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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Grundsätzliches zur Dimensionierung


Autor: Fritz F- (Gast)
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Hallo Community

Nachdem ich nun einige vorgefertigte Bausätze angefertigt habe möchte 
ich meine erste komplette eigene Schaltung entwickeln. Leider bin ich 
bei der Dimensionierung meiner Bauteile aber auf mehrere Probleme 
gestoßen.


Mein µC liefert auf allen GPios 3,3V 25ma.
Damit möchte ich nun einen optokoppler ansteuern. Dieser verträgt nur 
1,65-1,85 im Regelbetrieb laut Datenblatt daher muss ich ja theoretisch 
3,3Volt-1,65Volt=1,65Volt per Widerstand "vernichten" denn ich vor dem 
Optokoppler in Reihe schalten. Wenn ich nun URI bemühe  1,65Volt/0,025A 
= 66 Ohm Vorwiderstand. Aber wenn ich jetzt mal davon ausgehe das der 
Gesamtstrom über den ganzen Stromkreis definiert ist, dann dürften diese 
0,025A durch den ja nun geschalteten Vowiderstand gar nicht erreicht 
werden oder ?

Das zweite Problem taucht in einem anderen Teil der Schaltung auf.
Ich möchte 12Volt 6A schalten. Der Widerstand des Verbrauchers reicht 
nun leider nicht daher muss noch ein Vorwiderstand von 2 Ohm geschaltet 
werden. Aber dann kommen ja gar keine 12Volt mehr an der Zündspule an 
oder ?

Ich bin mir sicher das hier eine falsche Annahme drinsteckt könnt ihr 
mir helfen ?


mfg Fritz

Autor: Silvan König (silvan) Benutzerseite
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Deine falsche Annahme besteht darin, dass du für einen Spannungsteiler 
(das Ding, mit dem du die Spannung 'vernichten' willst) zwei (!!) 
Widerstände brauchst. Also versuchs noch mal.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz F- schrieb:

> Gesamtstrom über den ganzen Stromkreis definiert ist, dann dürften diese
> 0,025A durch den ja nun geschalteten Vowiderstand gar nicht erreicht
> werden oder ?

Wenn du 2 Bauteile in Serie schaltest, fallen an den Bauteilen zwar 
unterschiedliche Spannungen ab, beide werden aber vom selben Strom 
durchflossen.

> Das zweite Problem taucht in einem anderen Teil der Schaltung auf.
> Ich möchte 12Volt 6A schalten. Der Widerstand des Verbrauchers reicht
> nun leider nicht daher muss noch ein Vorwiderstand von 2 Ohm geschaltet
> werden.

Den Teil versteh ich nicht.

> Aber dann kommen ja gar keine 12Volt mehr an der Zündspule an
> oder ?

Wenn du einen Widerstand benutzt: Nein, dann kommen keine 12V mehr an.
Die Frage ist aber eigentlich: Was hat der Widerstand da verloren?

Autor: High Performer (Gast)
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Deine Berechnung des Optokopplers ist soweit OK. beachte, dass der Strom 
in einem unverzweigten Stromkreis (ein solcher liegt bei Dir vor) an 
allen Stellen gleich ist (der Strom muss durch jede Stelle der Schaltung 
fließen).

Allerdings sind die 25mA der maximale Strom, den der uC-Ausgang liefern 
kann. Das heißt jedoch nicht, dass dieser (als Forderung) auch fließen 
muss. Ich würde einen deutlich geringeren Strom fließen lassen, aber das 
hängt u.a. vom Optokoppler ab. Ich würde mal so 5mA ansetzen.

Zu Deinem 12V/6A-Problem: lassen wir mal die Zündspule weg, denn das ist 
ein anderes Thema.

Also, überlege, was es bedeutet, wenn Du "12V/6A" sagst. Nehmen wir mal 
an, Du willst durch einen Widerstand von 10 Ohm genau 1 A fließen 
lassen. Dann musst Du an den Widerstand eine Spannung von 10 V anlegen 
wg. U = I * R.
Strom und Spannung sind an einem Widerstand voneinander abhängig, d.h. 
Du kannst an einem Widerstand nicht die Spannung erhöhen, ohne dass 
durch den Widerstand ein größerer Strom fließt und zwar wegen der 
Proportionalität des ohmschen Gesetzes.

