Ещё одна задачка на сообразительность. Думал, решу её элементарно, но что-то зациклился...
Требуется создать уравнемер для бытовых нужд, состоящий из линейки герконов (нормально разомкнутых) в количестве 8 штук, вокруг которых плавает магнит.
Шаг расположения герконов таков, что возможно замыкание либо одного из них, либо двух соседних. Для минимизации количества соединительных проводов решил коммутировать герконами резисторы и образовавшийся делитель подключить к АЦП МК.
Вопрос: как рассчитать номиналы и соединить резисторы, чтобы получилось более-менее равномерное приращение напряжения, как функции от уровня?
Вроде напрашивается аналогия с R-2R матрицей, но не складывается...

Если взять перекидные трехвыводные герконы,
то, я думаю, проблем нет.
http://radiohlam.ru/teory/dac_r-2r.htm
Либо после обычного геркона ставить КМОП ключ/буфер.

Сообщение отредактировал domowoj - Dec 18 2011, 03:00

Извините за офтоп, но (учитывая количество герконов) напрашивается что-то вроде регистра сдвига с паралельной загрузкой и последовательным чтением. Который можно последовательно считать, и в МК обработать результаты. Но это не годится, если предполагаются чисто аналоговые методы...

Я бы сделал трёхпроводкой, т.е. разделил бы на 2 по 4 разряда и весовые делители, например, 3,74/7,5/15/30 кОм, или последовательно-параллельно на любой паре R/2R, например, при 10 кОм и 20 кОм получаются 5 кОм и 40 кОм соответственно, или ещё как-нибудь.

Если так уж принципиальна двухпроводка, то можно поставить последовательно с ветками полярный коммутатор на диодах, или синхронном выпрямителе на дискретных полевиках, или в составе логического КМОП-инвертора (1G04, S04, SP04, SZ04 и т.п.) — один конец получившегося двухполюсника коммутирует логическими уровнями контроллер, а второй вешается на половинный (R+R) делитель питания и с него же сигнал на АЦП.

Стабилитроны или диоды.

Вопрос. Возможно замыкание любых пар герконов или можно построить линейное множество, как если бы герконы расположены в одну линию?
Если да тогда можно изобразить схему в виде потенциометра. (герконы-ползунок). Все резисторы одинаковы. Установлены рядом с герконом. Получаем двухпроводную линию.


PS Новая идея. По такой схеме можно определить замыкание любой пары герконов. Измеряя сопротивление от "движка" до вода цепи имеем позицию первого геркона. А сопротивление последовательно соединенных резисторов "растояние между замкнутыми герконами.

Все герконы подключаете к общей линии - входу АЦП. Каждый из герконов замыкает линию через собственный резистор на общую землю.
Номиналы соседних резисторов должны отличаться в два раза. Если питать конструкцию постоянным током, то измеренное напряжение, полученное
в виде байта из регистра АЦП, покажет Вам в каждом бите какой из герконов замкнут/разомкнут. Подробности, полагаю, додумаете самостоятельно...

Нет, переключающих герконов нет и логику совать внутрь не хотелось бы.


И как их соединить, чтобы различить уровень?


Герконы в линии, конечно. Замыкание любых пар невозможно, лишь соседних. Но вашу мысль я не понял. Как соединить?


Из-за возможности замыкания соседних герконов картина немного меняется. Различить, конечно, можно, но уж очень переменный шаг. Так выглядит в этом случае зависимость суммарного сопротивления лестницы от положения магнита:

Нужно три провода.
Делаем цепочку из N+1 одинаковых резисторов (N - количество герконов).
Крайние — на землю и питание.
Все герконы одним концом на общий третий вывод на вход АЦП. Другим — между резисторами.
На примере трёх герконов. Замкнуты герконы номер:
1 — на АЦП поступает 1/4 * VCC.
1+2 — 1/3 * VCC
2 — 1/2 * VCC
2+3 — 2/3 * VCC.
3 — 3/4 * VCC

Резисторы последовательно в линию. На вход генератор тока I. Выход на корпус. Герконы из узлов соединения резисторов на провод выход. Если нумеровать герконы от земляного провода тогда
напряжение на выходе U= k*R *I где k номер первого от земли замкнутого геркона.
нвпряжение на входе цепочки U=n*R*I (где n число резисторов в цепи) если замкнут один геркон и U=(n-m)*R*I. ( m *растояние* между замкнутыми герконами m=1 при соседних герконах. Входное сопротивление измерителя напряжения должно быть >>n*R

Можно так, при пяти герконах 10 ступенек

Или так. Тогда не различаются промежуточные состояния с двумя замкнутыми герконами, но зато два провода, а не три.
Но я бы включил набор резисторов не реостатом, а потенциометром, разменял бы третий провод на более высокое разрешение.

Почему? Вы не дочитали пост до конца. Обнаруживаются два прозвольных (не обязательно соседних) замкнутых герконов просто нобходимо ещё мерять напряжение на входе схемы и питать генератором тока

P.S. Можно использовать и для клавиатур 16 клавишь без проблем.

Я, видимо, не совсем корректно изложил свою идею...
При фиксированном напряжении Uн ток через "лесенку" будет равен: I=Uн*(1/R)*(B7*1+B6*(1/2)+...+B0*(1/128))
Где R - сопротивление резистора для старшего бита, а B7, B6,.., B0 - состояние герконов (0-разомкнут, 1-замкнут).
При определенном выборе Uн, значение измеренного тока мы получим в виде байта: B7,B6,...,B0.
То есть, каждый бит результата покажет состояние соответствующего геркона.
Напрямую измерять ток конечно не нужно. Линию АЦП достатчно подключить к питанию подтягивающим резистором с известным номиналом.
Измеренное напряжение нужно пересчитать в ток и нормировать его к выбранному значению Uн.
P.S. Все как Вы хотели - минимум проводов и резисторов. Немного программых трудностей при пересчете, которые вполне преодолимы.

Сообщение отредактировал @Ark - Dec 18 2011, 09:33

Спасибо, идея понятна. Она оказалась общей для всех предложенных способов. Если задавать ток или контролировать его, то всё получается.

Это, наверное, удобно, но "расстояние" между младшими битами и старшими сильно различается, то есть имеем переменный порог. В принципе, не страшно, но условию не соответствует: великовата чувствительность к разбросу и уходу номиналов.

P.S. Пожалуй, я поторопился с пониманием. Трёхпроводный вариант красив и логичен. А вот двухпроводный?

Вас не затруднит изобразить? Что-то с головой у меня...