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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Durch Spannung von 9-50V 5V Pegel ausgeben ?


Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

gibt es eine einfache Lösung um durch einen Variablen Eingangspegel von 
9-50V einen 5V Cmos Pegel auszugeben ?

Spannungsteiler fällt dank der großen Spanne zwischen 9-50V schonmal 
raus.

Schmitt trigger ? Gibt es die überhaupt mit einer so großen hysteresis ?

Optokoppler fallen durch das Gleiche Problem wie beim Spannungsteiler 
raus.

Mir kam noch die Idee einfach einen Linearregler zu benutzen, allerdings 
kommt mir das nicht ganz so sauber vor ?

Gruß Yannic

: Verschoben durch Admin
Autor: hp-freund (Gast)
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Spannungsteiler mit Z-Diode zum Schutz des CMOS Eingangs?
Was ist H und L bei dem 9-50V Signal?

Autor: Tilo L. (katagia)
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Schaltnetzteil?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Yannic W. (yannic)

>gibt es eine einfache Lösung um durch einen Variablen Eingangspegel von
>9-50V einen 5V Cmos Pegel auszugeben ?

Sicher, nennt sich Komparator.

>Spannungsteiler fällt dank der großen Spanne zwischen 9-50V schonmal
>raus.

Jain. Man braucht aber ein Spannungsbegrenzung per Vorwiderstand und 
Z-Diode.

>Schmitt trigger ? Gibt es die überhaupt mit einer so großen hysteresis ?

Wo sollen denn deine Schaltschwellen liegen?

>Mir kam noch die Idee einfach einen Linearregler zu benutzen, allerdings
>kommt mir das nicht ganz so sauber vor ?

Vergiss das.

MfG
Falk

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

hysteresis ist eigentlich egal. Hauptsache die Schwelle mit 9V und 
Grenze mit 50V passen ungefähr.

Die vom Komperator ausgegebenen High und Lowpegel sollten ausreichen, um 
von einem Avr als solche erkannt zu werden.

Hatte bisher noch nicht mit Komperatoren gearbeitet. Deswegen habe ich 
mich mal auf google Suche begeben um was passendes zu finden.

Mit welchem Komperator würde sich mein Vorhaben realisieren lassen ?

Ich hatte im Internet einige Beispielrechnungen für den LM393 gefunden. 
Problem dabei ist aber das immer von einem Spannungsteiler für die 
Referenzspannung die Rede ist. Dafür müsste ich dann aber doch wieder 
eine konstante Spannung haben und keinen variablen Bereich ?

Gruß Yannic

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Yannic W. (yannic)

>Mit welchem Komperator würde sich mein Vorhaben realisieren lassen ?

Hier braucht man nicht extra ein Bauteil, das kann der AVR selber, vor 
allem weil er Schmitt-Trigger Eingänge hat.

>Problem dabei ist aber das immer von einem Spannungsteiler für die

Siehe Anhang.

MFG
Falk

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

wie einfach doch manche Probleme lösbar sind. Begrenzen die Zenerdioden 
sofort auf Ihre Durchbruchsspannung, oder sind bei dem Vorgang 
Spannungsspitzen für kurze Zeit möglich ?

Gruß Yannic

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Yannic W. (yannic)

>wie einfach doch manche Probleme lösbar sind.

Nicht wahr?

> Begrenzen die Zenerdioden sofort auf Ihre Durchbruchsspannung

Ja.


> oder sind bei dem Vorgang
>Spannungsspitzen für kurze Zeit möglich ?

Nein.

MFG
Falk

Autor: Yannic W. (yannic)
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Alles klar vielen Dank :)

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

ich möchte das Thema nochmal ausgraben.

Wie würde sich das ganze umsetzen lassen, wenn nicht nur die Spannung 
sondern auch der Strom eine Rolle spielen soll.

Beispielsweise soll der Schaltvorgang bei 9-50V und < x mA nicht 
ausgelöst werden.

Besteht da eine Möglichkeit ?

Gruß Yannic

Autor: hjfv, (Gast)
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Da musst Du das Ohmsche Gesetz anwenden, da ergibt sich das Ergebnis von 
selbst.

Gast

Autor: Yannic W. (yannic)
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Soll bedeuten ? Ich tue mich da gerade schwer wegen dem großen 
Eingangsbereich.