Wenn Du nun z.B. eine Glühbirne hast, auf der 12V/6A aufgedruckt ist, 
dann bedeutet das, dass durch diese Glühlampe, wenn eine Spannung von 
12V angelegt wird, ein Strom von 6A fließt. Wieder nach dem ohmschen 
Gesetz lässt sich daraus der Widerstand der Glühlampe berechnen, der 2 
Ohm beträgt.

Legst Du dann an diese Glühlampe nur 6V, dann fließen eben statt 6A nur 
3A.

So ist das auch mit Deiner Zündspule: Diese hat vermutlich einen 
ohmschen Widerstand von 2 Ohm. Allerdings ist bei der Zündspule zu 
beachten, dass es sich um eine Induktivität handelt, die nicht so 
einfach mit einem Transistor geschaltet (vor allem _aus_geschaltet) 
werden kann, ohne den Transistor zu beschädigen. Puuh, wo soll man da 
anfangen...

Sage doch vielleicht besser mal, was Du konkret vorhast.

Autor: Fritz (Gast)
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Danke für die ausführlichen Antworten.

Leider haben sich genausoviele Fragen ergeben wie beantwortet wurden.

>Allerdings sind die 25mA der maximale Strom, den der uC-Ausgang liefern
>kann. Das heißt jedoch nicht, dass dieser (als Forderung) auch fließen
>muss. Ich würde einen deutlich geringeren Strom fließen lassen, aber das
>hängt u.a. vom Optokoppler ab. Ich würde mal so 5mA ansetzen.

Also der maximale Wert im Datenblatt ist ja nunmal 25mA, wie kann ich 
das jetzt denn einfach mit 5mA ansetzen?
Also mein Ansatz 25mA am Port werden ja nochmal über den folgenden 
Stromkreis begrenzt ( Gesamtwiderstand).

Wenn ich jetzt nur 5mA ansetze ändert sich ja der Widerstand komplett 
oder?

Die Sache mit der Zündspule ist mir bewusst. Induktion im Primärkreis ( 
100Volt-300Volt). Da brauch ich nen dicken Transistor.


mfg Fritz

Autor: Fritz (Gast)
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@  Karl heinz Buchegger

Es war etwas ungünstig ausgedrückt. Fakt ist manche Zündspulen(speziell 
ältere Baujahre ) benötigen zusätzlich zum eigenen Widerstand des 
Spulendrahtes noch einen Vorwiderstand.


mfg Fritz

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Leute:

1) Spannungsteiler berechnen -> fertig. Geht aber bloß bis einige MHz (8 
MHz oder so) gut. Außerdem ist das natürlich wie jeder Widerstand nicht 
gerade Effizient ...

2) Eine FETTE Diode sollte auch nicht unbedingt fehlen !

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz schrieb:

> Also der maximale Wert im Datenblatt ist ja nunmal 25mA, wie kann ich
> das jetzt denn einfach mit 5mA ansetzen?

Du begehst hier einen Denkfehler.
Die 25mA, die du aus dem µC-Datenblatt hast, sind dein Grenzwert, den du 
nicht überschreiten darfst. Dieser Wert ist für deine Dimensionierung 
daher nur insofern massgeblich, als du ihn benötigst um die Sicherheit 
des Bausteins zu gewährleisten.

Du willst einen Optokopller ansteuern.
Aus dem Datenblatt des Optokopplers erfährst du, wieviel Strom du 
benötigst. Das ist der für dich massgebliche Wert zur Dimensionierung 
des Widerstands. Diesen Strom benötigst du, der muss sein. Wenn der µC 
mehr liefern könnte - super, da sind dann noch Reserven vorhanden, die 
sich insofern günstig auswirken als ein nicht auf Maximalbelastung 
ausgelegtes technisches Gerät es einem normalerweise mit verlängerter 
Lebensdauer dankt.

