Guten Tag.
Ich habe gefühlt das gesamte Internet abgesucht und keine Antwort
gefunden.
Mir ist klar, wie Widerstände verwendet werden, um eine gewisse Spannung
abfallen zu lassen (in Reihe Schalten des richtigen Vorwiderstands),
doch ich verstehe nicht, ob und wie man den Strom mit Widerständen
begrenzen kann.
Wenn ich beispielsweise die Last an einem GPIO-Pin eines Raspberry-Pi's
auf maximal 7mA (bei 3,3V) festlegen möchte, würde ich doch einen 470Ω
Widerstand dahinter in Reihe schalten, oder? (Natürlich hängt ein
Verbraucher am Pin)
1. In diesem Aufbau, würde doch, aber die gesamte Spannung am Widerstand
abfallen, oder täusche ich mich?
2. (Oder würde man lediglich festlegen, dass bei 3,3V Quellspannung
MAXIMAL 7mA Belastung herrschen dürfen und bei weniger Belastung würde
nicht die gesamte Spannung am Vorwiderstand abfallen?)
3. Würde in einem solchen Aufbau hinter dem Widerstand eine andere
Spannung, als die Quellspannung messbar sein?
4. Ist es überhaupt möglich den Strom mit einem Vorwiderstand zu
begrenzen und Wie?
Mein Problem ist zusammenfassend, dass ich zwar weiß, dass sich die
Gesamt-Spannung an den Widerständen aufteilt, aber nicht verstehe, was
im Falle einer solchen, wie oben beschriebenen, Strombegrenzung mit der
Spannung geschieht.
Bei einer normalen Vorwiderstands-Berechnung für eine LED wäre:
R_Widerstand = U_Widerstand / I_Diode.
Wenn nun aber lediglich der Strom begrenzt werden sollte, aber die
Spannung nicht abfallen sollte, dann müsste die Formel so lauten:
R_Widerstand = U_Widerstand / I_Max
[mit U_Widerstand = 0 (?)]
Da bei keinem Spannungsabfall eine 0 im Zähler steht wäre der Wert für R
= 0 und das ist eindeutig falsch.
Wenn ich also z.B. die Last eines 3,3V-GPIO-Pins auf maximal 7mA
begrenzen möchte.
Beträgt die Spannung hinter dem Widerstand noch 3,3V?
Wenn ich also z.B. die Last eines 3,3V-GPIO-Pins auf maximal 7mA
begrenzen möchte und einen 470Ω-Vorwiderstand dahinter in Reihe schalte,
teilen sich dieser Vorwiderstand und alle restlichen Widerstände
innerhalb des Stromkreises die Gesamt-Spannung im Verhältnis zu ihren
Widerstandswerten.
Die über dem Vorwiderstand abfallende Spannung müsste in Kombination mit
den 470Ω nun maximal bzw. weniger als 7mA ergeben.
Ist das korrekt?
Wie würde eine solche Strombegrenzung mit einem Vorwiderstand realisiert
werden und was für Auswirkungem hat dies auf die Spannung.
Ich bitte auch um Beantwortung meiner anderen Fragen.
Dankesehr :)
Du machst dir das alles viel zu kompliziert. Spannung und Strom sind
nicht unabhängig von einander.
Fließt kein Strom, fällt am Widerstand auch keine Spannung ab.
Du kannst den Strom nicht begrenzen, ohne die Spannung zu verändern,
denn der Strom ist nur die Folge einer Spannung über einen Widerstand.
Also:
1: Google nach "Spannungsteiler"
2: Korrekt
3: Da durch ein ideales Spannungsmessgerät kein Strom fließt, nein. Bei
realen Meßgeräten mit 10MOhm, nicht messbar.
4: Ja, aber gezielt nur bei bekannten Lastwiderstand
Helpling schrieb:> Strombegrenzung mit der> Spannung geschieht.
Was soll mit der geschehen. Da ist eine Spannung, es fließt ein Strom,
dabei wird die Leistung P=U*I umgesetzt -> Der Widerstand wird warm.
Helpling schrieb:> Wenn nun aber lediglich der Strom begrenzt werden sollte, aber die> Spannung nicht abfallen sollte,
Das geht nicht. Der Strom wird begrenzt, INDEM die Spannung an der Last
reduziert wird.
Helpling schrieb:> Wenn ich also z.B. die Last eines 3,3V-GPIO-Pins auf maximal 7mA> begrenzen möchte und einen 470Ω-Vorwiderstand dahinter in Reihe schalte,> teilen sich dieser Vorwiderstand und alle restlichen Widerstände> innerhalb des Stromkreises die Gesamt-Spannung im Verhältnis zu ihren> Widerstandswerten.
Ja.