Autor: Yannic W. (yannic)
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Müsste ich einfach nur einen Widerstand so groß dimensionieren, dass bei 
einer stromstärke >x genug Spannung abfällt um dann wiederum über den 
Spannungsteiler vom Avr als Highpegel erkannt zu werden ?

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

kann oder mag keiner mehr helfen ?

Ich will definitiv auch keine vorgefertigste Lösung. Brauche nur ein 
wenig Starthilfe.

Was würde denn ein Paralleler Widerstand zwischen wie oben in der Grafik 
0..50V und Gnd bewirken der dann bei angenommen X=100mA 500 Ohm beträgt 
(50V / 0,1A) ?

Gruß Yannic

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Dann beschreib mal genau dein Problem. ich verstehe jetzt nämlich nicht 
was Du meinst.
Ist 9V low?
Ist 50V high?
Oder kann das Signal zwischen 9 und 50V bei High haben und 0V ist low?

Der Strom ergibt sich aus dem ohmschen Widerstand wenn dein Signal z.B. 
50V hat.
Oder bricht die Spannung zusammen weil dein Signal zur einen bestimmten 
Strom liefern kann?
Fragen Fragen Fragen, siehe Netiquette

keiner weiß was Du eigentlich willst, Du auch nicht?

Autor: Maik (Gast)
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Yannic W. schrieb:
> Was würde denn ein Paralleler Widerstand zwischen wie oben in der Grafik
> 0..50V und Gnd bewirken der dann bei angenommen X=100mA 500 Ohm beträgt
> (50V / 0,1A) ?

Der Strom ergibt sich immer aus der angelegten Spannung und dem 
Widerstand:
Wenn du einen Widerstand nimmst der 500 Ohm beträgt ergibt sich ein 
Strom von U/I = 50V / 500 Ohm = 100mA
Wenn du einen Widerstand von 5 kOhm nimmst, hast du einen Strom von 
10mA.

Aber ich denke du solltest dich etwas klarer ausdrücken, denn das ist 
vermutlich nicht das, was du meinst

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

vielleicht habe ich mich doch nicht so ganz klar ausgedrückt.

Ich versuche es nochmal genauer.

Ich möchte den Eingang eines Avr´s so beschalten dass eine Anliegende 
Spannuung zwischen von 9 bis 50V als High gewertet wird.

Das geht mit der oben geposteten Schaltung aus Spannungsteiler mit 
Zenerdiode zur Spannungsbegrenzung.

Ein anliegender Pegel < 9 V soll dabei nicht als high gewertet werden.

Wo ist nun das Problem der ganzen Sache ? Ich möchte nun die Schaltung 
noch soweit ergänzen, dass bei einer anliegenden Spannung zwischen 9 und 
50V und einem Strom < 100mA das Signal nicht als High gewertet wird.

Die Spannungsquelle die zwischen 9 und 50V liegen darf ist dabei so 
ausgelegt, dass maximal ein Strom von 100mA fließen kann.

Oder um es mal beispielhafter auszudrücken.

-> Spannungsquelle (mal angenommen 30V) -> Led (20mA) -> Vorwiderstand 
für die Led (ca. 1,5k) -> Spannungsteiler Eingang Avr

Nun soll der Avr das Signal nicht als High werten, da nur 20 mA als < 
100mA fließen.

Ich hoffe nun ist es besser zu verstehen.

Gruß Yannic

Autor: Yannic W. (yannic)
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Hi,

ist mein Problem noch nicht ganz klar geworden ?

Gruß Yannic

Autor: me (Gast)
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Das Ohm'sche Gesetz kennst du aber schon?

Autor: Yannic W. (yannic)
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Grundsätzlich ja aber ich weiß halt nicht wie ich es auf mein Problem 
hier übertragen kann.

Deswegen würde ich mich freuen wenn mir jemand unter die Arme greifen 
kann. Wie bereits gesagt möchte ich ja keine fertige Lösung sondern 
Hilfe um es selber zu verstehen.

Gruß Yannic

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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Yannic W. schrieb:
> Grundsätzlich ja aber ich weiß halt nicht wie ich es auf mein Problem
> hier übertragen kann.
>
> Deswegen würde ich mich freuen wenn mir jemand unter die Arme greifen
> kann. Wie bereits gesagt möchte ich ja keine fertige Lösung sondern
> Hilfe um es selber zu verstehen.

