Podwójny potencjometr z interfejsem I2C

Piątek, 01 Maj 2020

Potencjometry mechaniczne, pomimo prostoty konstrukcji, w wielu zastosowaniach zastąpione zostały wersjami elektronicznymi. Przedstawiony moduł z układem AD5243 spełnia funkcję podwójnego potencjometru liniowego z niezależnym sterowaniem poprzez magistralę I2C. Dzięki niewielkiemu poborowi mocy i wykonaniu w kilku typowych wartościach rezystancji z powodzeniem może zastąpić potencjometr mechaniczny w układach regulacji poziomu sygnału, polaryzacji itp.

Podstawowe parametry:

podwójny elektroniczny potencjometr liniowy,
dostępny w typowych wartościach rezystancji: 2,5 kΩ, 10 kΩ, 50 kΩ, 100 kΩ,
regulacja odbywa się w 256 krokach,
potencjometr bez wbudowanej pamięci (po włączeniu zasilania suwak ustawiany jest w połowie rezystancji),
sterowany poprzez magistralę I2C (adres I2C = 0x2F),
wymaga zasilania z zakresu 2,7…5,5 V.

Budowa i działanie

Schemat wewnętrzny zastosowanego w module układu AD5243 pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat wewnętrzny układu AD5243 (za notą Analog Devices)

Układ ma dedykowany adres na magistrali I2C = 0x2F, bez możliwości zmiany. Sekwencję zapisu wartości ustawień pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Sekwencja zapisu AD5243 (za notą Analog Devices)

Pole A0 decyduje o wyborze potencjometru, pole SD – Shutdown, łączy wyprowadzenie B z W, i odłącza wyprowadzenie A od układu. Sekwencję odczytu pokazano na rysunku 3.

Rysunek 3. Sekwencja odczytu AD5243 (za notą Analog Devices)

Podczas odczytu nie ma możliwości wyboru rejestru potencjometru, odczytana wartość dotyczy potencjometru, który był poprzednio zapisany (A0).

Schemat modułu potencjometru pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4. Schemat modułu potencjometru

Moduł jest zgodny z standardem Arduino I2C, sygnały magistrali i zasilanie doprowadzone są do czteropinowego złącza typu EH – I2C, układ wymaga zasilania 2,7...5,5 V. Rezystory R1, R2 podwieszają magistralę I2C, zwora PU umożliwia ich odłączenie. Wyprowadzenia potencjometrów i magistrala I2C dostępne są na złączu J1, J2 o rozstawie zgodnym z płytkami prototypowymi. AD5243 jest potencjometrem bez wbudowanej pamięci, każdorazowo po włączeniu zasilania suwak (W1,2) ustawiany jest w połowie rezystancji. Regulacja odbywa się w 256 krokach.

Montaż i uruchomienie

Moduł zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, rozmieszczenie elementów pokazano na rysunku 5, zmontowany moduł pokazuje fotografia tytułowa.

Rysunek 5. Schemat płytki drukowanej wraz z rozmieszczeniem elementów

Dla sprawdzenia działania potencjometru zastosowano moduł VisionSOM6UL z płytką bazową CB-STD z zainstalowanym systemem Linux i narzędziami i2ctools. Moduł potencjometru umieszczony jest w płytce stykowej, wyprowadzenia B1, B2 połączone są z masą, wyprowadzenia A1, A2, z 3,3 V, do suwaków W1, W2 podłączone są woltomierze napięcia stałego, a magistrala I2C podłączona jest do złącza rozszerzeń zgodnego z Raspberry. W pierwszej kolejności sprawdzamy obecność układu na magistrali poleceniem:

i2cdetect -y 1

Następnie zapisujemy ustawienie pierwszego potencjometru:

i2cset -y 1 0x2f 0x00 0x55

Polecenie powinno ustawić napięcie ok. 1,1 V na suwaku potencjometru.

Odczytujemy dla sprawdzenia zapisaną wartość:

i2cget -y 1 0x2f

Podobnie postępujemy w drugim kanale:

i2cset -y 1 0x2f 0x80 0xaa
i2cget -y 1 0x2f

Odczytana wartość napięcia powinna wynosić ok. 2,2 V. Całą sekwencję pokazano na rysunku 6.

Rysunek 6. Sekwencja testująca moduł

Podczas użytkowania potencjometru należy pamiętać o dopuszczalnych napięciach na wyprowadzeniach potencjometru i zachowaniu sekwencji zasilania zgodnej z kartą katalogową.

Adam Tatuś, EP
adam.tatus@ep.com.pl

Wykaz elementów:

Rezystory: