Hallo,
ich bin noch relativ neu in der Materie und hätte 2 grundlegende
Verständnisfragen zu Widerständen, wie sie in einer einfachen Schaltung
mit einem Atmega, ein paar LEDs und Displays vorkommen sollten.
1. Wie penibel muss man bei der Wahl der Widerstandsgröße sein? Ich lese
häufig nur von Zehnerpotenzen, aber wenn man es exakt ausrechnet, liegt
der optimale (?) Wert doch bestimmt häufig z.B. bei 5 oder 50 Ohm und
nicht bei 1, 10 oder 100.
2. Verringert ein Widerstand nur die Stromstärke oder auch die Spannung?
Aus der Schule kenne ich nur die Formel I = U/R, wonach sich durch einen
größeren Widerstand ja nur die Stromstärke verringern müsste. Warum ist
aber bei den meisten Bauteilen wie LEDs oder Displays nur die
Versorgungsspannung angegeben? Wie berechne ich die benötigte
Widerstandsgröße, wenn ich nur meine anliegende Spannung und die
Bauteilspannung, auf die ich kommen will, kenne?
Bedanke mich im Voraus für Antworten!
MfG Elias
Elias F. schrieb:> Wie berechne ich die benötigte Widerstandsgröße, wenn ich nur meine> anliegende Spannung und die Bauteilspannung, auf die ich kommen will,> kenne?
Zusätzlich mußt du noch den Strom festlegen, der fließen soll. Dann
kannst du mit dem Ohmschen Gesetz aus der Spannungsdifferenz und dem
Strom deinen Widerstand berechnen.
Ob es beim Wert nur auf die Zehnerpotenz oder einen Wert mit einer
Genauigkeit von 0,1% ankommt, hängt sehr davon ab, wo der Widerstand in
einer Schaltung sitzt.
Elias F. schrieb:> aber wenn man es exakt ausrechnet, liegt> der optimale (?) Wert doch bestimmt häufig z.B. bei 5 oder 50 Ohm und> nicht bei 1, 10 oder 100.
Es gibt Zwischenwerte mit den Widerstandswerten nach den E-Reihen. Je
nachdem, wie genau es sein muss, kann man auch mehrere zusammenschalten.
Elias F. schrieb:> Wie berechne ich die benötigte> Widerstandsgröße, wenn ich nur meine anliegende Spannung und die> Bauteilspannung, auf die ich kommen will, kenne?
Das geht nur bei Bauteilen, die mehr oder weniger konstanten Strom
brauchen. Bei Controllern ist das zum Beispiel nicht der Fall. Bei den
anderen Bauteilen geht die Berechnung über die Spannungsteilerregel.
1. Bei Widerständen gibt es verschiedene Abstufungen, für den einfachen
Hausgebrauch
reichen Widerstände der E3-Reihe, also pro Dekade 3 logarithmische
Widerstandswerte: ... 1 Ohm, 2.2 Ohm, 4.7 Ohm, 10 Ohm, 22 Ohm, etc.
Da wir normalerweise mit Spannungsquellen arbeiten(Batterien,
Steckernetzteile, etc.) können wir über den Widerstand nur den
Strom einstellen/beeinflussen.
Die meisten Bauteile sind recht unempfindlich, was den Strom angeht,
meist darf nur ein Maximalwert nicht überschritten werden.
2. LEDs haben keine Versorgungsspannung, sondern nur eine Flussspannung,
kannst du dir IDEALISIERT vorstellen wie eine Stufe.
Beispiel:
rote LED mit 2V Flusspannung bedeutet dann, dass die LED unter 2V einen
unendlichen Widerstand hat und dann ab 2V den Widerstand auf 0 Ohm
ändert.
Dann musst du den Strom natürlich auf den Betriebsstrom begrenzen.
Betriebsstrom sollte natürlich kleiner dem maximal zulässigen sein
(Datenblatt).
Beispielrechnung: 9V Batterie als Spannungsquelle, 2V Flusspannung,
10mA sollen durch die LED Fließen:
=> U=R*I
<=> 9V-2V = R *0.010A
<=> R=(9V-2V)/0.01A=7V/0.01A=700 Ohm
wir haben dann als Widerstand zur Auswahl(E3-Reihe): 470 Ohm oder 1000
Ohm.
Nachrechnen ergibt dann für 470 Ohm ca 15mA und für 1000 Ohm 7mA.
Wenn für die LED als Maximalstrom 15mA angegeben sind(Datenblatt) dann
wird 470 Ohm schon gefährlich und man sollte 1000 nehmen.
Wenn man schlau ist kommt man auf die Idee und schaltet 470 und 220 in
Reihe und erhält 690 Ohm, was ja sehr nah an den gewünschten 700 Ohm
ist.