Nun, Du solltest Deinen Spannungsteiler so bemessen, das bei Spannungen
von unter 9V die Ausgangsspannung deutlich unter der Schaltschwelle
Deines Eingangs liegt. Da dann bei 50 Volt die Spannung deutlich über
5V liegt, sollst Du eine Z-Diode von 4,7V parallel schalten, um die
Eingangsspannung zu begrenzen. Wie da noch deine 100mA reinspielen,
ist nicht ganz klar. Wenn Du zusätzlich ein weiteres Kriterium hast
brauchst Du einen Stromsensor und musst einen zweiten Eingang nehmen.
Gruss
Harald
PS: Wenn ich es richtig gesehen habe, ist Deine Frage einige Beiträge
höher schon genauso beantwortet worden.

Autor: Yannic W. (yannic)
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> Nun, Du solltest Deinen Spannungsteiler so bemessen, das bei Spannungen
> von unter 9V die Ausgangsspannung deutlich unter der Schaltschwelle
> Deines Eingangs liegt. Da dann bei 50 Volt die Spannung deutlich über
> 5V liegt, sollst Du eine Z-Diode von 4,7V parallel schalten, um die
> Eingangsspannung zu begrenzen.

Das ist ja sowit klar. Es geht eher um den zweiten Faktor mit dem Strom.

Mal angenommen ich habe einen Profet. Vielen von den Profets haben eine 
Open Load detection.

Nun würde also durch den Profet permanent eine Spannung an dem 
Spannungsteiler anliegen. Der Meßstrom ist allerdings auf einige µA 
begrenzt. Nun soll der Spannungsteilereingang diesen Zustand halt nicht 
als high anerkennen.

Der Profet ist jetzt nur ein Beispiel um klar zu machen worum es geht.

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Yannic W. schrieb
> Der Profet ist jetzt nur ein Beispiel um klar zu machen worum es geht.

Yannic, sei mir nicht böse, aber ich fürchte Dir ist selbst nicht ganz 
klar worum es geht. ;-)

Wenn Du Deine µC-Schaltung mal von außen als Black-Box betrachtest, dann 
hast Du da zwei Klemmen für Deinen Eingang. Dieser Eingang hat einen 
Innenwiderstand. Durch die Z-Diode ist der zwar nichtlinear (d.h. Du 
kannst nicht generell sagen, der Eingang hat sounsoviel Ohm), aber 
trotzdem ist er für jede anliegende Spannung wohl definiert.

Und nun kommt das Ohmsche Gesetz ins Spiel: Für jede anliegende Spannung 
bestimmt nur der Innenwiderstand Deines Eingangs, wieviel Strom in den 
Eingang fließt. D.h. Du kannst nicht mal 12V/10mA und mal 12V/60mA 
"anlegen". Du kannst nur X Volt anlegen und dann fließt ein vom 
Innenwiderstand bestimmter Strom, oder Du kannst Y mA durchfließen 
lassen und dann ergibt sich eine vom Innenwiderstand bestimmte Spannung.

Autor: me (Gast)
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Die Schaltschwelle bei AVR Eingangspins liegt bei ca. 2V für High (siehe 
Datenblatt  I/O Pin Input Threshold Voltage).
Der Widerstand muss also so dimensioniert sein, dass bei deinen 100mA 
eben mehr als 2V abfallen. Wenn es genauer sein muss, nimmst du einen 
der Analogkomperatoren. Das ganze rechnest du einmal für deine 9V und 
einmal für deine 50V.

Deine Stromgrenzenforderung ist im Spannungsteiler ja implizit 
enthalten. Stell dir die Gleichungen auf und rechne das durch. Das ist 
eine Grundschulübung. Der Trick, den Spannungswert nach oben mit einer 
Z-Diode zu begrenzen hat auf die restliche Auslegung kaum einen 
Einfluss, außer dass der Spannungsteiler so dimensioniert werden muss, 
dass der Strom durch die Diode nicht zu groß wird.

Wie du eine LED mit Vorwiderstand an eine Quelle von 9-50V hängen 
willst, ist mir aber nicht ganz klar. Mit 1k5 erhälst du 4-33mA. Für 
eine typische Led also dunkles Glimmen bis leichte Überlast. 100mA wird 
eine normale LED nicht überstehen.