Der Verbraucher bestimmt den Strom, den er benötigt. Der Liefernat muss 
den Strom nur liefern können. Benötigt der Verbraucher weniger Strom als 
der Lieferant liefern kann, bist du auf der sicheren Seite.

Zieht der Optokoppler nur 5mA so ist das für den µC kein Problem. Er 
könnte im Extremfall 25mA ohne Schaden liefern. Da er das aber nicht 
muss, 5mA reichen, ist er auch nicht in Gefahr.

Nur weil dein Autotacho als Maximalgeschwindigkeit 180km/h ausweist, 
bedeutet das nicht, dass du überall mit 180 drüberbrettern musst. Das 
Gelände und der Strassenverlauf bestimmen dein Tempo, nicht die 
Höchstgeschwindigkeit deines Autos.


> Wenn ich jetzt nur 5mA ansetze ändert sich ja der Widerstand komplett
> oder?

Ja, klar.

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Fritz schrieb:
> Also der maximale Wert im Datenblatt ist ja nunmal 25mA, wie kann ich
> das jetzt denn einfach mit 5mA ansetzen?

Indem du im Datenblatt nach Kennlinien suchst, entweder eine oder 
mehrere, die dir sagen, was für ein Zusammenhang zwischen Strom durch 
die interne LED des Optokopplers und dem Strom durch den Fototransistor 
des OK besteht.
Da gehst du dann von dem Wert aus, den du für "Normalbetrieb" brauchst 
und schaust auch ein wenig nach rechts und links was da so passiert. 
Dann kommst du von hinten her auf den benötigten Optokoppler-LED-Strom.
Für genau den Strom berechnest du dann deinen Vorwiderstand.
Mit dem Widerstand legst du bloß deinen Maximalen Strom durch die LED 
fest.
ziehst du den Port auf 0, wird auch nix durch die OK-LED fließen.

Der Port ist zunächst eine Spannungsquelle, keine Stromquelle.

Mit sogenanten "Maximalangaben" in Datenblättern ist vorsichtig 
umzugehen.
Manchmal geht es dabei um "repetitive", manchmal um "non-repetitive", um 
anzuzeigen, dass dieser spezielle Messwert wiederholt auftreten darf 
oder eben nicht(du das Bauteil grillst). Repetitive heißt meist aber 
auch nicht dass der Messewert beliebig oft auftreten darf(manchmal mit 
Zahlenangabe).
Mit der Zeit bekommt man ein Gefühl für a)Fußnoten und 
b)"Ernsthaftigkeit" angegebener Grenzwerte :).

mf

Autor: Fritz (Gast)
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So ich glaube jetzt verstehe ich noch einen Hauch weniger ;)

Mal ein Beispiel um zu gucken ob ich es verstanden habe.

Unter den Typical Ratings steht bei Voltage Typ:1,65Volt bis maximal 
1,85Volt
Test Konditions 16mA

Also wenn ich jetzt mal davon ausgehe das ich bei dem Gesamtstrom 16mA 
nicht überschreiten möchte müsste der komplette Widerstand Vorwiderstand 
+ Innenwiderstand des Bauteils 3V3/0,016A=206,25 Ohm sein.

Das Problem ist nur der Innenwiderstand ist im Datenblatt nicht 
angegeben.
Man muss es also irgendwie anders berechnen.

Über den Spannungsabfall am Vorwiderstand. Dieser muss bekanntlich ja 
1,65 Volt betragen also 103,125 Ohm. Damit fließt aber nun doppelt 
soviel Strom wenn der Innenwiderstand nicht auch 103,125 Ohm beträgt.

Wie geht man denn jetzt am besten vor um sein Bauteil zu berechnen ?


mfg Fritz

Autor: Fritz (Gast)
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oder heißt das Test Condition im Datenblatt das bei dem angegebenen 
typischen Spannungswert durch den Innenwiderstand des Optokopplers 16mA 
fließen?

