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Topic: Potenciometro y cortocircuito (alta impedancia) (Read 3267 times) previous topic - next topic

onemikeoscar

Hola en primer lugar muchas gracias por estar leyendo esto.
Pongo este post, porque después de buscar mucho por Internet aun no me quedan claras algunas ideas. A continuación voy a intentar nombrar todas ellas en puntos. (todas las ideas están relacionadas por eso lo escribo todo en un único post)
También quiero destacar que si he usado el buscador y si he leído temas de foros, sin embargo, en ninguno me quedaba claro.

  • En el ejemplo de analogRead que se puede ver en este link:http://www.arduino.cc/en/tutorial/potentiometer se conecta el potenciómetro al pin analógico sin ninguna resistencia en serie. ¿Cuando el potenciómetro está en su mínima posición (aproximadamente 0 ohms) no existe un cortocircuito? Si no es así ¿por qué no?
  • Cuando se habla de los pines en modo INPUT se dice que son pines de alta impedancia. ¿Alguien me podría explicar de forma simple cual es el funcionamiento de estos pines, es decir, que hace la "alta impedancia"?
  • Quería cambiar el voltaje de referencia poniendo analogReference(EXTERNAL) y con un divisor de tensión directamente al pin AREF. Sin embargo he leído en el datasheet y en otros lugares que dicho pin tiene una resistencia de 32Kohms. ¿Como hago los cálculos para proporcionar por medio del divisor de tensión una tensión determinada? (la formula del divisor si me la se, sin embargo no se como interpretar el circuito con dicha resistencia de 32Kohms ni sabría representarlo.)


Muchas gracias de antemano. Espero encontrar en este foro una fuente de conocimientos y aprendizaje mutuo.

Khazus

#1
Apr 10, 2015, 12:16 pm Last Edit: Apr 10, 2015, 12:17 pm by Khazus
-NO, entre los pines 1 y 3 del potenciometro siempre hay una resistencia fija, es la resistencia entre 1,2 y 2,3 la que varía.
- Si está en alta impedancia es una forma para salvaguardar el pin de entrada es decir, no se haga    cortocircuito, es decir si pones una entrada a nivel alto o a nivel bajo no hara un cortocircuito. Es una forma de decir que no tiene estado.
-Pon un seguidor de tensión, de este modo siempre tendras la tension que deseas en AREF.

surbyte

1.
Quote
En el ejemplo de analogRead que se puede ver en este link:http://www.arduino.cc/en/tutorial/potentiometer se conecta el potenciómetro al pin analógico sin ninguna resistencia en serie. ¿Cuando el potenciómetro está en su mínima posición (aproximadamente 0 ohms) no existe un cortocircuito? Si no es así ¿por qué no?
Esta pregunta no tiene sentido y te explico porque. Tu estas viendo la situación como que el potenciometro esta en corto o 0 ohms pero en realidad nunca lo esta.
El potenciometro tiene un valor, supongamos 10k y un cursor que al girarlo entrega diferentes valores resistivos entre 0 y 10k. Ahora, cuando lo conectas como divisor de tensión, no debes pensar en un corto cuando esta en la posición minima sino en que tienes algo que te entrega 0 Volts a la salida, pero siempre sigue teniendo los 10K entre 5V y GND. Se comprende?

Ves, los dos terminales variables tendrán siempre 10k como en mi ejemplo. Pero el terminal variable puede ir de 10k a 0k o 0 ohms, y nunca estará en corto.

2.
Quote
Cuando se habla de los pines en modo INPUT se dice que son pines de alta impedancia. ¿Alguien me podría explicar de forma simple cual es el funcionamiento de estos pines, es decir, que hace la "alta impedancia"?
Las etapas de entrada de estos microcontroladores son siempre de alta impedancia, se espera siempre no alterar el circuito al que estan monitoreando.
Supongamos una salida de un trasistor pensado para una carga de 10k. Si conectaramos una entrada de un microcontrolador con una impedancia de 10k tendriamos que la impendancia resultante seria 5K (el paralelo de ambas), con lo cual puede que la salida del transistor cambiara el valor de tensión resultante.
entonces lo que se espera es que una impedancia de entrada alta, no modifique el circuito al que esta conectado.
Por la misma razón y opuesta, una salida de un microcontrolador tiene una impedancia BAJA.