Autor: Yannic (Gast)
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Hi,

entschuldigt bitte meine späte Rückmeldung. Ich hatte in den letzten 
Tagen viel um die Ohren.

Ist denn das was ich letzlich benötige noch ein normaler Spannungsteiler 
oder ein belasteter Spannungsteiler ?

> Der Widerstand muss also so dimensioniert sein, dass bei deinen 100mA
> eben mehr als 2V abfallen. Wenn es genauer sein muss, nimmst du einen
> der Analogkomperatoren. Das ganze rechnest du einmal für deine 9V und
> einmal für deine 50V.

Ja genau das soll das Ziel sein.

> Deine Stromgrenzenforderung ist im Spannungsteiler ja implizit
> enthalten. Stell dir die Gleichungen auf und rechne das durch. Das ist
> eine Grundschulübung. Der Trick, den Spannungswert nach oben mit einer
> Z-Diode zu begrenzen hat auf die restliche Auslegung kaum einen
> Einfluss, außer dass der Spannungsteiler so dimensioniert werden muss,
> dass der Strom durch die Diode nicht zu groß wird.

Welche Formal berücksichtigt I ? In allen Formeln zur Spannungsteiler 
Berechung wird mit der Spannung und den Widerständen gerechnet nicht 
aber mit dem fließenden Stom.

> Wie du eine LED mit Vorwiderstand an eine Quelle von 9-50V hängen
> willst, ist mir aber nicht ganz klar. Mit 1k5 erhälst du 4-33mA. Für
> eine typische Led also dunkles Glimmen bis leichte Überlast. 100mA wird
> eine normale LED nicht überstehen.

Die LED war ja nur ein Beispiel gewesen um klar zu machen worum es genau 
geht. In realität geht es nicht um Leds.

Ich glaube mir fählt da wirklich ein wenig das Grundverständnis um das 
Problem korrekt anzuehen.

Deswegen würde ich gerne noch ein paar Aussagen tätigen um sicher zu 
gehen das ich richtig denke.

-> Ein Strom fließt nicht automatisch, sondern nur wenn ein Verbraucher 
da ist der diesen Strom "zieht".

-> Mit I = U/R berechne ich wie viel Strom maximal fließen kann.

-> U = R*I gibt an wie viel Spannung am Widerstand abfällt ?

Wenn meine Aussage zu U stimmt würde bei konstantem R und steigendem I 
die abfallende Spannung steigen und somit die Spannung Am 
Spannungsteilerausgang sinken ?

Wenn ja müsste doch lediglich R so bemessen sein, das bei 100mA so viel 
Spannung abfällt, dass der AVR keine Highpegel mehr erkennt.

Sollte auch diese Aussagen soweit noch stimmen ist nur noch die Frage 
wie bekommt man die Spanne mit <= 100 mA in den Griff ?

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Also hartnäckig bist Du schon mal. Du lässt Dich nicht schnell 
entmutigen, wenn Dir etwas nicht gleich klar wird. Das ist gut! :-)


> -> Ein Strom fließt nicht automatisch, sondern nur wenn ein
> Verbraucher da ist der diesen Strom "zieht".

Stimmt. Zum Verbraucher kann man auch Widerstand sagen. Und das ganze 
passiert natürlich auch nur, wenn an dem Widerstand eine Spannung 
anliegt.


> -> Mit I = U/R berechne ich wie viel Strom maximal fließen kann.

Nicht ganz. Das "maximal" ist zuviel. Mit I = U/R berechnest Du, welcher 
Strom durch einen bekannten Widerstand R fließt, wenn an diesem eine 
bekannte Spannung U anliegt.


> -> U = R*I gibt an wie viel Spannung am Widerstand abfällt ?

Richtig. Das ist die gleiche Formel wie oben, nur umgestellt nach U.


> Wenn meine Aussage zu U stimmt würde bei konstantem R und
> steigendem I die abfallende Spannung steigen und somit die
> Spannung Am Spannungsteilerausgang sinken ?

Huch - jetzt geht gleich wieder alles durcheinander...


Lass uns doch einfach erst mal nur ein wenig rechnen. Ganz langsam und 
Schritt für Schritt. Vielleicht werden dann ein paar Zusammenhänge 
klarer. Nehmen wir mal die Schaltung oben aus dem von Falk gepostetem 
Bild:

- Die Eingangsspannung nennen wir Ue.
- An R1 liegt U1 an und es fließt I1 hindurch.
- An R2 liegt U2 an und es fließt I2 hindurch.
- Den Strom durch D1 nennen wir Id.
- R1 und R2 sind bekannt.

Kannst Du U1, U2, I1, I2 und Id ausrechnen für folgende Fälle?
a.) Ue = 3V
b.) Ue = 9V
c.) Ue = 20V und
d.) Ue = 50V

Tipp: Denk' Dir erst mal D1 weg und rechne das für einen einfachen, 
unbelasteten Spannungsteiler. Und dann überlege Dir, ob und wie sich die 
Verhältnisse ändern, wenn die D1 mit dranhängt.

Autor: Yannic (Gast)
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Das stellt anhand der Spannungsteiler Formel Ux = (Uges * Rx) / (R1 + 
R2)

Sprich für a-d:

a) 2,0625 V | 0,9375 V
b) 6,1875 V | 2,8125 V
c) 13,75 V | 2,8125 V
d) 34,375 V | 1,5625 V

Beim fließenden Strom tue ich es mir schon wieder schwer.
Aber ich vermute mal das ich für die Teilströme nun auch mit den 
Teilspannungen rechnen muss also:

a) 0,00009375 A | 0,00009375 A
b) 0,00028125 A | 0,00028125 A
c) 0,000625 A | 0,000625 A
d) 0,0015625 A | 0,0015625 A

Gut dann zur Diode. Ich vermute mal das die Diode bis zum anlegen ihrer 
Durchbruchspannung keinen wirklichen Einfluss auf die Rechnung hat. Nach 
durchbrechen der Sperrspannung steigt der durch sie fließende Strom 
schnell an soviel meine ich noch zu wissen, aber auf welche höhe sollte 
dann doch vom Innenwiderstand der Diode abhängen ?

Gruß Yannic

Autor: Nee (Gast)
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>dann doch vom Innenwiderstand der Diode abhängen ?
nein, stell dir vor, die Diode macht einen Kurzen.

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Sehr schön, a) und b) sind schon mal goldrichtig. Die Ströme auch. Man 
muss einfach nur das Ohmsche Gesetz auf einen einzelnen Widerstand 
loslassen, genau wie Du es auch gemacht hast. (Achtung: das brauchst Du 
später nochmal!)


> c) 13,75 V | 2,8125 V
> d) 34,375 V | 1,5625 V

Sollen das die Spannungen noch ohne Diode sein? Dann hast Du die aber 
nicht mit der Formel für den einfachen Spannungsteiler ausgerechnet. 
Erklär' mal, was Du da gerechnet hast und warum.


> Gut dann zur Diode. Ich vermute mal das die Diode bis zum
> anlegen ihrer Durchbruchspannung keinen wirklichen Einfluss
> auf die Rechnung hat.

Super, genauso ist es.


> Nach durchbrechen der Sperrspannung steigt der durch sie
> fließende Strom schnell an soviel meine ich noch zu
> wissen, aber auf welche höhe sollte dann doch vom
> Innenwiderstand der Diode abhängen ?

Das ist auch richtig, auch wenn der "Nee-Gast" vielleicht anderer 
Meinung ist. ;-) Das Problem dabei ist jedoch, dass der Innenwiderstand 
der Diode sehr nichtlinear ist, d.h. der hängt (unter anderem) von dem 
tatsächlich fließenden Strom ab. Also den Strom mit etwas ausrechnen 
wollen, was wiederum vom Strom abhängig ist, ist offensichtlich keine so 
tolle Idee.

Das schöne an den Z-Dioden ist aber, dass ihre Kennlinie nach erreichen 
der Durchbruchspannung sehr steil ist, d.h. man kann die dann anliegende 
Spannung als konstant ansehen - in unserem Fall also U2. Wenn Du magst, 
kannst Du ja mal in ein Datenblatt so einer Diode schauen.

Kommst Du so schon mit c.) und d.) weiter?

Schöne Grüße

Autor: Yannic (Gast)
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Hi,

genau auch c und d berücksichtigen die Diode erstmal noch nicht. 
Ausgerechnet habe ich sie eigentlich mit der normalen 
Spannungsteilerformael.