Das heißt ich muss nur 1,65 Volt vernichten und die 16mA entstehen 
automatisch durch den Innenwiderstand des OK bei dem angegebenen 
Spannungswert?

mfg Fritz

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz schrieb:

> Unter den Typical Ratings steht bei Voltage Typ:1,65Volt bis maximal
> 1,85Volt
> Test Konditions 16mA
>
> Also wenn ich jetzt mal davon ausgehe das ich bei dem Gesamtstrom 16mA
> nicht überschreiten möchte müsste der komplette Widerstand Vorwiderstand
> + Innenwiderstand des Bauteils 3V3/0,016A=206,25 Ohm sein.
>
> Das Problem ist nur der Innenwiderstand ist im Datenblatt nicht
> angegeben.
> Man muss es also irgendwie anders berechnen.

Du brauchst doch den Innenwiderstand nicht


  µC Pin
    o--------------+                        <----+
                   |                             |
                  +-+                            |
                  | | R                          |
                  +-+                           3.3 Volt
                   |         <---+               |
                   |             |               |
                  Koppler       1.7V             |
                   |             |               |
    o--------------+         <---+          <----+
   GND


Über dem Koppler sollen 1.7V übrig bleiben (ich hab jetzt einfach mal 
den Mittelwert aus 1.65 und 1.85 genommen)

Das heist, über dem Widerstand müssen 3.3 - 1.7 = 1.6 Volt abfallen.

Sowohl durch Koppler als auch durch den Widerstand rinnen 16mA.

das heißt: der Widerstand muss   R = U / I  = 1.6 / 0.016 = 100 Ohm 
gross sein.


Der Strom durch eine Reihenschaltung von Bauteilen ist immer in allen 
Bauteilen gleich groß. So wie bei Wasserrohren. Egal wieviele du 
hintereinander 'schaltest', egal welche Neigung sie haben, egal welchen 
Durchmesser sie haben: durch alle Rohre fliesst immer die gleiche 
Wassermenge.

Der Vergleich mit Wasserrohren ist gar nicht so abwegig.
Die elektrische Spannung entspricht der Höhendifferenz von fliessendem 
Wasser, der elektrische Strom entspricht der Wassermenge.

Autor: Fritz (Gast)
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Ich muss euch hier langsam schon sehr blöde vorkommen.....

Ich habe im Anhang einen Schaltplanausschnitt hochgeladen mit Hilfe 
dessen ich mich bemühe den Sachverhalt zu verstehen.

so auf der Signalleitung (Signal 1) des Optokopplers kommen von einem 
Attini2313 eine Spannung von 5V ( Der läuft ja mit 5V Betriebsspannung)
Der Optokoppler braucht einen Strom von 16 mA . Das würde ja nunmal 
heißen das 5Volt(Spannungsquelle) - 1,65Volt ( Betriebsspannung ) = 
3,35Volt am Widerstand "vernichtet" werden müssten. Also

3,35Volt/0,016A=209,375 Ohm Widerstand. Aber warum benutzt er denn jetzt 
hier den 680 Ohm Widerstand. Die Signalleitung ist direkt am Atmel und 
die Ground Leitung direkt an Ground angeschlossen. Der µC kriegt über 
galvanische Trennung und Sperrdiode 5V1 Spannungsversorgung. Wenn ich 
jetzt einfach mal von 0,016mA Versorgungsspannung ausgehe dann würden ja 
am Widerstand   680Ohm*0,016A=10,88 Volt abfallen ? Wie geht denn sowas.

Der Schaltplan ist von einem Dipl. Ing der Elektrotechnik ich gehe 
einfach mal davon aus, dass er da keinen Fehler gemacht hat.


mfg Fritz

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz schrieb:
> Ich muss euch hier langsam schon sehr blöde vorkommen.....

Aller Anfang ist schwer
(Im Moment denkst du noch zu kompliziert)


> so auf der Signalleitung (Signal 1) des Optokopplers kommen von einem
> Attini2313 eine Spannung von 5V ( Der läuft ja mit 5V Betriebsspannung)

OK

> Der Optokoppler braucht einen Strom von 16 mA .

Sagt wer?