3.
Code: [Select]
Quería cambiar el voltaje de referencia poniendo analogReference(EXTERNAL) y con un divisor de tensión directamente al pin AREF. Sin embargo he leído en el datasheet y en otros lugares que dicho pin tiene una resistencia de 32Kohms. ¿Como hago los cálculos para proporcionar por medio del divisor de tensión una tensión determinada? (la formula del divisor si me la se, sin embargo no se como interpretar el circuito con dicha resistencia de 32Kohms ni sabría representarlo.)
Jugar con analogReference sin usar fuentes de referencia de tensión especialmente diseñadas para ello no es de mi agrado.
Usar la tensión de alimentación con un divisor de tensión para practicar es una cosa, pero en algo serio (comercial) no te lo recomiendo.
Piensa que las lecturas del AD dependen de este referencia.
Si le pones analogReference(INTERNAL) tendras una referencia interna (valga la redundancia) de 1.10 volts que tal vez te ayude en lo que quieras hacer.
Aunque hay sensores que entregan valores por ejemplo de 2.8V a la salida y nos plantean el problema que tu estas consultando. Que hago? subo la salida del sensor de 2.8 a 5V o la bajo a 1.1 con un divisor resistivo por ejemplo?
Expongo las posibilidades.
Yo uso la interna y un divisor.

onemikeoscar

#3
Apr 10, 2015, 09:59 pm Last Edit: Apr 10, 2015, 10:00 pm by onemikeoscar
1. Esta pregunta no tiene sentido y te explico porque. Tu estas viendo la situación como que el potenciometro esta en corto o 0 ohms pero en realidad nunca lo esta.
El potenciometro tiene un valor, supongamos 10k y un cursor que al girarlo entrega diferentes valores resistivos entre 0 y 10k. Ahora, cuando lo conectas como divisor de tensión, no debes pensar en un corto cuando esta en la posición minima sino en que tienes algo que te entrega 0 Volts a la salida, pero siempre sigue teniendo los 10K entre 5V y GND. Se comprende?

Ves, los dos terminales variables tendrán siempre 10k como en mi ejemplo. Pero el terminal variable puede ir de 10k a 0k o 0 ohms, y nunca estará en corto.

2.Las etapas de entrada de estos microcontroladores son siempre de alta impedancia, se espera siempre no alterar el circuito al que estan monitoreando.
Supongamos una salida de un trasistor pensado para una carga de 10k. Si conectaramos una entrada de un microcontrolador con una impedancia de 10k tendriamos que la impendancia resultante seria 5K (el paralelo de ambas), con lo cual puede que la salida del transistor cambiara el valor de tensión resultante.
entonces lo que se espera es que una impedancia de entrada alta, no modifique el circuito al que esta conectado.
Por la misma razón y opuesta, una salida de un microcontrolador tiene una impedancia BAJA.


3.
Code: [Select]
Quería cambiar el voltaje de referencia poniendo analogReference(EXTERNAL) y con un divisor de tensión directamente al pin AREF. Sin embargo he leído en el datasheet y en otros lugares que dicho pin tiene una resistencia de 32Kohms. ¿Como hago los cálculos para proporcionar por medio del divisor de tensión una tensión determinada? (la formula del divisor si me la se, sin embargo no se como interpretar el circuito con dicha resistencia de 32Kohms ni sabría representarlo.)
Jugar con analogReference sin usar fuentes de referencia de tensión especialmente diseñadas para ello no es de mi agrado.
Usar la tensión de alimentación con un divisor de tensión para practicar es una cosa, pero en algo serio (comercial) no te lo recomiendo.
Piensa que las lecturas del AD dependen de este referencia.
Si le pones analogReference(INTERNAL) tendras una referencia interna (valga la redundancia) de 1.10 volts que tal vez te ayude en lo que quieras hacer.
Aunque hay sensores que entregan valores por ejemplo de 2.8V a la salida y nos plantean el problema que tu estas consultando. Que hago? subo la salida del sensor de 2.8 a 5V o la bajo a 1.1 con un divisor resistivo por ejemplo?
Expongo las posibilidades.
Yo uso la interna y un divisor.

Hola respecto a la primera duda creo que ya me la has resuelto. Tras ver la imagen y buscar un poco más en Internet (por eso he tardado en contestar) me he topado con esta imagen.

sube fotos
Mi razonamiento es el siguiente. El circuito que "empieza" en los 5v de alimentación del arduino y que pasan por la primera "pata" del potenciómetro continúan por la 3 "pata" hacia tierra. La "pata" dial, actúa como un divisor de tensión cuando se conecta al pin de referencia. Para imaginarme el flujo me imagino los "electrones" (se que el sentido físico es justamente el contrario pero para simplificar) "salen" de los 5v y "deciden" donde ir. ¿Donde van? Por donde menos resistencia tengan, un porcentaje irá por el pin analógico (voltaje visto por el Arduino) y otros irán por tierra (5v - voltaje visto por el Arduino).
He simplificado lo máximo posible el razonamiento y utilizado palabras no técnicas con el objetivo de que si alguien tiene la misma duda que yo sea capaz de entenderlo de una manera sencilla (creo es importante que en los foros una vez te responden se analice el proceso inductivo que te ha ayudado a resolver la duda).
¿Estoy equivocado en mi razonamiento?

La segunda duda no me queda clara y menos sin circuito (alta impedancia) si no te importa y te apetece podrías intentar explicármelo de otra manera o más ¿gráficamente?.

La última duda creo que no ha sido contestada. Tengo claro que el voltaje de referencia para soluciones serias debe ser estable, sin embargo, quiero ver como funciona el ADC de Arduino con el objetivo de entender que es lo que estoy utilizando. Una de las partes de este ADC es la resolución y el voltaje de referencia. Me gustaría cambiar este voltaje para ver como aumenta/disminuye la resolución. Creía que un divisor de tensión podría valer. He probado conectando los 3.3v del arduino al AREF, sin embargo me gustaría saber como configurar un divisor de tensión para un voltaje determinado (repito que la formula del divisor me la se pero no se como interpretar la resistencia interna del ATmega328 que se nombra en el datasheet de 32K).

Muchas gracias, así da gusto.

surbyte

Hola respecto a la primera duda creo que ya me la has resuelto. Tras ver la imagen y buscar un poco más en Internet (por eso he tardado en contestar) me he topado con esta imagen.

sube fotos
Mi razonamiento es el siguiente. El circuito que "empieza" en los 5v de alimentación del arduino y que pasan por la primera "pata" del potenciómetro continúan por la 3 "pata" hacia tierra. La "pata" dial, actúa como un divisor de tensión cuando se conecta al pin de referencia. Para imaginarme el flujo me imagino los "electrones" (se que el sentido físico es justamente el contrario pero para simplificar) "salen" de los 5v y "deciden" donde ir. ¿Donde van? Por donde menos resistencia tengan, un porcentaje irá por el pin analógico (voltaje visto por el Arduino) y otros irán por tierra (5v - voltaje visto por el Arduino).
He simplificado lo máximo posible el razonamiento y utilizado palabras no técnicas con el objetivo de que si alguien tiene la misma duda que yo sea capaz de entenderlo de una manera sencilla (creo es importante que en los foros una vez te responden se analice el proceso inductivo que te ha ayudado a resolver la duda).
¿Estoy equivocado en mi razonamiento?
Es bastante acertado. La corriente circula tal como lo has dicho. En gran porcentaje va directo a tierra a traves de la resistencia del potenciómetro.
Gracias a la Alta Impedancia (o Resistencia en Corriente Continua), muy poca circula por el camino del arduino. Algo debe circular porque sino, el arduino no se entera que esta conectado.
Ademas al ser poca altera levemente lo que esta midiendo porque por eso te ejemplifiqué lo que pasaría si igualara la resistencia del potenciometro, y vería otra cosa.

Quote
La segunda duda no me queda clara y menos sin circuito (alta impedancia) si no te importa y te apetece podrías intentar explicármelo de otra manera o más ¿gráficamente?.
Yo te agrego circuito pero basta con que te imagines una resistencia de varios megaohms del lado del arduino.
MegaOhms es alta Resistencia. Para circuitos en continua es una suposición razonable.
En alterna hablamos de Impedancia porque aparecen inductancias y capacitancias. En nuestro caso solo capacitancias.
Pero vamos mas allá. Esta es la entrada de un CMOS

una entrada en base a transistores MOSFET suele asemejarse a un capacitor de valor bajo donde casi no existe corriente de polarización. Un transistor en cambio necesita tensión de polarización y por ende tiene una Impedancia de entrada mas baja.
Por eso mosfet hablamos de Megas y en transistores hablamos de K, esto muy livianamente, porque todo ha ido cambiando para mejor y los limites de antes se van acortando.