Beispiel für c)

(20V * 10000Ohm) / 32000Ohm = 6,25V
(20V * 22000Ohm) / 32000Ohm = 13,75V

Ah, sehe schon da ist mir beim Tippen mit dem Windows Taschenrechner ein 
Fehler unterlaufen.

Wenn nun U2 von mehr als Durchbruchspannung der Diode anliegt (was bei 
c) der Fall ist wird U2 auf 5V begrenzt)

Heißt das nun das aber der Spannung U2 >= Durchbruchspannung der Diode 
der Strom für U2 immer 4,7V / 10000 Ohm beträgt ?

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Ah, gut, nur ein Tippfehler.


> Wenn nun U2 von mehr als Durchbruchspannung der Diode anliegt
> (was bei c) der Fall ist wird U2 auf 5V begrenzt)

Stimmt. Ohne Diode würden bei c) U2 = 6,25V anliegen. Die Diode 
verhindert das aber. Durch dieses Gedankenexperiment weißt Du, dass bei 
c) die Diode bereits leitet, und daher U2 auf ihre Zehnerspannung 
begrenzt. (Bleiben wir ruhig mal bei den 4,7V)


> Heißt das nun das aber der Spannung U2 >= Durchbruchspannung
> der Diode der Strom für U2 immer 4,7V / 10000 Ohm beträgt ?

Du bringst ein wenig die Begriffe durcheinander.
U2 ist in diesem Fall immer 4,7V, das stimmt.
I2 - und das ist NUR der Strom durch den Widerstand R2 - ist genau wie 
Du schreibst dann immer 4,7V / 10000 Ohm = 470µA.

Wie wir ja aber etwas weiter oben schon bemerkt haben, fließt durch die 
Diode ja auch noch ein Strom Id. Den wollen wir noch ausrechnen, wissen 
aber noch nicht so genau wie.

Kannst Du denn etwas zur Spannung U1 in diesem Fall (also c) mit 
eingebauter Diode sagen?

Autor: Yannic (Gast)
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> Kannst Du denn etwas zur Spannung U1 in diesem Fall (also c) mit
>eingebauter Diode sagen?

Versuchen kann ich es zumindest ;)

Wenn ich davon ausgehen darf das die Eingangsspannung sich nicht in Luft 
auflösen kann müsste sich ja das Spannungsverhältnis ändern. Bei den 20V 
Eingangsspannung und 4,7V U2 sollte U1 dann 15,3V betragen ?

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Super! Na das klappt doch prima.

Jetzt fehlen ja nur noch die beiden Ströme I1 und Id.

I1 findest Du vermutlich inzwischen lächerlich einfach, und wenn Dir 
schon klar ist, dass sich Spannungen nicht in Luft auflösen können, bin 
ich eigentlich auch bei Id recht zuversichtlich. :-)

Ja, und dann das ganze natürlich nochmal für den Fall d) mit 50V 
Eingangsspannung.


Schöne Grüße

Autor: Yannic (Gast)
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Gut,

dann I1 für das Beispiel mit 20V Uges 0,00069545A und die dann auch 
durch die Diode ?

Für 50V dann 0,002059A

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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>  I1 für das Beispiel mit 20V Uges 0,00069545A

Richtig.


> und die dann auch durch die Diode ?

Ähm, nee, leider nicht. Schau Dir nochmal das Schaltbild an und zeichne 
ggf. die Spannungen und Ströme da mit ein.

I1 hast Du gerade ausgerechnet : 695µA
I2 hast Du auch schon          : 470µA
Fehlt nur noch Id...


> Für 50V dann 0,002059A

Für I1, genau, das stimmt auch.

Autor: Yannic (Gast)
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Dann könnte ich mir nur noch vorstellen, dass sich die beiden Ströme 
addieren und durch die Diode 1,165mA fließen.

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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> Dann könnte ich mir nur noch vorstellen, dass sich die beiden
> Ströme addieren und durch die Diode 1,165mA fließen.

Hast Du Dir die Ströme mal in den Schaltplan hineingemalt? Mit so 
kleinen Pfeilen, die die Stromrichtung anzeigen?

Autor: Yannic (Gast)
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Ich würde sagen so.