Im von dir verwendeten Datenblatt war offenbar von Test-Conditions die 
Rede. Das muss aber nicht zwangsläufig heißen, dass der Optokoppler 
exakt  16mA 'braucht'. Der funktioniert auch mit weniger Strom.

> Das würde ja nunmal
> heißen das 5Volt(Spannungsquelle) - 1,65Volt ( Betriebsspannung ) =
> 3,35Volt am Widerstand "vernichtet" werden müssten. Also


soweit richtig

> 3,35Volt/0,016A=209,375 Ohm Widerstand. Aber warum benutzt er denn jetzt
> hier den 680 Ohm Widerstand.

Weil er auf weniger Strom dimensioniert hat.

> jetzt einfach mal von 0,016mA Versorgungsspannung

Das ist ein Widerspruch :-)
mA sind Strom. Versorgungsspannung ist ... Spannung.

> ausgehe dann würden ja
> am Widerstand   680Ohm*0,016A=10,88 Volt abfallen ?

No.
Es kann nicht mehr Spannung abfallen, als zur Verfügung steht.
Der Strom ergibt sich (in diesem Fällen) aus dem Spannungsabfall und dem 
Widerstand durch den er durch muss. Nicht umgekehrt. Die Spannung ist 
fix, der Widerstand ist fix. Daraus ergibt sich der Stromfluss. Den 
Widerstand kann man aber variieren, wenn man auf einen bestimmten 
Stromfluss aus ist.

In der von dir zuletzt geposteten Schaltung, wurde der Optokopler 
offensichtlich auf 5mA dimensionert. Das erscheint als ein nicht 
unüblicher Wert. Zumindest ist er nicht irgendwie extrem auffällig.

Schau: In einem Optokoppler ist auf dieser Seite des Kopplers einfach 
nur eine LED drinnen. Reduziert man den Strom, der durch die LED 
fliesst, dann leuchtet die einfach nur dunkler. Aber sie leuchtet auch 
bei reduziertem Strom immer noch (bis zu einer gewissen unteren Grenze 
natürlich). Das ist keine 'Alles oder Nichts' Situation: Bei 16mA 
funktioniert der Optokoppler und bei 15.9mA funktioniert er nicht mehr.

Autor: Fritz (Gast)
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OK ok das da aus irgendeinem Grund weniger Strom fließt ist ja klar wenn 
man sich dem Bruch anschaut und davon ausgeht, das 5Volt vom Attiny2313 
kommen.

Aber wie lege ich denn jetzt fest welchen Strom ich durch das Bauteil 
schicke ?
Es ist abhängig von dem Strom den ich schalten möchte das ist mir schon 
klar.
Aber ich kann doch nicht sagen, das ich einfach mal 3,35Volt/680 Ohm = 
0,005 A nehme oder ?

Im Diagramm hab ich nun abgelesen das ich um den nächsten Transistor zu 
schalten 0,010A brauche. Wie stell ich denn nun die I f ein ?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz schrieb:
> OK ok das da aus irgendeinem Grund weniger Strom fließt ist ja klar wenn
> man sich dem Bruch anschaut und davon ausgeht, das 5Volt vom Attiny2313
> kommen.

Der Tiny hat damit nicht das geringste zu tun.

Der Schaltungsentwickler hat für sich entschieden: Ich will meinen 
Optokoppler mit 5mA ansteuern. Laut Datenblatt ist das bei meinen 
Betriebsbedingungen ok, der Koppler wird damit immer noch funktionieren.


Damit hat der Entwickler angefangen. Und von dieser Prämisse ausgehend 
ergibt sich dann der Rest.

> Aber wie lege ich denn jetzt fest welchen Strom ich durch das Bauteil
> schicke ?

Such dir was aus.
Welche Grenzen zulässig sind, steht im Datenblatt.

> Es ist abhängig von dem Strom den ich schalten möchte das ist mir schon
> klar.

Steht auch im Datenblatt.
Dort gibt es Tabellen oder Diagramme, die dir sagen, welchen 
Eingangstrom der Optokoppler mindestens haben muss, damit welcher 
Laststrom noch zuverlässig geschaltet werden kann.

