Der asuro hat ein paar Tasten, die bei ihm zur Hinderniserkennung benutzt werden und über ein Widerstandsnetzwerk an einem ADC-Eingang hängen siehe Schaltplan auf S 74, Mitte unten. (http://www.arexx.com/downloads/asuro/asuro_manual_de.pdf) Auch die RNControl hat eine ähnliche Lösung für fünf Tasten, Schaltplan rechts oben. (http://www.rn-wissen.de/index.php/Bild:Rncontrol1.4schaltplan.gif)Vieileicht ist Dir das eine (weitere) Hilfe? Immerhin sind das zwei sehr bewährte Layouts.