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Hm, schon richtig, aber ich habe es nochmal ein klein wenig anders 
hingemalt, in der Hoffnung, dass Dir doch noch selbst auffällt, wie die 
drei Ströme zusammenhängen.

Autor: Yannic (Gast)
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Ah,

ich glaube jetzt habe ich es. Der Strom für I1 müsste doch so groß sein 
wie der von I2 + Id oder ?

Und jetzt nochmal schauen was wir schon haben:

I1 hast Du gerade ausgerechnet : 695µA
I2 hast Du auch schon          : 470µA
Id = 695µA - 470µA             : 225µA

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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Genau! Gratulation! Damit hast Du die Schaltung jetzt einmal komplett 
durchgerechnet.


So, bleibt vielleicht noch die Frage, warum Du das eigentlich machen 
solltest. Nun, ich war davon ausgegangen, dass die Schaltung Dir eben 
doch noch nicht so 100%ig klar war (was wohl auch zutraf), und ich 
wollte Dir zeigen, warum wir hier alle so unverständlich auf Deine 
Nachfrage reagieren.

Der Strom I1 ist ja auch der, den die Eingangsspannungsquelle liefern 
muss. Und den hast Du auch schon für alle Betriebsfälle (darunter die 
beiden interessanten bei 9V Schaltschwelle und 50V Maximalspannung) 
ausgerechnet:

a) 93,8 µA
b) 281 µA
c) 470 µA
d) 2,06 mA

Das heißt, eine zusätzliche Bedingung für den Strom ist einfach 
Blödsinn, der ergibt sich schon automatisch aus der Schaltung. Wenn er 
Dir zu klein ist, kannst Du z.B. die Widerstände niederohmiger machen. 
Bleibt dabei das Widerstandsverhältnis gleich, ändern sich auch die 
Schaltschwellen nicht.

Eine andere Möglichkeit, mehr Strom fließen zu lassen ohne die 
Schaltschwellen zu ändern, hast Du auch schon selbst gefunden:

> ein Paralleler Widerstand zwischen wie oben in der
> Grafik 0..50V und Gnd

ABER: Mehr Strom bedeutet auch mehr Leistung. Je höher der Strom, desto 
schneller kannst Du die Bauteile überlasten. Deine 100mA sind bei 9V 
Eingangsspannung schon fast ein Watt - da werden die Bauteile schon 
ziemlich heiß! Und läge man an so dimensionierte Schaltung dann statt 9V 
dann 50V, fließt ja auch gleich etwa fünfeinhalb mal mehr Strom, Und die 
Leistung steigt auch noch quadratisch an.


Fazit: Überleg' Dir genau, wieviel Strom in welcher Situation fließen 
soll, Und dann rechne das komplett durch und achte darauf, dass jedes 
der Bauteile das auch bei den Extremsituationen aushält.

Viel Glück und viele Grüße.

Autor: Yannic (Gast)
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Hi,

vielen Dank erstmal für deine Hilfe und Zeit :)

100mA müssen es im Prinzip garnicht sein. 25mA würden schon reichen.

Die Frage die mir nur kommt ist wie verhält sich der Spannungsteiler, 
wenn die Versorgungsquelle mal angenommen nur 4µA liefern kann, der 
Spannungsteiler aber eigentlich mehr Strom fließen lässt ?

Oder anders rum gefragt mal angenommen ich würde einen Lastwiderstand 
parallel zum Eingang setzen. Und mal angenommen dieser "verbraucht" 
einen Strom von den oben angenommenen 25mA. Wie wirkt sich das auf den 
Spannungsteiler aus ?

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
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> vielen Dank erstmal für deine Hilfe und Zeit :)

Gern geschehen!
Ich hoffe nur, dass ich bin nicht zu "Lehrerhaft" rübergekommen bin. ;-)


> wie verhält sich der Spannungsteiler, wenn die Versorgungsquelle
> mal angenommen nur 4µA liefern kann, der Spannungsteiler aber
> eigentlich mehr Strom fließen lässt ?

