Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Potentiometer - Rechnung für belastete oder unbelastete


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von Jammie (Gast)


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Hallo Zusammen,
kurze Frage zu Spannungsteilern. Ich aus einer bestimmten 
Eingangsspannung X eine Ausgangsspannung Y. Wenn ich einen Potentiometer 
habe, dann ist das ja ein Spannungsteiler. Findet die Berechnung das für 
den belasteten oder den unbelasteten statt?

Hintergrund ist, dass ich ein digital-Baustein habe, das im 
2-Terminal-Modus funktioniert. Diesen habe ich dann einfach mit einem 
festen Widerstand als SPannungsteiler geschaltet, um eine 
Ausgangsspannung einstellen zu können. Jedoch ist mir unklar, ob ich 
dann einen belasteten oder unbelasteten Teiler habe. Wenn ich eine 
Ausgangsspannung haben möchte zum Steuern eines Spannungsmoduls, dann 
ist das ja ein unbelasteter oder sehe ich das falsch???

: Verschoben durch Moderator
von Jammie (Gast)


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... oder anders formuliert. Am Eingang meines Spannungsmoduls ist ein 
22k Widerstand. Das wäre dann die Last oder? Bei einer so grossen Last 
ist das ja fast vernachlässigbar, sodass der unbelastete Spannungsteiler 
gilt oder?

von Stefan P. (form)


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Jammie schrieb:
> Findet die Berechnung das für den belasteten oder den unbelasteten statt?

Das kann Dir derjenige sagen, der die Berechnung durchführt.

> Wenn ich eine Ausgangsspannung haben möchte zum Steuern eines Spannungsmoduls,
> dann ist das ja ein unbelasteter oder sehe ich das falsch???

Theoretisch, wenn Dein Steuereingang einen unendlich hohen 
Eingangswiderstand hat, wäre der Spannungsteiler unbelastet.
Praktisch ist es nunmal nie so. Ob es für Deine 
Genauigkeitsanforderungen ausreicht wenn man mit der falschen Formel 
rechnet, kannst nur Du selbst entscheiden.

von Amateur (Gast)


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Von Hamburg ausgesehen, ist der Spaziergang an einer Bank in München 
vorbei, FAST das Gleiche, wie ein Banküberfall.

Genau dieses FAST ist wie ein Gummiband.

An einem 50 Ohm Poti ist ein 22k Widerstand keine Sache.
Ein 22k Widerstand an einem 10 kOhm Poti, macht einen nachgeschalteten 
A/D-Wandler zum Schätzeisen. Auch wenn er 20 Bit Genauigkeit hat.

von Jammie (Gast)


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Also im Prinzip ist jeder SPannungsteiler belastete, außer wenn die Last 
sehr viel größer ist oder?

von Theor (Gast)


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Jammie schrieb:
> Also im Prinzip ist jeder SPannungsteiler belastete, außer wenn die Last
> sehr viel größer ist oder?


Den letzten Teilsatz kannst Du weglassen:

"Jeder Spannungsteiler ist belastet" (sonst könnte man ihn weglassen).

Es ist wahr, dass man mit einiger Erfahrung, etwa abschätzen kann, wie 
groß der Effekt der Last ist. Aber "Erfahrung" heisst hier mindestens, 
dass man mal einige Fälle durch gerechnet hat.

Übrigens hiesse "große Last", dass ein kleiner Widerstand und hoher 
Strom vorliegen, so dass der Satz auch sachlich falsch wäre.

von Manfred (Gast)


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Jammie schrieb:
> Also im Prinzip ist jeder Spannungsteiler belastet, außer wenn die Last
> sehr viel größer ist oder?

Im realen Aufbau ist jeder Spannungsteiler belastet, richtig.

In der Realität gibt es Verhältnisse, wo die Last keine Auswirkungen 
hat. Wenn die Last sehr klein ist, der Lastwiderstand also sehr viel 
größer als der des Teilers, kann man ihn meistens vernachlässigen.

Nimm die Zahlen von Amateur (Gast) / 03.02.2017 13:54 und rechne mal ein 
paar Werte durch, dann wird das klar.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> Hintergrund ist, dass ich ein digital-Baustein habe, das im
> 2-Terminal-Modus funktioniert. Diesen habe ich dann einfach mit einem
> festen Widerstand als SPannungsteiler geschaltet, um eine
> Ausgangsspannung einstellen zu können. Jedoch ist mir unklar, ob ich
> dann einen belasteten oder unbelasteten Teiler habe. Wenn ich eine
> Ausgangsspannung haben möchte zum Steuern eines Spannungsmoduls, dann
> ist das ja ein unbelasteter oder sehe ich das falsch???

