Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfestellung zu Spannungsteiler+Potentiometer


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von Lysandros (lys)


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Hallo zusammen,

ich verwenden Pumpen, die 24V-DC-Spannung benötigen und ein "langsames" 
Steuersignal von 0...5V DC für die Drehzahlregelung benötigen. Da wir 
keine 5V-DC-Quelle haben, verwende ich einen Spannungsteiler um von 24V 
auf 5V zu kommen. Anschließend stelle ich dieses Signal einem 
Potentiometer-Eingang zu Verfügung, so dass ich max. diese Spannung 
erzeugen kann, wenn ich daran drehe. Leider habe ich irgend einen Fehler 
in meine Schaltung, denn die Referenzspannung sinkt auf ca. 0V, wenn ich 
24V draufgebe. Das passiert allerdings nur, wenn ich Potentiometer und 
Spannungsteiler verbinde.
Hat jemand eine Idee?

Vielen Dank


https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/3296.pdf

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Lysandros schrieb:
> Hat jemand eine Idee?

Nimm einen 5V Spannungsregler, um aus den 24V stabile 5V zu machen. 
Welchen Wert hat das Poti?

https://www.reichelt.de/de/de/spannungsregler-fest-4-8--5-2-v-to-220--a-7805-p23443.html

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


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Lysandros schrieb:
> die Referenzspannung sinkt auf ca. 0V, wenn ich 24V draufgebe

Was ist in deinem Schaltplan die Referenzspannung und wo gibst du 24V 
drauf? Zeichne beides ein.

Welchen Innenwiderstand haben die Potis?
Welchen Eingangswiderstand hat die Pumpe?

Diese Werte sind wichtig, denn du hast hier einen "*belasteten* 
Spannungsteiler" den es zu berechnen gilt.

Im Foto sehe ich vier Potis im Schaltplan nur eins. Das ist irreführend, 
korrigiere den Plan. Zeige die Platine von der Rückseite. Vermutlich 
stimmt da noch mehr nicht mit dem Plan überein.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Lysandros schrieb:

> Leider habe ich irgend einen Fehler
> in meine Schaltung, denn die Referenzspannung sinkt auf ca. 0V, wenn ich
> 24V draufgebe. Das passiert allerdings nur, wenn ich Potentiometer und
> Spannungsteiler verbinde.
>
> https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/3296.pdf

Das sind wohl 1K Potis. Natürlich bricht die Spannung dann ein, auf ca. 
0,2V. Hängt natürlich davon ab wo der Schleifer des Potis steht.


Monk schrieb:
> Was ist in deinem Schaltplan die Referenzspannung.

Vermutlich die Spannung am „Ausgang“ des Potis.

> .und wo gibst du 24V drauf?

Das sieht man eigentlich.

: Bearbeitet durch User
von Marcel V. (mavin)


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Lysandros schrieb:
> Das passiert allerdings nur, wenn ich Potentiometer und Spannungsteiler
> verbinde.

Du kannst den Trimmer direkt in den Spannungsteiler mit einbinden. Aber 
denke daran, dass die Eingangsimpedanz von der Pumpensteuerung den 
eingestellten Spannungswert etwas verringert.

von Axel R. (axlr)


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33k und 1k(Poti) parallel sind schonmal irgendwas kleiner 1k (970.5R). 
Bei einem Vorwiderstand von 100k teilen sich dann deine 24V entsprechend 
auf.
24V über dem gesamtwiderstand (101k rund) und „unten“ greifst du dann 
per Dreisatz ca n Hundertstel deine 24 V ab.
((970.5 plus 100.000) durch 970.5) ist irgendwas mit 104.3. 24V durch 
104.3 macht eben 0.23Volt.
24V-5V sind 19V über deinem jetzigen 100k müssen also 19V abfallen, um 
überm Poti 5V maximal zu haben. Da du kein 5K hast (was kopfrechnen 
jetzt einfach machen würde), sondern nur n Fünftel davon, brauchst du 
auch keinen 19K, sondern einen 3.8K vorm Poti. Ich hätte jetzt auch nur 
n 3.9k, würde aber n 3k6 suchen. Sind dann 24V durch (3.600 plus 1.000) 
125mWatt. Das ganze dann 4x, für jedes Poti einen 3k6 als Vorwiderstand.
Oder eben ganz anders mitm 7805, wie oben beschrieben.