Quote
La última duda creo que no ha sido contestada. Tengo claro que el voltaje de referencia para soluciones serias debe ser estable, sin embargo, quiero ver como funciona el ADC de Arduino con el objetivo de entender que es lo que estoy utilizando. Una de las partes de este ADC es la resolución y el voltaje de referencia. Me gustaría cambiar este voltaje para ver como aumenta/disminuye la resolución. Creía que un divisor de tensión podría valer. He probado conectando los 3.3v del arduino al AREF, sin embargo me gustaría saber como configurar un divisor de tensión para un voltaje determinado (repito que la formula del divisor me la se pero no se como interpretar la resistencia interna del ATmega328 que se nombra en el datasheet de 32K).
Un divisor de tensión es facil calcularlo




R1 y R2 pueden ser cualquier combinación de resistencias en serie o paralelo.

En esas condiciones tienes Vin = 5V
Vout es la deseada entonces

Debes calcular R1 y R2 como una en función de la otra
Asignas un valor fijo a una, por ejemplo 10k = R1 y calculas R2.
Supongamos Vout = 2.8V
.
R2 = R1* Vout/(Vin - Vout) => Si R1 = 10k => R2 = 10k * 2.8/(5-2.8) = 12.72K
No existe ese valor asi que será 12K

Por eso conviene usar un potenciometro multivuelta para estos casos y con un buen tester/polímeto ajustas la tensión a 2.800V

Ahora que termino pienso en lo que comentaste de la impedancia de la AREF de 32k. Este valor es bajo y hara cambiar la salida de nuestro divisor tal como lo he calculado.
Con un potenciometro darás con el valor correcto.
Por eso es importante la impedancia de entrada alta.




GO_zalo

#5
Apr 11, 2015, 08:43 am Last Edit: Apr 11, 2015, 08:44 am by GO_zalo
Ahora que termino pienso en lo que comentaste de la impedancia de la AREF de 32k. Este valor es bajo y hara cambiar la salida de nuestro divisor tal como lo he calculado.
Con un potenciometro darás con el valor correcto.
Por eso es importante la impedancia de entrada alta.
Es muy sencillo si en la entrada de Vref hay una resistencia de 32K esa es nuestra R2, solo tienes que calcular R1:



16.48k

resistencia comercial mas cercana 16.5k (serie E192 0.5% de tolerancia)

resultado tu Vref sera: 3.2989V

Que es un valor razonablemente cercano teniendo en cuenta las variaciones de temperatura podrían generar desviaciones mayores que la ocasionada por usar un resistor de valor comercial


Edito:
______________________________
Me extraña Surbyte, ahora que me fijo quien ha escrito el mensaje que cito, que se haya escapado esto a ti!

surbyte

#6
Apr 11, 2015, 02:11 pm Last Edit: Apr 11, 2015, 02:12 pm by surbyte
Quote
Precaución
Es recomendable que cuando se use la referencia de tensión externa se conecte al pin AREF usando una resistencia
de 5K. Esto evitara posibles daños internos en el ATMEGA si se la configuración de la referencia analógica es
incompatible con el montaje físico que se ha llevado a cabo.
Tenga en cuenta que esa resistencia afectara la tensión que se use como tensión de referencia ya que el pin AREF
posee una resistencia interna de 32K. Ambas resistencias forman un divisor de tensión, por lo tanto, si por ejemplo se
conecta una tensión de 2.5V con la resistencia de 5K la tensión que se utilice como tensión de referencia será de 2.2V
ya que esa será la tensión que caiga en el pin AREF debido al divisor de tensión al que se ha hecho referencia.
El conectar la tensión de referencia externa a través de una resistencia permite pasar mediante software de usar tensión
de referencia interna a una tensión de referencia externa sin que la configuración física del hardware nos afecte la
configuración actual del conversor A/D.
Bueno no sabía de los 32k. cuando terminé el cálculo justamente dije que con 32k no puedo pensar en valores como los sugeridos porque alterarán las lecturas.
En lo personal como también he dicho, uso fuentes de referencia de tensión, que aseguran un valor mucho mejor que un divisor.
Pero para probar pongo un potenciometro y no hago cálculos y hasta me olvido de los 32k.

De todas formas, siempre se aprende y yo no soy la excepción.

Como digo, si  supiera todo, estaría lleno de dinero y no es mi caso, lejos, muy lejos estoy de esa situación.

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