Wie so oft hier: Viel Geschwurbel und wenig Substanz. Warum ist's so 
komplex, zu schreiben: Hier, ich hab' diesen IC X und an dessen Pin Y 
will ich folgende Schaltung Z anschliessen, um A, B oder C zu erreichen. 
Anbei ein Schaltbild (als png oder gif), wie ich's mir vorstelle...
Warum scheiterts schon an so simplen Sachen?

Gruss
WK

von Amateur (Gast)


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Ein Beispiel zur Relativität.
Arbeitsspannung = 10V

Poti = 50 Ohm Schleifer unbelastet
Oberem Anschlag  = 10V
Mittelstellung   = 5V
Unterer Anschlag = 0V

Poti = 50 Ohm Schleifer mit 22 kOhm belastet:
Oberem Anschlag  = 10V
Mittelstellung   = 4,9971607V (<0,01%)
Unterer Anschlag = 0V

Poti = 10 kOhm und Schleifer mit 22 kOhm belastet:
Oberem Anschlag  = 10V
Mittelstellung   = 4,48979592 (>11%)
Unterer Anschlag = 0V

von Jammie (Gast)


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Sagen wir ich möchte mit einem 20k Poti ein solches modul steuern: 
http://iseg-hv.com/en/products/detail/BPS

Wenn ich richtig sehen,haben die aber nur ejnen22k Wiederstand am 
Eingang. Dennoch würde das setzen einer Spannung funktioniert. Liegt das 
dann am geringen Strom der fliesst ?

von Michel M. (elec-deniel)


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empfehle ...
https://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler

die Simulation in LTs ....
und die Kurven ...

Für die Fragen können die Werte beliebig getauscht werden
Viel Spaß :-)

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Da sind zwar viele verschiedene Spannungswandler aufgefuehrt, aber ich 
hoff' mal, dass die von der Steuerung her sich gleich verhalten.

Ich bezieh' mich mal auf die Innenschaltung dieses Datenblatts: 
BPx_12V_3W_ges-RoHS.pdf auf der letzten Seite.
Da ist zwar ein 22k Widerstand, aber der belastet das externe Poti nur, 
wenn der Baustein nicht "On" ist oder sich die Spannung gerade geaendert 
hat. Im statischen Betrieb wird der Spannungsteiler nicht belastet - 
zumindest wuerd' ich das so aus dem Schaltbild lesen, denn "hinter" dem 
1µF Kondensator endet die Leitung im "Nichts", d.h. da wuerde ich eine 
sehr hochohmige Eingangsstufe eines OpAmps oder sowas vermuten.

Gruss
WK

von Theor (Gast)


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Wobei in zumindest einem der Datenblätter für das Einstellpotentiometer 
ein Wert von 10kOhm angegeben ist. Da weitere Daten nicht zu finden 
sind, sollte man diesen Wert nicht wesentlich überschreiten, vermute 
ich.

von Amateur (Gast)


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Wenn Du Dich nicht wenigstens ein bisschen mit der Problematik, von 
belasteten Spannungsteilern, beschäftigst, werden Dir weiterführende 
Antworten nicht viel bringen...

von Jammie (Gast)


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Na ja aus dem Datenblatt ist die Last nicht ganz ersichtlich. Da helfen 
mir für meine Rechnung  Grundlagen auch nicht weiter

von Michel M. (elec-deniel)


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vielleicht kannst die gewünschte Schaltungidee
etwas mehr präzisiert werden,
dann wird es einfacher ... :-)

von Klaus R. (klara)


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Jammie schrieb:
> Na ja aus dem Datenblatt ist die Last nicht ganz ersichtlich. Da helfen
> mir für meine Rechnung  Grundlagen auch nicht weiter

Dann zeig doch mal das Datenblatt. Vielleicht sehen die anderen etwas 
mer.
mfg klaus

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> Na ja aus dem Datenblatt ist die Last nicht ganz ersichtlich. Da helfen
> mir für meine Rechnung  Grundlagen auch nicht weiter

Wenn das Datenblatt was taugt, ist die Last klar ersichtlich: Eine 
Reihenschaltung aus 22kOhm und 1µF nach Masse, wenn der Wandler 
eingeschaltet ist. Fertsch.
Also keine gleichstrommaessige Belastung des externen Potis. (Man 
koennte sogar hergehen, und an den VSET Eingang ein PWM Signal anlegen 
und sich dann je nach verwendeter Frequenz Gedanken um die Welligkeit 
der Ausgangsspannung machen...)