> Aber ich kann doch nicht sagen, das ich einfach mal 3,35Volt/680 Ohm =
> 0,005 A nehme oder ?

Anders rum.
Du weißt bisher, dass du 3.35 Volt vernichten musst und du weißt, dass 
du dem Eingang vom Koppler 5mA zumuten willst. Daraus ergeben sich dann 
die 680 Ohm.

Woher kommen die 5mA?
Die kommen aus dem Datenblatt:
Ausgangspunkt ist die Betrachtung: Welchen Strom muss ich Ausgangsseitig 
bewältigen?
Mit dem gehe ich ins Datenblatt und suche mir raus, welchen 
Eingangsstrom ich brauche um diesen Ausgangsstrom beherrschen zu können.

> Im Diagramm hab ich nun abgelesen das ich um den nächsten Transistor zu
> schalten 0,010A brauche.

Ich kenn jetzt zwar die Schaltung nicht, aber so wie sich das liest:

Na da haben wirs doch! du willst haben, dass der Ausgang vom Optokoppler 
10mA teiben kann. Mit diesen 10mA gehts ins Datenblatt vom Koppler und 
da erigbt sich dann daraus, dass Eingangsseitig x mA notwendig sind. Nun 
sind wir nicht knauserig, sondern legen noch was drauf und sagen: 
Eingangsseitig brauchen wir 5mA

> Wie stell ich denn nun die I f ein ?

Was ist I f?


Bei der Dimensionierung fängst du hinten an!
Beim Verbraucher!

Was braucht der? Und dann arbeitet man sich vor zur Stromquelle.
Du versuchst das momentan umgekehrt zu machen.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Karl heinz Buchegger schrieb:

>> Im Diagramm hab ich nun abgelesen das ich um den nächsten Transistor zu
>> schalten 0,010A brauche.
>
> Ich kenn jetzt zwar die Schaltung nicht, aber so wie sich das liest:
>
> Na da haben wirs doch! du willst haben, dass der Ausgang vom Optokoppler
> 10mA teiben kann.

Oder doch nicht?
Von welchem Diagramm sprichst du?

Und welcher Transistor? Der ist ganz sicher nicht im Optokoppler 
Diagramm enthalten.

Ein nachfolgender Transistor hat einen Basiswiderstand. Dieser 
Widerstand bestimmt, wieviel Strom durch die Basis geht und wieviel 
Strom daher vom Koppler geliefert werden muss.

Und damit geht man dann in die Diagramme vom Koppler um sich 
rauszusuchen, wieviel Strom der Koppler wiederrum eingangsseitig 
braucht.


Wie gesagt: Ganz hinten anfangen!
Wieviel Strom braucht der endgültig letzte Verbraucher. Und von dort 
gehts weg: wo kommt der Strom her, wer hat den zu liefern?

Autor: Fritz (Gast)
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Aber das würde ja schon irgendwie bedeuten, dass unabhängig von der 
Größe des Vorwiderstands immer nur der Strom geregelt wird und immer die 
3,35 Volt auf dem Vorwiderstand abfallen. Die Größe in dem Fall 680 Ohm 
entscheiden dann nicht den Spannungsabfall sondern nur die 
Eingangsstromstärke des Optokopplers I f ( dass f soll da als Index 
stehen)

Autor: High Performer (Gast)
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>3,35Volt/0,016A=209,375 Ohm Widerstand. Aber warum benutzt er denn jetzt
>hier den 680 Ohm Widerstand.

Weil die Leuchtdiode, die im Optokoppler eingebaut ist, auch schon bei 
weniger Strom funktioniert. Es sind also weniger als 16mA notwendig, um 
den Fototransistor auf der Ausgangsseite des Optokoplplers 
durchzusteuern. Der notwendige Strom durch die LED hängt von dem ab, was 
auf der Ausgangsseite des Optokopplers hängt.