Das heißt doch vereinfacht gesagt, dass hinter dem 470Ω Widerstand keine
3,3V mehr Anliegen können, oder irre ich mich?
Besteht hierzu ein Zusammenhang bzw. ließe sich dies mit folgendem Link
erklären?
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2205221.htm
Helpling schrieb:> Das heißt doch vereinfacht gesagt, dass hinter dem 470Ω Widerstand keine> 3,3V mehr Anliegen können, oder irre ich mich?
Ich hab doch gerade genau das Gegenteil gesagt. Wenn kein Strom durch
den Widerstand fließt, fällt an diesem auch keine Spannung ab. Also
bleiben die vollen 3,3V übrig.
Helpling schrieb:> Besteht hierzu ein Zusammenhang bzw. ließe sich dies mit folgendem Link> erklären?
Das ist eine Untersuchung des Quellenwiderstands der 3,3V des Pi.
Ignorier das, bis du die Sache mit dem Vorwiderstand verstanden hast.
Benedikt S. schrieb:> Doch!>> An einem MOSFET gate oder einen Hochohmigen Messegerät werden>> 3.3 V*(10.000.000 Ohm+470 Ohm)/10.000.000 Ohm)=3.2998 V anliegen
Ohne Messgerät oder MosFET liegen dennoch 3,3V an, du kannst es nur
nicht beweisen ;P
Schalte einfach mal zwei 470 Ohm Widerstände in Reihe und schließe sie
an 3,3 Volt an. Dann fällt an jedem Widerstand 1,65 Volt ab und es
fließt sogar ein Strom, der im ganzen System überall gleich ist.
Dankesehr für die zahlreichen Antworten, aber ich werde leider noch
nicht ganz schlau aus all dem.
Ich habe in einer Relais-Schaltung die Belastung pro GPIO mittels
Vorwiderstand auf etwa 7mA reduziert.
Die Optokoppler auf der Relaiskarte schalten zuverlässig ab 3,3V, doch
durch den Vorwiderstand müsste ich doch einen Spannungsverlust haben,
nicht wahr?
Wieso wurde mir dann ein Widerstand zur Strombegrenzung empfohlen?
Habt Ihr evtl. weitere Stichworte zum Googlen für mich? Ich muss das
verstehen! :P
Danke :)
Helpling schrieb:> Ich habe in einer Relais-Schaltung die Belastung pro GPIO mittels> Vorwiderstand auf etwa 7mA reduziert.
Wo kommt die Angabe 7mA her? Gemessen?
Bitte wenigstens ein Foto von deinem Aufbau, so wird das hier nix.
Helpling schrieb:> Habt Ihr evtl. weitere Stichworte zum Googlen für mich? Ich muss das> verstehen! :P
Noch besser, ich hab n Link für dich:
http://www.brucewilles.de/grundlagen.html
Habe die Schaltung in einem Schulprojekt verwendet und bin in einem
Gespräch mit einem Bekannten auf eben diese Problemstellung gekommen.
Gemessen habe ich nicht, aber die Schaltung funktioniert.
Ich möchte nur verstehen, wie der Strom mit einem Widerstand begrenzt
wird und was dabei für eine Spannung abfällt, bzw. wie die Spannung sich
dafür verhält.
Vielleicht hat ja jemand noch ein paar Stichworte zum Googlen, oder
sogar Formeln (mit Quelle) zu genau dieser Problemstellung.
Helpling schrieb:> Ich möchte nur verstehen, wie der Strom mit einem Widerstand begrenzt> wird und was dabei für eine Spannung abfällt, bzw. wie die Spannung sich> dafür verhält.>> Vielleicht hat ja jemand noch ein paar Stichworte zum Googlen, oder> sogar Formeln (mit Quelle) zu genau dieser Problemstellung.
Ok, wenns nur das ist: U=R*I
Wenn dir das nicht reicht, dann musst du dir vorher klarmachen, was
Spannung, Strom und Widerstand überhaupt sind und dafür hab ich dir den
Link gegeben.
Helpling schrieb:> Stichworte zum Googlen
Mit dem ohmschen Gesetz kannst Du für Deinen gewünschten Strom sogar den
Widerstand im voraus berechnen. Die rechnerische Ermittlung des
Widerstandes ist übrigens auch eine sehr interessante Methode.
Helpling schrieb:>> Die Optokoppler auf der Relaiskarte schalten zuverlässig ab 3,3V, doch> durch den Vorwiderstand müsste ich doch einen Spannungsverlust haben,> nicht wahr?
Wenn dein Optokoppler bei 3,3 V schaltet, du 3,3 V zur Verfügung
stellst, Dann ist das eben kein zuverlässiges Schalten mehr!!
Stelle die Spannung fest die dein Optokoppler wirklich hat wenn er
durchgeschaltet ist (bei 7 mA) , den Rest machst du dann mit einem
passendem Widerstand "kaputt".