Wenn die Quelle nur 4µA liefern kann, dann fließt natürlich auch nicht 
mehr als das. Über das Ohmsche Gesetz kannst Du dann ausrechnen, welche 
Spannung sich einstellt. Aus unseren Voruntersuchungen wissen wir ja 
schon, dass die Z-Diode selbst im Fall b) bei 281µA Eingangsstrom noch 
nicht leitet, also wird sie das bei 4µA erst recht nicht tun. D.h. wir 
haben einen normalen Spannungsteiler mit I1 = I2 = 4µA und kommen auf

U1 = 22k * 4µA = 88mV
U2 = 10k * 4µA = 40mV
Ue = U1 + U2   = 128mV

Es ist also egal, wie hoch die Leerlaufspannung der Quelle ohne 
angeschlossenen Spannungsteiler ist. Wenn sie mit Spannungsteiler nur 
4µA liefert, bricht die Spannung auf 128mV zusammen.


> mal angenommen ich würde einen Lastwiderstand parallel zum
> Eingang setzen. Und mal angenommen dieser "verbraucht"
> einen Strom von den oben angenommenen 25mA. Wie wirkt
> sich das auf den Spannungsteiler aus ?

Auf den Spannungsteiler gar nicht. Er belastet die Quelle und lässt 
Deine Gesamtschaltung (als Black Box) damit niederohmiger erscheinen. 
Aber alles was wir oben für den Spannungsteiler ausgerechnet haben 
bleibt exakt so wie es ist.

Autor: Yannic (Gast)
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Dann bringt mir der Parallele Widerstand am Eingang ja soweit erstmal 
auch nichts. Ich hatte mir das primitiv so vorgestellt, dass wenn meine 
Stromquelle nur 20mA liefern kann und der Parallelwiderstand diese 
praktisch aufbraucht, erst garkein Strom mehr durch den Spannungsteiler 
fließen kann und sich somit auch keine hohe Spannung am 
Spannungsteilerausgang ergibt.


Meine Spannungsquelle mit den 20mA die fließen und bei der der µC 
Eingang noch keinen Highpegel erkennen soll, könnte man sich dann ja 
vorstellen wie einen Widerstand vor Ue.

Sprich in den Spannungsteiler Eingang kommen nun schon 20mA geflossen, 
dann lässt sich das Beispiel mit der 4µA Stromquelle aber umdrehen oder 
? Sprich wenn schon 20mA reinfließen, ergeben sich die Spannungen auch 
durch den bereits fließenden Strom.

Wenn ich von den 20mA ausgehe und meine Annahme stimmt müsste der 
spannungsteiler ja wirklich extrem niederohmig ausgelegt sein oder ?

Gruß Yannic

Autor: ich bin aber ein Gast (Gast)
Datum:

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> Dann bringt mir der Parallele Widerstand am Eingang ja soweit
> erstmal auch nichts.

Kann ich nicht beurteilen. Nach wie vor ist mir nicht klar, was Du mit 
der zusätzlichen Bedingung mit dem Strom eigentlich willst.


> wenn meine Stromquelle nur 20mA liefern kann und der
> Parallelwiderstand diese praktisch aufbraucht, erst garkein
> Strom mehr durch den Spannungsteiler fließen kann

Du könntest Dich nochmal intensiver mit den Grundschaltungen (Reihen- 
und Parallelschaltung von Widerständen) befassen. Bei der 
Parallelschaltung fließt immer durch beide Widerstände ein Strom, auch 
wenn sie extrem unterschiedliche Widerstandswerte haben.


> Sprich wenn schon 20mA reinfließen, ergeben sich die Spannungen
> auch durch den bereits fließenden Strom.

Das stimmt. Man kann es aber auch genau andersherum sehen: Damit 20mA da 
rein fließen, muss Ue einen bestimmten Wert haben.


Vielleicht solltest Du mal ein paar Worte zu der Quelle verlieren. Was 
ist das denn für ein Teil, das Du da anschließen willst? Eine 
Spannungsquelle mit Innenwiderstand, eine Spannungsquelle mit 
elektronischer Strombegrenzung, oder gar eine Stromquelle? Vielleicht 
können wir das auch selbst beurteilen, wenn Du die konkrete Anwendung 
verraten würdest (Also z.B. um welches Gerät es geht, dessen Ausgang Du 
überwachen willst). Und warum bist Du der Meinung, dass das 
Schwellspannungskriterium nicht reicht?

Autor: Yannic W. (yannic)
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Ist es vielleicht möglich dich per Mail zu kontaktieren ? Da kann ich 
dir besser erklären worum es in vollem Umfang geht.

Gruß Yannic

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