Also, Man kann die LED des Optokopplers auch mit weniger als 16mA 
ansteuern. Und wenn man weniger Strom durch die LED benötigt, kann man 
auch den strombegrenzenden Vorwiderstand größer machen. Als kleine 
Aufgabe für Dich: Wie viel Strom fließt denn bei einem Vorwiderstand 
durch die LED des Optokopplers?

>Die Signalleitung ist direkt am Atmel und
>die Ground Leitung direkt an Ground angeschlossen. Der µC kriegt über
>galvanische Trennung und Sperrdiode 5V1 Spannungsversorgung. Wenn ich
>jetzt einfach mal von 0,016mA Versorgungsspannung ausgehe dann würden ja
>am Widerstand   680Ohm*0,016A=10,88 Volt abfallen ? Wie geht denn sowas.

Hmmm, wie fange ich da am besten an? OK, es gibt abhängige und 
unabhängige Größen. Eine der unabhängigen Größen ist die 
Ausgangsspannung des Atmel, also ca. 5V. Die 5V stehen am Ausgang 
unabhängig davon an, was an dem Pin angeschlossen ist.
Der Spannungsabfall durch die LED des Optokopplers ist durch die 
Eigenschaften des Halbleitermaterials, aus dem die LED gefertigt ist, 
festgelegt, und liegt in Deinem Fall bei ca. 1,7V.

Nun kannst Du z.B. sagen "ich will, dass 5mA durch die LED fließen" und 
berechnen, welchen Widerstand Du verwenden musst.

R = (5V - 1,7V) / 0.005A = 660 Ohm.

Am Widerstand werden immer etwa 3,3V anliegen, egal, welchen Wert Du für 
den Widerstand wählst. Der Grund ist folgender: Die Summe der Spannungen 
in einem Stromkreis ist immer null. Da die Ausgangsspannung der 
Atmel-Pins fest auf 5V stehebleibt, und die Spannung am Optokoppler 
immer fest bei 1,7V liegt, müssen am Widerstand immer fest 3,3V 
anliegen.

Da nun am Widerstand immer 3,3V anliegen, kannst Du auch berechnen, dass 
Du für einen Strom von 5mA durch den Widerstand (und damit auch 5mA 
durch den Atmel-Pin und dieselben 5mA durch den Optokoppler, da im 
Stromkreis überall derselbe Strom fließt) einen Widerstand von

R = 3,3V / 0,005A = 660 Ohm verwenden musst.

Sollen z.B. statt 5mA nun 10mA fließen, kannst Du berechnen:

R = 3,3V / 0,01A = 330 Ohm.
Damit in Deinem Stromkreis 10mA fließen, musst Du einen Widerstand mit 
330 Ohm verwenden.

Dass nach Deiner Rechnung mit dem 680 Ohm-Widerstand keine 10V anliegen, 
ist einfach zu erklären:

Bei 680 Ohm fließen im Stromkreis nur noch

I = U / R = (5V - 1,7V) / 680 Ohm = 4,8mA.

Bei 4,8mA fällt eine Spannung von

U = I * R = 0,0048A * 680 Ohm = 3,3V, und eben nicht 10,88V.

Der Widerstand begrenzt den Strom.


Vielleicht noch mal ein einfacheres Beispiel. Angenommen, Du hast eine 
Batterie mit 9V. An diese Batterie schließt Du an beide Pole einen 
Widerstand an, sagen wir mit 1000 Ohm. Der Widerstand stellt dann einen 
Stromkreis dar, in dem ein bestimmter Strom fließt. Der Strom berechnet 
sich aus der Spannung der Spannungsquelle, also der Batterie, und dem 
Widerstand, also dem Verbraucher im Stromkreis.

I = U / r = 9V / 1000 Ohm = 0,009A.