Gruss
WK

: Bearbeitet durch User
von Jammie (Gast)


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Und wie lasse ich den kondensator für meine  Widerstands Messung 
einfließen?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> Und wie lasse ich den kondensator für meine  Widerstands Messung
> einfließen?

Wahrscheinlich ueberhaupt nicht. Im worst-case, wenn du ein 100k Poti 
nimmst und das dann ruckartig von 0% auf 50% verstellst, dann sorgen 
Poti, 22k und 1µF dafuer, dass die Ausgangsspannung nicht ruckartig 
ihren Wert von 0 auf 50% erreicht, sondern dafuer ungefaehr geschlagene
5*R*C=5*(25k+22k)*1µF= 235 Millisekunden
braucht. Wenn dich das kratzt, dann musst du halt noch genauer 
rechnen...
Wenn nicht, dann kann dir alles wurscht sein, was in dem Baustein 
steckt: Der Spannungsteiler ist nicht belastet.

Gruss
WK

von Jammie (Gast)


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Es gibt nur darum wie ich die Spannung teiler Formel aufstellen... 
Unter der Annahme das rl unendlich gross ist ?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> Es gibt nur darum wie ich die Spannung teiler Formel aufstellen...
> Unter der Annahme das rl unendlich gross ist ?

Jaa - aaeh -wie jetzt?
Du hast einen [72pt,rotblinkend,fett]UNBELASTETEN[/alles wieder aus] 
Spannungsteiler, naemlich das olle 10k Poti. Mit dem stellst du die 
Spannung am Pin VSET auf irgendeinen Wert zwischen 0V und +5V (Der 
Spannung an REF) - je nach dem, wo der Schleifer dieses Potis steht. 
Wenn das ein lineares Poti ist, dann ist diese Spannung linear vom 
Drehwinkel dieses Potis abhaengig.
Das Poti besteht aus einem Widerstand Ra, der geht vom einen Anschluss 
des Potis zum Schleifer und einem Widerstand Rb, der geht vom Schleifer 
bis zum anderen Anschluss.
Beide Widerstaende in Reihe ergeben - oh Wunder immer z.B. 10k, eben den 
"Wert" des Potis. Spannungsteiler ist dann zB.:

 Ra/(Ra+Rb)= Ra/10k

Zu komplex?

Gruss
WK

von Jammie (Gast)


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Nein. Aber ich dachte ich muss die gleichung für einen belasteten 
Spannungsteiler aufstellen

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> Nein. Aber ich dachte ich muss die gleichung für einen belasteten
> Spannungsteiler aufstellen

Nochmal: Ich seh' in dem Datenblatt keinen Hinweis darauf, dass hinter 
dem Anschluss VSET irgendwie gleichstrommaessig eine Last liegen sollte. 
Der 22k und 1µF werden erst interessant, wenn du "schnell" an dem Poti 
schraubst und dann eine "schnelle" Aenderung der Ausgangsspannung 
erwarten wuerdest.
(schnell = Zeitlich in dem oben erwaehnten Bereich von 0.235sec).
Sonst ist da nix belastet.

Gruss
WK

von A. S. (achs)


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Betrachte einen Spannungsteiler-ausgang als ideale Spannungsquelle + 
Vorwiderstand Rv.
Rv ist dann die Parallelschaltung der beiden Widerstände. Bsp:

10k-10k an 5V ergibt 2.5V mit 5k in Reihe.

1k-9k an 5V ergibt 0.5V (bzw. 4.5V) mit 0.9k in Reihe.

von Michel M. (elec-deniel)


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....probiert es mal so vielleicht wird es dann verständlicher ?!

von Jammie (Gast)


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Ok danke. Ich dachte immer, dass es immer eine Last am teilerAusgang 
liegt. Zumal dort ein Wiederstand von 22k ist und dann auch ein Strom 
fliesst

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jammie schrieb:
> ... und dann auch ein Strom
> fliesst

Wo soll denn der Strom hinfliessen? Wenn die Ladevorgaenge am C vorbei 
sind - also nach spaetestens 0.235s fliesst da nix mehr. Wohin soll da 
was fliessen? Der Schalter ist offen, der Kondensator ist geladen und 
das Drahtstummelchen rechts davon endet im Nichts...Wenn da was waere, 
wohin der Strom fliesst, wuerde ich erwarten, dass dann irgendwas in dem 
Datenblatt dazu vermerkt ist.
Da fliesst nix mehr.

Gruss
WK

von Joachim B. (jar)


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näherungsweise sollte man immer mit 10x Querstrom rechnen, also aus dem 
Spannungsteiler nur 1/10 Strom ziehen als der der im Teiler fliesst, 
genauer muss man halt rechnen.

von Manfred (Gast)


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Jammie schrieb:
> Ich dachte immer, dass es immer eine Last am teilerAusgang
> liegt. Zumal dort ein Wiederstand von 22k ist und dann auch ein Strom
> fliesst
Widerstand darf man gerne ohne 'ie' schreiben!

Das Datenblatt ist für mich nicht eindeutig, wie auch Du schon 
geschrieben hast. Auf jeden Fall sagt es "Referenzspannung VREF 5 V / 
0,5 mA, interne Referenzspannung", also Poti nicht kleiner als 10kOhm.

Die Betrachtung des belasteten Teilers ist für Dich aber zweitrangig: Am 
oberen Anschlag des Potis hast Du 5 Volt, am unteren 0 Volt - die 
Einstellung funktioniert also auf jeden Fall.

Wenn wir einen Laststrom in den Eingang VSET unterstellen, würde 
dieser die Linearität Drehwinkel zu Spannung beeinflussen, aber 
keinesfalls die Einstellung an sich verhindern.

Also: Aufbauen, messen und fertig! Es ist auch erlaubt, in einem realen 
Aufbau den Strom zwischen Poti-Schleifer und VSET zu messen.

von Michel M. (elec-deniel)


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Stimmt,
kann man sofort in der Simu sehen.
Extra so gemacht, daß mehrere Werte gleichz. simu werden können.
Dadurch wird auch das Duchhängen bei falsch gewählter Last verdeutlicht. 
:-)

von J. C. (terminator002)


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Jammie schrieb:
> Wenn ich einen Potentiometer
> habe, dann ist das ja ein Spannungsteiler. Findet die Berechnung das für
> den belasteten oder den unbelasteten statt?

Hast Du denn auch eine Skala an deinem Potentiometer?

von F. F. (foldi)


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Manfred schrieb:
> In der Realität gibt es Verhältnisse, wo die Last keine Auswirkungen
> hat. Wenn die Last sehr klein ist, der Lastwiderstand also sehr viel
> größer als der des Teilers, kann man ihn meistens vernachlässigen.

Da stellt sich mir die Frage, ob es für einen Spannungsteiler und die 
Last dahinter eine Faustformel für das Verhältnis gibt? Also ab wann 
sich da eine nennenswerte Belastung einstellt.
Mir ist klar das auch die Anforderungen an die Messung einen großen 
Anteil haben kann. Aber so für die allgemeinen Fälle.

Also ungefähr so:
Spannungsteiler 10k, Last 100k = vernachlässigbar. (1:10)
Spannungsteiler 10k, Last   10k = nicht vernachlässigbar.(1:1)

Einfach ab wo man das so grob aus dem Kopf sagen könnte.

von Michel M. (elec-deniel)


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nennenswerte Belastung ? = Wieviel Spannungs-Abweichung kann zu einem 
best. hier Winkelwert akzeptieren werden ?!
Hängt mehr von der Schaltungsdesign-Fragestellung ab,
Messtechnik oder Simple.
Simulieren der BE und aussuchen....Keep it simple :-)

von F. F. (foldi)


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Ich glaube auch, dass man grundsätzlich immer den belasteten Zustand 
nehmen muss.
Alles andere nennt man dann doch eher schätzen.

von Joachim B. (jar)


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F. F. schrieb:
> Da stellt sich mir die Frage, ob es für einen Spannungsteiler und die
> Last dahinter eine Faustformel für das Verhältnis gibt? Also ab wann
> sich da eine nennenswerte Belastung einstellt.
>
> Einfach ab wo man das so grob aus dem Kopf sagen könnte.

Beitrag "Re: Potentiometer - Rechnung für belastete oder unbelastete"

FF. Querstrom 10x größer als Laststrom gilt als stabilisierend

Der Umkehrschluß alles über 1/10 Querstrom als Last ist dann immer 
schlechter.

von Elektrofan (Gast)


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> Ich glaube auch, dass man grundsätzlich immer den belasteten Zustand
> nehmen muss.
Trivial.
> Alles andere nennt man dann doch eher schätzen.
Wenn man mit dem zusätzlichen, systematischen Fehler durch die Belastung 
zurechtkommt, kann man doch auch "einfach" rechnen.

von F. F. (foldi)


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Elektrofan schrieb:
> Wenn man mit dem zusätzlichen, systematischen Fehler durch die Belastung
> zurechtkommt, kann man doch auch "einfach" rechnen.

Ich bin da sogar eher für's Messen. Grob rechnen und dann den 
tatsächlichen Wert messen. Gerade beim Spannungteiler.

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