Diseño de caja de resistencia de década conmutada electrónicamente

Me gustaría diseñar una caja de resistencia de décadas que use un microcontrolador para controlar la resistencia.

¿Sería posible cambiar entre resistencias de diferentes valores usando transistores? (u otro componente?)

Respuestas (3)

Los transistores no son una buena opción; no pueden manejar CA y CC en una sola dirección. Esa no es la forma de emular una resistencia.

Construiría una cadena de 20 resistencias, cada una el doble de la anterior, por lo que 1 Ω , 2 Ω , 4 Ω , 8 Ω , etc. Al acortar resistencias selectivamente, puede crear cualquier valor entre 1 Ω y 1M Ω con solo esos 20 valores.

Utilice relés de láminas paralelos a cada resistencia.

Este relé de láminas necesita solo 10 mA a 5 V, por lo que puede ser controlado directamente por el microcontrolador. Nick señala correctamente que debe verificar si la corriente total no excede las capacidades del controlador. pero a los 20 × 10 mA nos mantendríamos muy por debajo del máximo de 300 mA para el ATMega8 , por ejemplo.

Puede usar relés de enclavamiento, de modo que pueda usar la resistencia sin fuente de alimentación. El precio es más alto que el relé de lengüeta (3,14 dólares frente a 1,20 dólares), y necesita lógica adicional o el doble de E/S para controlarlos.

editar , volver a la sugerencia de jippie .
jippie sugiere usar una escalera R-2R, de modo que solo se necesiten dos valores de resistencia diferentes. Aunque inmediatamente sentí que esto no funcionaría, me tomó unos minutos entender por qué no. Primera intuición. Una red de escalera de N bits consta de (N+1) resistencias 2R y (N-1) resistencias R. Sin cálculos exactos, el valor de resistencia más grande que puede crear con estos siempre es inferior a 2N × R, ahí es cuando colocas el todo en serie. El valor más pequeño es cuando todos son paralelos, y eso siempre es mayor que R / (2N). Entonces, la relación entre el más grande y el más pequeño es menor que (2N) 2 , que para 20 bits es 1600, y no 2 norte , o 1048 576 como se esperaba. ¿Cómo? Debido a que una escalera R-2R es radiométrica , es decir, la salida depende de la relación entre dos valores de resistencia, y luego tiene muchas más posibilidades. Eso no es lo que tenemos aquí; nuestra red tiene solo dos nodos, no tres. Así que es una pena, pero R-2R no funcionará.

Estaba pensando en relés de enganche, por lo que la caja de décadas puede mantener el estado cuando se desconecta. ¿Amortiguar las micro salidas con un mosfet?
@Alex: los relés de enganche son caros, tendrá que ver cuánto vale para usted. Este relé de lengüeta necesita solo 10 mA a 5 V, por lo que puede ser controlado directamente por un microcontrolador y cuesta solo 1,20 dólares, 20 de precio.
Encontré un relé de enganche de 5V que cambiará a 28mA (¡y hasta 60W!) por $2.29 aquí (y el relé de láminas más barato que puedo encontrar cuesta $1.30 AUD). Gracias por el enlace, 10 mA es bastante bueno. Lo tendré en cuenta para futuros proyectos.
@Alex: 2,30 dólares es un precio muy bueno, mejor que el que encontré en Digikey. Tenga en cuenta que necesitará lógica adicional para controlarlos, no solo para los 28 mA.
¡Espero con ansias el desafío de los registros de desplazamiento/expansores i2c/muxs!
La corriente de bobina de 10 mA no es mala para un relé, pero si necesita energizar más de 5 relés al mismo tiempo, la corriente requerida podría exceder lo que un micro puede generar o absorber. Los transistores, los MOSFET y los circuitos integrados de controladores de relé especializados ayudan. Los relés de enganche también pueden ayudar, porque se pueden voltear uno a la vez.
@Nick: punto válido, gracias por mencionarlo. Agregué el ATMega8 como ejemplo en mi respuesta, y al menos para ese no es un problema.

Sí, dentro de las limitaciones. Los FET de Low Rdson funcionarían siempre que la resistencia más baja que desea cambiar sea significativamente más alta que el Rdson, si el voltaje siempre se aplica de una manera y el voltaje está dentro de los límites de la fuente de alimentación. Si necesita que la resistencia compuesta resultante sea más arbitraria, entonces probablemente necesite usar relés.

Combine los relés de Steven en su respuesta, con una red de escalera R-2R . De esta manera, solo necesita dos resistencias de valor diferente.

jippie, desafortunadamente eso no funcionará. Ver editar en mi respuesta.
Me dejaste desconcertado por unos momentos, pero tienes razón. R-2R no funciona para la resistencia como tenía en mente. Iré a avergonzarme en un pequeño rincón ahora.