von H. H. (hhinz)


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Es sieht so aus, dass der TE gleich vier Motoren steuern will, 
unabhängig voneinander. Da wäre ein 5V Spannungsregler schon eine gute 
Idee.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Jörg R. schrieb:
> Das sind wohl 1K Potis. Natürlich bricht die Spannung dann ein, auf ca.
> 0,2V.

Ja, Berufsschule "belasteter Spannungsteiler". Kann man rechnen, ist 
aber für diese Anwendung sinnlos. Er hat auch noch einen Fehler drin, 
bei vier Potis (250 Ohm) mit 100k davor bleiben gerade noch 50mV.

> Hängt natürlich davon ab wo der Schleifer des Potis steht.

Ohne Last ist das egal.

Einen nach Dir kommt die Lösung, das eben vierfach aufbauen:
Marcel V. schrieb:
> Du kannst den Trimmer direkt in den Spannungsteiler mit einbinden.

Seine Trimmpotis "102" hast Du als 1k identifiziert.

1k macht bei 5Volt 5mA, 19V müssen weg - daraus errechnen sich 3,8 kOhm 
für den oberen Widerstand. Ich hoffe, der TO kann das nachvollziehen, 
Dir muß ich das ja nicht vorrechnen.

Das setzt voraus, dass die Steuereingänge hochohmig sind.

H. H. schrieb:
> Es sieht so aus, dass der TE gleich vier Motoren steuern will,
> unabhängig voneinander. Da wäre ein 5V Spannungsregler schon eine gute
> Idee.

Vier Potis samt eigenem Vorwiderstand sind auch rückwirkungsfrei. 
Hoffentlich sind seine 24V stabil, ansonsten kostet ein 7805 samt zwei 
Kondensatoren ja auch nicht die Welt.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred P. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
> Seine Trimmpotis "102" hast Du als 1k identifiziert.

Ich frage mich ob der TO die Drehzahl der Pumpen tatsächlich mit diesen 
Mehrgangpotis einstellen möchte, dazu noch mit einem Schraubendreher. 
Für seinen Zweck reichen vermutlich „normale“ Potis, dafür die aber mit 
Knopf zum einstellen.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Jörg R. schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> Jörg R. schrieb:
>> Seine Trimmpotis "102" hast Du als 1k identifiziert.
> Ich frage mich ob der TO die Drehzahl der Pumpen tatsächlich mit diesen
> Mehrgangpotis einstellen möchte, dazu noch mit einem Schraubendreher.
> Für seinen Zweck reichen vermutlich „normale“ Potis, dafür die aber mit
> Knopf zum einstellen.

Das habe ich ignoriert, weil es mit dem Problem der nicht verstandenen 
Spannungsteiler nichts zu tun hat.

Das Einstellen dieser 10-Gang-Potis ist schon deshalb doof, weil man 
ständig aus dem Schlitz läuft. Dazu kommt, dass der Hersteller nur eine 
begrenzte Anzahl Betätigungszyklen garantieren wird.

Warten wir ab, ob er sich wieder meldet.

von Lysandros (lys)


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Vielen Dank euch allen für die Inputs!

--Ja, es handelt sich um ein 1-kΩ-Potentiometer
--Wir haben insgesamt 4x davon weil wir 4x Pumpen ansteuern möchten
--Die Eingangsimpedanz für das Steuersignal an der Last ist ca. 40kΩ.
--Ja, es ist eine Fummelei, mit dem Schraubenzieher in den Schlitz zu 
kommen, insbesondere bei Prüfständen mit un-ergonomischen 
Raumverhältnissen^^

Ich begreife langsam die Problematik mit dem belasteten Spannungsteiler. 
Wenn jedoch die Widerstände zu niedrig gewählt werden, dann könnte die 
Wärmedissipation ein Thema werden...
Deshalb bestelle ich jetzt die Spannungsregler von STM. Im Datenblatt 
steht: "Minimum load current for regulation is 5 mA." Hat jemand 
Erfahrung damit?

Beste Grüße

von Nils S. (wall-e)


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Lysandros schrieb:

> Deshalb bestelle ich jetzt die Spannungsregler von STM. Im Datenblatt
> steht: "Minimum load current for regulation is 5 mA." Hat jemand
> Erfahrung damit?
>

Was erwartest du für Erfahrungen hier zu hören?
Wenn im DB steht du sollst mindestens 5mA am Ausgang haben, dann muss 
das auch so sein. Weniger führt unter Umständen zu einem schlechten 
Regelverhalten oder zu Oszillationen.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Lysandros schrieb:
> --Ja, es ist eine Fummelei, mit dem Schraubenzieher in den Schlitz zu
> kommen, insbesondere bei Prüfständen mit un-ergonomischen
> Raumverhältnissen^^

Prüfständen? Ach du meine Güte, das ist was berufliches, keine 
Hobbybastelei? Dann kommst du auf die Idee mit Spannungsteilern?

> Deshalb bestelle ich jetzt die Spannungsregler von STM.

STM stellt nicht nur einen her. Aber egal.

> Im Datenblatt
> steht: "Minimum load current for regulation is 5 mA." Hat jemand
> Erfahrung damit?

Es wird höchste Zeit dass du dir mal anschaust wie groß deine Last auf 
der 5V Seite ist. Daraus ergibt sich

a) Welchen Strom die Spannungsregler liefern müssen, und damit den Typ 
des Spannungsreglers

b) Ob du die Spannungsregler kühlen musst

c) Ob du notfalls einen zusätzlichen Lastwiderstand einbauen solltest 
(je nach vorhandener Last bei 5V 1kOhm oder größer um auf 5mA zu kommen. 
Grundlagen Ohmsches Gesetz)

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Lysandros schrieb:
> Ich begreife langsam die Problematik mit dem belasteten Spannungsteiler.
> Wenn jedoch die Widerstände zu niedrig gewählt werden, dann könnte die
> Wärmedissipation ein Thema werden...

Das wird es auch wenn Du mit (linearem) Spannugnsregler von 2VV auf 5V 
regelst.

In Deinem Beispiel (4 stück 1 K Potis) sind das 25mA, die der 
Spannungsregler bereitstellen muss.
macht also 19V x 25mA Verlustleistung, zzgl dem was der Spannungsregler 
selber benötigt,
somit ca. 0.5W -- ein kleiner Kühlkörper am Regler schadet also nicht 
für ggfs. erhöhte Umgebungstemperatur. Du schreibst ja selber oben 
"beengte Verhältnisse".

> Deshalb bestelle ich jetzt die Spannungsregler von STM. Im Datenblatt
> steht: "Minimum load current for regulation is 5 mA." Hat jemand
> Erfahrung damit?

Ja, läuft millionenfach gut (ich vermute Du nimmst 7805 oder LM317 mit 
Beschaltung).
Da Du mit 25mA belastst, erfüllst Du die "min. load" deutlich -- passt 
also.

von Axel R. (axlr)


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Das wird mit nem 7805 genauso warm, wie mit je vier vorwiderständen. 
Muss ja ;) Einzig die Stabilität der 5V ist besser, vorhersagbarer, 
falls die 24V "brummen" oder "spinnen". Die Kondensatoren nicht 
vergessen!

von Lysandros (lys)


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Hallo nochmals, anbei mein Vorschlag für den Schaltkreis. Wird das so 
funktionieren? Benötige ich unbedingt die Kondensatoren?
Viele Grüße

von Jörg R. (solar77)


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Lysandros schrieb:
> Hallo nochmals, anbei mein Vorschlag für den Schaltkreis.