Bei Modulen oder ICs mit Versorgungsspannung (wie das Display) in deinem
Beispiel, musst du nur eine passende Versorgungsspannung bereitstellen,
die
Schaltung ist bereits dafür ausgelegt. Deine Spannungsquelle muss
lediglich in der Lage sein, den benötigten Strom liefern zu können.
Beispiel1: ein Tauchsieder am 9V Block wird so niederohmig sein, dass
deine Batterie den benötigten Strom nicht liefern kann und in der Folge
die Spannung über den Tauchsieder einbricht (<<9V).
Beispiel2: zum Verständnis der Versorgungsspannung, stell dir vor du
nimmst die LED von oben und den Widerstand, lötest diese passend
zusammen und gießt sie in ein Gehäuse. Dieses so geschaffene Bauteil
benötigt nun eine
Versorgungsspannung von ca. 9V. Es ist ja eine fertige (wenn auch sehr
einfache) Schaltung "drin" und man muss sich um nichts anderes kümmern,
außer dass die Spannungsquelle 15mA bei 9V liefern können muss.
Die ungenauesten Widerstände in uProz. Schaltungen dürfen wohl die
Pull-Ups sein/werden.
Da muß was dran sein an diesem Eingang, sonst bekommt man beim Einlesen
des Registers
jedes mal andere floatende Werte.
Aber die Prozessoren haben heute viele/alle programmierbar an- und
abschaltbare Pull-Ups.
Die genauesten Widerstände braucht man bei Referenzspannungen in
vielstelligen Voltmeterschaltungen, da muß sogar der Tempco/
Temperaturgleichlauf gepaart werden.
Generell brauchen die Analogfritzen oft genaue Widerstände.
Meine häufigsten Widerstände in uProz. Schaltungen waren bis jetzt.
4k7 1k 10k 47k 100k
Bei der Berechnung von LEDs habe ich es auch gerne wenn der subjektive
Helligkeitseindruck von den Leds die in einer Reihe liegen und
unterschiedliche Farben haben einigermaßen gleich ist.
Dazu sind aber noch mehr Werte im Datenblatt einzusehen als der
Maximalstrom.
Die wichtigste Erkenntnis ist das die Genauigkeit meist völlig
unbedeutend ist.
Es is völlig wurscht ob Du für eine LED einen 330om oder 420ohm
Widerstand verwendest, solange Du unterhalb z.B, der üblichen 20mA
bleibst z.B.
Wenn Du Dir komplexe Schaltungen ansiehst, findest Du etliche
Widerstände.
Die sind natürlich nie optimal oder genau.
Das Zusammenspiel machts,
Das gleiche auch bei Spannungsteilern und dem schelchten
Tempreaturverhalten von Widerständen. Hat er bei 20° 100Ohm und bei 100°
110Ohm ist das völlig egal,
weil ein Spannungsteiler üblich aus mind. zwei Widerständen besteht.
Dieser zweite Widerstand änder eben seinen Widerstand genau wie der
erste also z. ein von 100 auf 110 und der zweite und 10 auf 11..das
Ergebnis am end bleibt das Selbe, weil das Teilungsverhältnis sich nicht
ändert.
Natürlich gibnt es später noch Feinheiten und Unterscheide wie Kohle und
metallschicht und Präzisionswiderständen, das gleiche gibt es dann auch
bei Dioden etc pp.
Aber das eeignet man sich später an, wenn die ersten Erfolge da sind :-)
Denn so wirklich kompliziert ist es nicht, solange man erstmal bei den
Grundlagen bleibt, und versteht, warum es so ist, dann kann man vieles
auch schlussfolgern ohne es je ausprobiert zu haben
Danke! Das hilft mir schon mal enorm weiter. Brauche ich für die ersten
Experimente unbedingt einen Stützkondensator? Seit ich dieses Bild
gesehen habe, bin ich mir überhaupt nicht mehr sicher ob ich da wirklich
so viel falsch machen kann:
http://www.rn-wissen.de/images/c/c9/Avr8.jpg
Elias F. schrieb:> Brauche ich für die ersten Experimente unbedingt einen Stützkondensator?
Wenn du irgendetwas mit Digitalelektronik machen möchtest, sind die
wichtiger als Widerstände.
Mikrocontroller spielen ohne gerne mal verrückt.
Oh, wusste nicht dass da so eine raffinierte Sicherung eingebaut ist.
Ich meinte das Bild rechts oben:
http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht
Jedenfalls danke für die Antworten. Ich melde mich wieder wenn ich
weitere Fragen habe (was sehr wahrscheinlich der Fall sein wird).