> Wieso wurde mir dann ein Widerstand zur Strombegrenzung empfohlen?
Weil es das einfachste und sicherste ist.
Kurt
Angenommen dein OK braucht eine Spannung von 2.2V dann bleiben halt noch
1.1 V übrig die dein Widerstand verbraten muss.
R = U/I > 1.1V / 7 mA
Nochwas:
Die Angabe "sicher bei 3.3V durch" sagt wahrscheinlich aus dass dein
Widerstand schon auf der Relaisplatine mit drauf ist, und zwar in Reihe
zum OK.
Das bedeutet dass der OK schon früher durchschaltet (ev bei den 2.2V)
und das auch bei 5V macht.
Da fliesst halt dann ein wenig mehr Strom, das ist ihm aber wohl
ziemlich egal.
.
Mal speziell an die Leute, die mir gerade zum Ohmsche Gesetz geraten
haben:
Ich meinte Infomaterial, bzw. Links zu Formeln etc. ganz speziell für
STROMbegrenzung.
Ich bin kein total Anfänger mehr, mir geht es lediglich darum, ob ich
mit einem Widerstand willkürlich Spannungen, oder auch Ströme begrenzen
kann.
Achso und mir ist noch eine Frage in den Sinn gekommen.
Ist folgender Gedanke überhaupt richtig? :
Wenn ich den Stromfluss einer Spannungsquelle begrenzen möchte, kann ich
einen Widerstand verwenden.
Dazu teile ich die Quellspannung durch den gewünschten Stromfluss (R =
U/I), um den nötigen Widerstandswert zu errechnen.
Helpling schrieb:> Ich bin kein total Anfänger mehr,
Du widersprichst Dir da irgenwie selbst, denn wenn Du das hier noch
fragen musst:
Helpling schrieb:> Ist folgender Gedanke überhaupt richtig? :>> Wenn ich den Stromfluss einer Spannungsquelle begrenzen möchte, kann ich> einen Widerstand verwenden.
musst Du Dir dringend erstmal Grundlagen aneignen! Kein
Hochschul-Spezialwissen, sondern normales Schulwissen: Strom, Spannung,
Widerstand. Und Formeln nützen auch wenig, wenn man die Zusammenhänge
nicht versteht - also, ein bisschen selber denken!
Wenn Du mit Widerständen Ströme oder Spannungen stabil halten, oder
begrenzen möchtest, dann werden zusätzlich aktive Bauelemente benötigt.
Im Anhang ist eine Schaltung die beides kann. Die Spannung wird auf 13,8
Volt stabilisiert (2k und 1k2) und der Strom wird auf 1,5 Ampere
begrenzt (0,82R und mit 100R Trimmer sogar veränderbar).
Helpling schrieb:> Mal speziell an die Leute, die mir gerade zum Ohmsche Gesetz geraten> haben:>> Ich meinte Infomaterial, bzw. Links zu Formeln etc. ganz speziell für> STROMbegrenzung.>> Ich bin kein total Anfänger mehr, mir geht es lediglich darum, ob ich> mit einem Widerstand willkürlich Spannungen, oder auch Ströme begrenzen> kann.
Wenn man das so liest dann ist wirklich der Rat dass du dich mal mit den
Grundlagen beschäftigen solltest das Richtige.
Kurt
Helpling schrieb:> Ich bin kein total Anfänger mehr, mir geht es lediglich darum, ob ich> mit einem Widerstand willkürlich Spannungen, oder auch Ströme begrenzen> kann.
das wurde schon erklärt:
dercr schrieb:> Spannung und Strom sind> nicht unabhängig von einander.
Wenn du das eine beeinflusst, dann beeinflusst du auch das andere.
Helpling schrieb:> Wenn ich den Stromfluss einer Spannungsquelle begrenzen möchte, kann ich> einen Widerstand verwenden.> Dazu teile ich die Quellspannung durch den gewünschten Stromfluss (R => U/I), um den nötigen Widerstandswert zu errechnen.
Ich glaube zu ahnen, worin dein Knoten im Hirn besteht. Du betrachtest
derzeit immer nur einen einzelnen Widerstand. Deine Rechnung wäre
richtig, wenn du den berechneten R zwischen die beiden Klemmen deiner
Quelle schließen würdest und die volle Quellenspannung an R abfallen
würde. Im Normalfall hast du hinter dem R aber noch einen Verbraucher,
und die Quellenspannung teilt sich auf R und den Verbraucher auf.
Wenn du mit der Diskussion hier im Thread weiterkommen willst: male
endlich eine Skizze von einer konkreten Schaltung. An einem konkreten
Beispiel ist die Sache in Null komm Nix erklärt.