Würdest Du statt dessen z.B. einen Widerstand von 100 Ohm an die 
Batterie anschließen, dann würde ein Strom vom 9V / 100 Ohm = 0,09A 
fließen, also der zehnfache Strom. Deine Batterie bestimmt die Spannung, 
denn unabhängig vom angeschlossenen Widerstand wird Deine Batterie immer 
9V liefern, sowohl bei einem 1000 Ohm-Widerstand als auch bei einem 100 
Ohm-Widerstand. Der Wiederstand begrenzt den Strom. Ein 100 
Ohm-Widerstand begrenz den Strom weniger als ein 1000 Ohm-Widerstand, 
deshalb kann bei einem 100 Ohm-Widerstand auch mehr Strom fließen. Da 
sich ja zwischen den Anschlüssen des Widerstands und den Anschlüssen der 
Batterie nicht außer Draht befindet, müssen die 9V der Batterie immer 
auch am Widerstand anliegen.

Vermutlich wird es Dir helfen, wenn Du mal ein Einsteigerbuch zum Thema 
liest. Muss ja kein dicker Schmöker sein, aber ein Büchlein, dass Dir 
die grundlegenden Zusammenhänge klarmacht. Für Deinen aktuellen Fall ist 
bei Dir allerings einfach der Groschen noch nicht gefallen. Hast Du erst 
einmal das Prinzip von Strom, Spannung und Widerstand verstanden, wird 
alles andere ein Kinderspiel sein.

Ach ja, noch ein Erklärungsversuch:

Stelle Dir den Stromkreis als Wasserschlauch am Hahn vor:

Die Spannung entspricht dann dem Wasserdruck, der Strom der Wassermenge, 
die zu einem bestimmten Zeitpuntk durch den Schlauch fließt.
Je enger der Schlauch wird (entspricht dem Widerstand), desto weniger 
Wasser kann hindurchfließen. Je weiter der Schlauch ist, desto mehr 
Wasser kann pro Zeiteinheit durch den Schlauch fließen. Die Spannung, 
also der Wasserdruck, bleibt allerdings, wenn Du vorn den Schlauch 
zuhältst, stets derselbe, egal, ob sich im  Schlauch eine Engstelle 
befindet oder nicht.

Autor: High Performer (Gast)
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>Aber das würde ja schon irgendwie bedeuten, dass unabhängig von der
>Größe des Vorwiderstands immer nur der Strom geregelt wird und immer die
>3,35 Volt auf dem Vorwiderstand abfallen. Die Größe in dem Fall 680 Ohm
>entscheiden dann nicht den Spannungsabfall sondern nur die
>Eingangsstromstärke des Optokopplers I f

Absolut korrekt! Da hätte ich mir meine letzte Abhandlung ja sparen 
können ;-)

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Fritz schrieb:
> Aber das würde ja schon irgendwie bedeuten, dass unabhängig von der
> Größe des Vorwiderstands immer nur der Strom geregelt wird und immer die
> 3,35 Volt auf dem Vorwiderstand abfallen.

Genau so ist es.
(Wenn wir davon ausgehen, dass der Optokoppler seinen eigenen 
Innenwiderstand bei untershciedlichen Strömen nicht nennenswert 
verändert)

> Die Größe in dem Fall 680 Ohm
> entscheiden dann nicht den Spannungsabfall sondern nur die
> Eingangsstromstärke des Optokopplers I f ( dass f soll da als Index
> stehen)

Beides zusammen.
Den Spannungsabfall brauchst du um von den 5V auf die 1.65 Volt zu 
kommen, die der Koppler 'einstellt'. Hättest du nicht 5V sondern 10V 
dann würde sich das natürlich auch im Widerstand bemerkbar machen, der 
dann anders dimensioniert werden muss.
Aber: die 5V sind ja in deiner Schaltung mehr oder weniger eine fixe 
Basisgröße, die am Anfang festgelegt wird. Daher kann man deine letzte 
Aussage im wesentlichen so stehen lassen: Ja, die Größe des Widerstands 
regelt einzig und alleine den Strom. Denn am Spannungsabfall kannst du 
nichts machen, der ist dir mehr oder weniger vorgegeben.
Auf der einen Seite des Widerstands sind 5V, auf der anderen Seite des 
Widerstands sind 1.65V.

Autor: Fritz (Gast)
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Meine Güte war das ein K(r)ampf aber jetzt hab ich es endlich verstanden 
vielen dank für eure Hilfe.

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