Как подключить цифровой потенциометр

Как подключить цифровой потенциометр

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.

Читайте также:  Как вспомнить емайл если забыл

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.

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.

Читайте также:  Технические требования к серверным помещениям

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.

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.

Читайте также:  Что такое wav файл

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.

Цифровой потенциометр: 5 комментариев

Молодец, оперативно обновляешься. Недавно думал взять подобную игрушку на тест. Но времени не хватает даже нормально дома прибраться.

Обновляюсь пока есть свободное время. Скоро начнётся учебный год (для меня последний) надо будет писать диплом. на сайт времени наверное немного будет.

Собираюсь юзать AD5160. Выигрыш в миниатюрном корпусе и термостабильнее, проигрыш — выходная емкость больше (если критично) и дороже. Сравнить их в работе нет возможности. А почему в Си не пишете?

Всё просто. Я люблю ассемблер =) Си знаю плохо.
Из языков программирования высокого уровня предпочитаю микропаскаль.

Доброго дня. Дай мне твои координаты (Email).
Вышлю тебе прекрасную книгу (на русском) по C для AVR,
и 100% рабочий Install CVAVR. И ты через месяц (а то и раньше)
будешь шпрехать на C (и улыбаться о прошлом). Особенно с твоей шикарной макеткой…
Скорость разработки, множество готовых библиотек — это причина уйти от ASMa. …Это для AVR, PIC и др.

А со стороны компа (Widows) — для быстрого внедрения рекомендую -DELPHI.

PS:
А заодно тебе ссылки моих разработок (правда по музыке), хотя я и инженер-технарь.

«КАВКАЗ — плач матерей», — посвящена первой чеченской войне 1995-1996г.
(и мне лично КАВКАЗ дорог по проведённым армейским годам в Северной Осетии 1981-1985).

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

В данном руководстве мы изучим, как управлять цифровым потенциометром AD5206 с помощью Arduino, используя последовательный периферийный интерфейс SPI. Для более подробной информации об этой библиотеке смотрите статью «Библиотека SPI для Arduino».

Цифровые потенциометры полезны, когда вам нужно изменять сопротивление в цепи электронным способом, а не вручную. Примеры применений цифровых потенциометров включают в себя управление яркостью светодиодов, обработку аудиосигналов и так далее. В данном примере мы будем использовать шестиканальный цифровой потенциометр для управления яркостью шести светодиодов. Этапы, через которые мы пройдем, реализуя связь по SPI, могут быть изменены для использования большинства других SPI устройств.

Необходимые комплектующие

  • плата Arduino или Genuino;
  • цифровой потенциометр AD5206;
  • 6 светодиодов;
  • 6 резисторов 220 Ом;
  • перемычки;
  • макетная плата.

Кратко о цифровом потенциометре AD5206

Структурная схема микросхемы цифрового потенциометра AD5206 Распиновка микросхемы AD5206 Назначение выводов микросхемы AD5206

AD5206 – это 6-канальный цифровой потенциометр. Это означает, что он имеет шесть переменных резисторов (потенциометров), встроенных для независимого электронного управления. Для каждого из шести встроенных переменных резисторов на корпусе микросхемы выделено по три вывода, их можно подключить так же, как если бы вы использовали обычный механический потенциометр. Выводы отдельных переменных резисторов обозначены как Ax, Bx и Wx, например, A1, B1 и W1. В этом руководстве мы будем использовать каждый потенциометр в качестве делителя напряжения, подключив один крайний вывод (вывод A) к напряжению питания, второй крайний вывод (вывод B) – к шине земли, а со среднего вывода (Wiper) будем брать изменяющееся напряжение. В этом случае AD5206 обеспечивает максимальное сопротивление 10 кОм, сопротивление изменяется в 255 шагов (максимум при 255, минимум при 0).

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector