Exponentiell verändernde Spannung

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo,

    ich benötige für ein dimmbares Vorschaltgerät (Neonleuchte) eine Möglichkeit einen exponentiellen Anstieg der Spannung von 3V auf 10V innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (z.B. 15 Minuten) und umgekehrt. Auf diese Weise kann ich die Leuchte dimmen. So etwas würde ich gerne mit dem Raspberry Pi realisieren.
    Also sehr laienhaft formuliert: Ich brauche am Ende ein Kabel an welchem zunächst 3V "ausgegeben" werden und innerhalb von 15 Minuten ein exponentieller Anstieg auf 10V erfolgt. Dieses Kabel kommt dann an das Vorschaltgerät und dimmt so die Leuchte.

    Leider habe ich als Anfänger (wie man sicher merkt) keine Ahnung, wie ich da rangehen muss und welches Wissen ich mir aneignen muss.

    Ich bin für jede Anregung dankbar.

  • Als erstes muesste man checken, wie es mit der galvanischen Trennung steht.
    Das hat einen starken Einfluss auf das Projekt.

    Und man sollte wissen, wie viel Strom das Vorschaltgeraet von der Ansteuerschaltung erwartet.

    Wenn es keine galvanische Trennung braucht, koennte ein D/A Wandler und ein
    Gleichspannungsverstaerker reichen.

    Allerdings sind die meisten D/A-Wandler linear. Auch damit kann man natuerlich
    exponentielle Spannungen ausgeben, aber die Aufloesung muss dann wohl recht
    hoch sein.

    Eine Variante fuer den D/A-Wandler ist ein PWM-Ausgang, der mit einem RC-Glied
    geglaettet wird. Ich glaube fast, der PI hat einen PWM-Kanal.

    In eine ganz andere Richtung ginge ein kleiner Motor, der ein logarithmisches
    Potentiometer einstellt. 15 Minuten fuer eine Drehung bedingt aber ein extrem
    langsames drehen (vielleicht ein Schrittmotor ?)

    Die galvanische Trennung waere hier gegeben.

  • Wow. Erst einmal vielen Dank. Ich habe es mir (naiv) deutlich leichter vorgestellt. Ich dachte, dass es irgendwie möglich sei eine gewisse Spannung auszugeben und die Berechnung über die zeitliche Veränderung eben von dem Raspberry übernommen wird.

    Hmm. Ich fürchte, dass - auch wenn ich keine absolut exakte und zeitlich hochaufgelöste Abstufung brauche - das Ganze deutlich über meinen persönlichen Möglichkeiten steht. =(
    Und ich hatte mir extra hierfür den Rasberry zugelegt. Ich dachte, dass ich per Computer deutlich mehr Möglichkeiten habe, als z.B. über eine "gewöhnliche" elektronische Schaltung. :daumendreh2:


  • Wow. Erst einmal vielen Dank. Ich habe es mir (naiv) deutlich leichter vorgestellt. Ich dachte, dass es irgendwie möglich sei eine gewisse Spannung auszugeben und die Berechnung über die zeitliche Veränderung eben von dem Raspberry übernommen wird.

    so schwer ist das doch nicht:

    Schaltung Beschreibung hier:

    dreamshader
    2. August 2013 um 02:34

    dann schreibt man die exponetiellen Daten eben selber berechnet in den DA Wandler

    die Anpassung von 3-10V muss eben ein Verstärker übernehmen

    google OP Verstärkerschaltungen, mit etwas üben und probieren bekommt man das hin, ein einfacher Spannungsverstärker mit v=3 (die PI 3,3V x 3 für 10V) ist nicht wahnsinnig schwer

    https://www.google.de/#q=operationsv…verst%C3%A4rken

    PS man kann die exponetielle Änderung auch vorher rechnen und in eine Tabelle legen, dann muss der pi selber nicht mehr rechnen, also als Beispiel
    10% = 7
    20% = 8
    30% = 9
    .........
    90% = 127
    100% = 255

    ist jetzt nicht gerechnet, nur als Beispiel

    für LED benutzt man diese Tabelle
    http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (3. März 2014 um 01:06)

  • > Ich habe es mir (naiv) deutlich leichter vorgestellt.
    Mal abgesehen von der galvanischen Trennung gibt es zwei Probleme:

    • Der PI laeuft mit 3.3V, deshalb braucht es den Verstaerker
    • Der PI hat keinen AD-Wandler an Bord


    > Ich dachte, dass es irgendwie möglich sei eine gewisse Spannung auszugeben
    Der PI hat bloss digitale Ausgaenge, er kann also nur ~0 und ~3.3V ausgeben.

    > und die Berechnung über die zeitliche Veränderung eben von dem Raspberry übernommen wird.
    Die Berechnung ist kein Problem, das kann er. WENN man es ihm richtig erklaert ;)


    Ein 8Bit-Wandler gibt nur wenige Stufen. Wenn jede Stufe das doppelte der vorangehenden ist,
    dann resultieren bloss 9 Stufen.


    Als DA-Wandler koennte im Prinzip auch ein Widerstandsnetzwerk dienen, wenn die
    Widerstaende geschickt gewaehlt werden. Dazu muessten einige GPIOs ans Widerstandsnetz
    so angeschlossen werden dass durch die Kombination der Ausgaenge eine bestimmte
    Spannung am Ausgang entsteht.

    Einmal editiert, zuletzt von Tell (3. März 2014 um 22:52)

  • Ich muss ja gestehen, dass mich die ganze Bastelei total reizt. Umso mehr freue ich mich, dass ihr meine Anfänger-Fragen nicht genervt abtut. Ich hoffe ja, dass ich mit euch zusammen dieses kleine Projekt doch umsetzen kann und so sehr viel lernen kann. Und wenn einmal etwas gelingt, dann kann man nicht mehr aufhören :)

    Ich habe versucht vieles nachzulesen und zu verstehen. Hier noch meine Fragen, die sich daraus ergeben haben:

    - Je höher die Auflösung des Wandlers, desto feiner die Abstufungen. Gibt es denn auch einen Nachteil? Ich meine, warum gibt es überhaupt 8bit, wenn man mit 18bit das gleiche und Besseres erreichen kann?
    - Würde so etwas gehen: http://www.exp-tech.de/Shields/ADS111…-Amplifier.html
    Wenn ich es richtig verstehe, dann wäre da ein Verstärker schon mit drin?! Im Gegensatz zu dem vorgeschlagenen PCF8591 ist das aber kein AD/DA-Wandler, oder?
    - Wieso brauche ich einen AD-Wandler und keinen DA-Wandler? Der RaspPi soll ja Werte berechnen (zwischen 0 und 255) und dann eine analoge Spannung ausgeben (entsprechend von 0-10V bzw. 3-10V). Also muss ich doch ein digitales Signal in ein anologes umwandeln lassen, oder?

    Einmal editiert, zuletzt von blabla333 (3. März 2014 um 22:39)

  • [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]> Wieso brauche ich einen AD-Wandler und keinen DA-Wandler?[/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Sorry, das war ein Tippfehler. Ich habe meinen Post korrigiert.[/font]

    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Selbstverstaendlich braucht es einen DA-Wandler.[/font]

    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Das angegebene Shield ist also fuer diesen Zweck nicht zu brauchen.[/font]

    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]> Je höher die Auflösung des Wandlers, desto feiner die Abstufungen. Gibt[/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]> es denn auch einen Nachteil?[/font]

    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Meist der Preis und die Wandlungsrate. Ein besserer DA braucht auch eine[/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]bessere Referenz und genauere Komponenten drum herum, damit er die[/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Aufloesung auch wirklich nutzen kann.[/font]

    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Die Geschwindigkeit ist bei diesem Projekt aber irrelevant, denn schnelle Wandler[/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]sind im Bereich Mikrosekunden, und langsame in den Millisekunden.[/font]

    Einmal editiert, zuletzt von Tell (3. März 2014 um 23:04)


  • - Je höher die Auflösung des Wandlers, desto feiner die Abstufungen. Gibt es denn auch einen Nachteil? Ich meine, warum gibt es überhaupt 8bit, wenn man mit 18bit das gleiche und Besseres erreichen kann?

    wenn 8-bit reichen ist es Unfug mehr zu nehmen, Preis und Aufwand !

    meist reichen 8-bit

    gerade bei einer Helligkeitssteigerung sind sehr oft 8 Bit ausreichend, frühere Fernseher hatten nur 6 Bit Helligkeitsstufen und keiner hats gemerkt :lol:

    bevor nicht bewiesen ist das 8-bit nicht reichen würde ich keinen Gedanken an 12 oder 16 Bit verschwenden.

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  • Ok, d.h. so etwas http://www.exp-tech.de/Shields/MCP472…-Interface.html oder eben der "PCF8591" wäre für mich richtig. Wobei ich jetzt einfach mal den MCP4725 nehmen würde...

    Also brauche ich jetzt noch einen Verstärker. Das Modul liefert 0-3,3V wenn ich es richtig verstanden habe (vom RaspPi). Ich muss die Ausgabe also um den Faktor 3 vergrößert, so dass ich meine gewünschten 3-10V habe. Korrekt?
    Ein Beispiel-Link für einen Verstäker wäre toll :daumendreh2:

    Dazu am Rande: Ich verstehe die Stromversorgung noch nicht so richtig: Den RaspPi versorge ich per microUSB; der kann mir nun 3,3V liefern. Aber woraus resultieren dann durch den Verstärker 10V??
    Und wie läuft das, wenn ich nun z.B. noch ein paar Relais durch den RaspPi steuern möchte?
    Ich denke, ich brauch noch irgendwie eine Spannungsquelle, sprich ein weiteres Netzteil, oder?


  • Ok, d.h. so etwas http://www.exp-tech.de/Shields/MCP472…-Interface.html oder eben der "PCF8591" wäre für mich richtig. Wobei ich jetzt einfach mal den MCP4725 nehmen würde...

    Also brauche ich jetzt noch einen Verstärker. Das Modul liefert 0-3,3V wenn ich es richtig verstanden habe (vom RaspPi).

    Dazu am Rande: Ich verstehe die Stromversorgung noch nicht so richtig: Den RaspPi versorge ich per microUSB; der kann mir nun 3,3V liefern. Aber woraus resultieren dann durch den Verstärker 10V??
    Und wie läuft das, wenn ich nun z.B. noch ein paar Relais durch den RaspPi steuern möchte?
    Ich denke, ich brauch noch irgendwie eine Spannungsquelle, sprich ein weiteres Netzteil, oder?


    der PI wird über microUSB mit 5V versorgt, dann gehts in einen Regler RG2 der den Chip mit 3,3V versorgt

    klar kann man die 5V anzapfen, das ist aber CPU inkompatibel, besser ist den Wandler mit 3,3V laufen zu lassen ABER die 3,3V aus dem Regler sind nicht sehr belastbar, deswegen empfehle ich an dieser Stelle keinen DC/DC Wandler der dir die 10V erzeugt.



    Also brauche ich jetzt noch einen Verstärker. Das Modul liefert 0-3,3V wenn ich es richtig verstanden habe (vom RaspPi). Ich muss die Ausgabe also um den Faktor 3 vergrößert, so dass ich meine gewünschten 3-10V habe. Korrekt?
    Ein Beispiel-Link für einen Verstäker wäre toll :daumendreh2:

    müsste man suchen oder selber bauen...

    ist spät ich mag heute nicht mehr

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (3. März 2014 um 23:37)

  • > Ein Beispiel-Link für einen Verstäker wäre toll
    Sehr einfach hier erklaert:

    Invertierender Verstaerker

    Das ist aber bloss das Grundprinzip, bei diesen einfachen Schaltungen
    nehmen sie immer an dass es eine Spannungsversorgung mit positiver
    und negativer Spannung gibt und dass die Masse die Referenz ist.

    Aber vor den komplizierteren Schaltungen sollte man erst mal die
    einfachen verstehen ;)

    Meist wird ein invertierender Verstaerker genommen damit die Schaltung
    nicht etwa zu schwingen beginnt.

    > Dazu am Rande: Ich verstehe die Stromversorgung noch nicht so richtig: Den
    > RaspPi versorge ich per microUSB; der kann mir nun 3,3V liefern. Aber woraus
    > resultieren dann durch den Verstärker 10V??
    Gut ueberlegt !

    Fuer 10V am Ausgang eines Verstaerkers braucht es eine Spannungs-
    versorgung mit mindestens 10V. Besser etwas mehr, dann die Verstaerker
    gehen selten genau bis zur Betriebsspannung.

    In diesem Fall vielleicht besser doch nur 10V, weil bei einem Anfaenger die
    Schaltung sehr selten auf Anhieb funktioniert ...

    > Und wie läuft das, wenn ich nun z.B. noch ein paar Relais durch den RaspPi steuern möchte?
    > Ich denke, ich brauch noch irgendwie eine Spannungsquelle, sprich ein weiteres Netzteil, oder?
    Der Verstaerker braucht nicht viel Strom, die Relais koennten problemlos mitversorgt werden.

    Bei den Relais einen Transistor und eine Freilaufdiode einsetzen oder ein Treiber-IC. Entsprechende
    Posts gibt's hier viele.


    Der Link oben ist schon tot :(

    Hier ist noch einer: OPAMP-Schaltungen

    Einmal editiert, zuletzt von Tell (3. März 2014 um 23:48)

  • Ok, vielen lieben Dank für eure Geduld! So langsam verstehe ich das Prinzip. Ich werde mich jetzt erst einmal da durchwühlen.

    Den Verstärker muss ich mir aber selbst bauen oder gibt es grundsätzlich auch fertige Module?


  • Der Verstaerker braucht nicht viel Strom

    stimmt aber trotzdem braucht man 10-12V aus dem PI würde ich nix für Wandler saugen, weder von 5V noch von 3,3V


    die Relais koennten problemlos mitversorgt werden.

    aber Relais so pauschal, es gibt 8-16 fach Relaiskarten das überfordert den PI, 2tes Netzteil ist nicht verkehrt !

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    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • und bei einer reinen Single Versorgung des OPs mit der gewünschten Ausgangsspannung +10V oder +12V wäre ein r2r oder rail to rail OP zu empfehlen

    wenn am PI nix am USB Port hängt könnte man die 10-12V mit einem SIM1 0512 aus den GPIO 5V erzeugen

    der SIM1 (1W) Wandler braucht von der 5V Seite ca. 200mA (max.), das kann der PI ohne angeschlossene USB Teile
    Es stehen dann 12V mit 83mA max. zur Verfügung das reicht für den OP

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (4. März 2014 um 11:11)


  • [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]> 2tes Netzteil ist nicht verkehrt ![/font]
    [font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Es ist das einzig richtige ![/font]

    bin dabei :thumbs1:

    aber 1 nach dem anderen, zum Probieren gehts erst mal ohne 2tes Netzteil und ohne Relais......

    die 0-10V Geschichte muss ja auch erst mal aufgebaut und getestet werden

    wenn das läuft würde ich über ein 2tes Netzteil nachdenken welches den DA Wandler sowie den DC/DC Wandler mit OP versorgt, genug Reserven für alle möglichen Relais hat 2 - 4 - 8 - 16 ? und evt. noch den PI über GPIO versorgt, spart dann Netzteile, eines sollte wirklich genug sein ;)

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  • Vielen lieben Dank. Ich wusste nicht, dass ich den Pi auch per GPIO mit Strom versorgen kann. Dann würde ich (entsprechend meines anderen Threads: https://www.forum-raspberrypi.de/Thread-externe-stromversorgung) jetzt einfach mein 24V Netzteil der Siemens Logo verwenden. Dann habe ich für alles Reserven und brauche nur dieses eine Netzteil.

    Nur der OP-Verstärker macht mir noch Schwierigkeiten. Ich möchte jetzt erst einmal möglichst auf etwas fertiges zurückgreifen. Da ich mich für diesen (http://www.ebay.de/itm/190888152989) Wandler (PCF8591) entschieden habe, bräuchte ich einfach einen 2-fach-Verstärker. D.h. ich gebe 0-5V rein und 0-10V werden ausgegeben. Ist ja dann das, was ich brauche.

    Wenn ich nach "2gain Opamp" suche, so finde ich unzählige Chips. Ich weiß einfach nicht, worauf ich achten muss bzw. welcher für mich jetzt angebracht wäre.

    Danach geht es endlich ans Basteln :) Mal sehen, ob ich die Komponenten auch zusammenbekomme...


  • Vielen lieben Dank. Ich wusste nicht, dass ich den Pi auch per GPIO mit Strom versorgen kann. Dann würde ich (entsprechend meines anderen Threads: https://www.forum-raspberrypi.de/Thread-externe-stromversorgung) jetzt einfach mein 24V Netzteil der Siemens Logo verwenden.

    aber doch nicht mit 24V :mad_GREEN:


    Nur der OP-Verstärker macht mir noch Schwierigkeiten. Ich möchte jetzt erst einmal möglichst auf etwas fertiges zurückgreifen. Da ich mich für diesen (http://www.ebay.de/itm/190888152989) Wandler (PCF8591) entschieden habe, bräuchte ich einfach einen 2-fach-Verstärker. D.h. ich gebe 0-5V rein und 0-10V werden ausgegeben. Ist ja dann das, was ich brauche.

    Wenn ich nach "2gain Opamp" suche, so finde ich unzählige Chips. Ich weiß einfach nicht, worauf ich achten muss bzw. welcher für mich jetzt angebracht wäre.

    finde leider keine Fertigplatinen, aber eine nichtinvertierende 2-fach OPV Schaltung ist nicht so arg schwer.

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  • Nein, natürlich mit 5V (stepdown siehe verlinkter Post bzgl. Stromversorgung)

    axo anderer Thread :blush: (manno merke ich mir doch nicht :lol: )

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