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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsteiler berechnen??


Autor: Tubie (Gast)
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Hallo, nachdem ich den Super Tip zum messen der -24V in meinem Amp
bekommen habe, mache ich hier einen neuen Thread auf, da dies
nichtsmehr mit dem messen einer Spannung zu tun hat.

gegeben:

U1 +12,6V   --#R1#--+
U2 -24V     --#R2#--+-----   Uaus=?
U3 0V       --#R3#--+

Ich überlege hier schon die ganze Zeit hin und her, aber ich komme zu
keiner Lösung. Der Spannungsteiler muß so angepasst werden, damit der
Eingangsbereich meines Mega8 abgedeckt wird also muß ich am Ausgang
eine Spannung von 0-2.56V haben.

Wenn ich nur U1 + U2 nehme, ist ja alles kein Problem. Kommt allerdings
noch U3 mit R3 hinzu, wird der Uaus wert ja gegen 0 gezogen, was ja auch
beabsichtigt ist, um den Wert klein zu halten.

Wie kann ich die Spannung Uaus bei unterschiedlichen Widerständen und
Spannungen berechnen?

Danke schonmal im Voraus
Tubie

Autor: Unbekannter (Gast)
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Was willst Du wo genau messen? Also an welchem der drei Anschlüsse liegt
die zu messende Spannung? Wie groß soll der Meßbereich sein (von -
bis)?

Sind die 12,6 Volt fest?

Autor: Tubie (Gast)
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Also ich möchte die Spannung U2 (-24V) mit dem Mega8 messen. Das
Problem, ich kann keine Negative Spannung an den AVR anlegen, desshalb
ein Spannungsteiler zwischen +12.6V und -24, sodas ich in den
Messbereich des AVR reinkomme. Der 3. R gegen Masse soll die Spannung
am Knotenpunkt der 3 R's noch etwas Reduzieren, das bei fehlenden -24
keine 8V am Eingang liegen. Die 12,6V können nicht fehlen, da hiervon
der AVR über einen Spannungsregler versorgt wird.

Der Messbereich soll von ca. -22 - -26V liegen. Allerdings darf bei
unterschreiten/überschreiten dieser Spannung der AVR nicht beschädigt
werden.

Gruß,
Tubie

Autor: Profi (Gast)
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ganz einfach (Knotenregel):
Die Summe der zusammenfließenden Ströme ist null.
Zuerst die Bedingung für R1 und R3 (Vx ist die am Rx abfallende
Spannung, also V3 = 2,56V und V1 = 12,6V - 2,56V = 10,04V):
V1 / R1 = V3 / R3
R1 = R3 * V1 / V3
R3 sei 1kOhm, dann ist R1 3,921875 kOhm.

So jetzt kommen die -24V ins Spiel:
Bei -26 V soll der Ausgang 0V sein, also fließt dann im R3 kein Strom,
dafür im R1 12,6V / 3,9 kOhm = 3,21 mA
R2 = 26V / 3,21 mA = 8,09 kOhm

Die Widerstände kannst Du vergrößern, das Verhältnis zueinander muss
stimmen. Dann ist der AD-Input besser geschützt.
Bedenke noch die Toleranzen der 12,6V, wenn diese klein wird, wird der
Ausgang des Teilers auch bei U2=24V kleiner 0V und ist nicht mehr
messbar. Also lieber 8,2 kOhm wählen.

Autor: Tubie (Gast)
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Hallo Profi,

danke erstmal für die Aufschlussreiche Antwort! Ich habe mir das ganze,
was ja nicht ohne ist mal über Nacht auf mich einwirken lassen...

Das Problem bei den 3 Widerständen ist, wenn ich einen Wert verändere,
ändert sich die Spanung im Knotenpunkt. Habe Dein Beispiel mal in einer
Excel Tabelle eingebaut um rauszufinden, was mit der R2 Spannung von 0 -
-26 Volt passiert. Das Problem, was ich hier habe, der Strom durch R1
ist ja auch Variabel bei -24V nicht angeschlossen,

12,6 / ( R1(3,9k) + R3(1k) ) = 2,57mA

Wenn jetzt R2 noch hinzukommt, Fließt durch R2 ja auch ein Strom:

bei U2 0V
12,6 / ( R1(3,9k) + R2(8,2k) ) = 1,04mA

hierdurch verschiebt sich ja dann der 0-Punkt also sind R2 und R3
sozusagen Paralell. Also fließt durch R1 nur ein Strom von 2,63mA.

Gibt es eine Formel, in der ich bei gegebenen Spannungen und
Widerständen die Knotenpunktspannung bestimmen kann? Ich muß ja die
12,6V erstmal messen, diese dient dann als Berechnungsgrundlage für die
-24V. Die Formel würde ich dann nach U2 umstellen und dann hätte ich ein
brauchbares Ergebniss.

OK, ich weiß meine Ansprüche sind groß aber die Formel sollte nicht
allzu kompliziert sein, da diese noch in ASM Programmiert werden
muss.´

Vielen Dank und viele Grüße,
Tubie

Autor: EZ81__ (Gast)
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Hallo Tubie,

das Stichwort heißt Superpositionsprinzip:

a) Setze zuerst U_1 auf 0 Volt, dann kommt ein einfacher
Spannungsteiler aus R2 und R1||R3 raus und du kannst U_aus als Funktion
von U_2 berechnen.

b) Dann das ganze genauso mit U_2 = 0V, -> U_aus als Funktion von U_1.

Für U_aus als Funktion von U_1 und U_2  addierst du einfach die
Einzelergebnisse aus a) und b).

Autor: Profi (Gast)
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Eine Web-Suche nach "belasteter Spannungsteiler" brachte 453
Ergebnisse, z.B.
http://www.amplifier.cd/Tutorial/Grundlagen/Spannu...
Die gehen jedoch davon aus, dass V2 = V3 ist, was bei uns ja nicht der
Fall ist. Aber als Denkanstoß ist es sehr schön erklärt.

spannungsaddierer bringt auch 434 Treffer, da ist sicher was passendes
dabei.


Beachte, ob mit Ux  die Spannung am Eingang x  oder  die Spannung am Rx
(bei mir Vx) gemeint ist.

Autor: Tubie (Gast)
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Hallo,

wollte nochmal dake an alle sagen, die sich die Mühe gemacht haben, mir
das näher zu bringen. Ich mußte aber mit bedauern feststellen, das dies
meinen Mathematischen Horizont übersteigt.

Habe jetzt einen andere Lösung gefunden:

An die -24 einen 7905 Regler dran, der einen OP Amp neg. versorgt. +5V
bekommt er über den µC. Spannungsteiler an die -24 gegen Masse ->
-1,25V. Normaler Invertierender Varstärker 1:1 ergibt +1,25V und das
kann ich gut auswerten und habe keine rechenprobleme. Die andere Lösung
wäre zwar eleganter gewesen aber das schaffe ich einfach nicht.

Danke nochmals

Gruß,
Tubie

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