Mit Kicad o.ä. wäre es professioneller, übersichtlicher und vor allem 
nicht 3Mb groß:-)

> Wird das so funktionieren?

Ja, aber nur wenn Du noch Vin mit Vout am 7805 tauschst.

> Benötige ich unbedingt die Kondensatoren?

Du meinst vermutlich die Kondensatoren für den 7805. Ja, die sollten 
rein, und zwar direkt an den 7805. Und, wie schon in einem anderen 
Kommentar geschrieben, solltest Du dem 7805 einen kleinen 
(Finger)Kühlkörper spendieren.

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (axlr)


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ein 820R und ein 120R in Reihe, statt des Reglers, hätten es auch getan 
(zusammen 940R, statt 950R). Ob man den 1K Potis nicht doch je einen 
eigenen Vorwiderstand spendieren sollte und parallel zu jedem Poti noch 
einen kleinen 47µF Elko packt?
Ansonsten ginge das so, wenn man sich an die Herstellerangaben 
bezugnehmend der Beschaltung des Spannungsreglers hält. Jeder will da 
etwas anderes, je nach Baujahr und Hersteller.

von Marcel V. (mavin)


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Axel R. schrieb:
> ein 820R und ein 120R in Reihe, statt des Reglers, hätten es auch getan

U.U. sogar nur ein einziger 820R / 2 Watt Widerstand. Dann spart man 
sich die komplette Kondensatorbank und die Verlustleistung bleibt mit 
0,5 Watt sowieso immer gleich.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Lysandros schrieb:
> --Die Eingangsimpedanz für das Steuersignal an der Last ist ca. 40kΩ.

Ist gegen das 1k-Poti unkritisch, 1k||40k ergibt 976 Ohm.
Von daher sollte 3k6-1k pro Strang den Zweck erfüllen - wenn die 24V 
sauber sind.

> --Ja, es ist eine Fummelei, mit dem Schraubenzieher in den Schlitz zu
> kommen, insbesondere bei Prüfständen mit un-ergonomischen
> Raumverhältnissen^^

Warum keine richtigen Drehpotis mit Bedienknopf? Auch die gibt es als 
Zehngang, Anhang.

> Ich begreife langsam die Problematik mit dem belasteten Spannungsteiler.

Sicher? Spannungsteiler gehören zum Grundstoff jedes Elektroberufes.

> Wenn jedoch die Widerstände zu niedrig gewählt werden, dann könnte die
> Wärmedissipation ein Thema werden...

Ich benutze ja gerne deutsche Ausdrücke! Die Verlustleistung Deines 
Gebildes kann man rechnen: 24V/4,6k gibt 5,2mA mal 24V = 125mW, 
unkritisch.

Hannes J. schrieb:
> Prüfständen? Ach du meine Güte, das ist was berufliches, keine
> Hobbybastelei? Dann kommst du auf die Idee mit Spannungsteilern?

Dagegen ist grundsätzlich nichts einzuwenden, Elektronikgrundlagen 
gelten unabhängig vom Einsatzzweck.

Hannes J. schrieb:
> Es wird höchste Zeit dass du dir mal anschaust wie groß deine Last auf
> der 5V Seite ist.

Er sagte, dass sein Motoren etwa 40k Eingangswiderstand haben.

Lysandros schrieb:
> Hallo nochmals, anbei mein Vorschlag für den Schaltkreis.

Das Strippenziehergewurstel mit Wagoklemmen meinst Du nicht ernst? Das 
gehört mit kurzen Verbindungen auf Lochraster aufgebaut, suche einen 
Elektroniker, der das kann.

Jörg R. schrieb:
>> Benötige ich unbedingt die Kondensatoren?
> Du meinst vermutlich die Kondensatoren für den 7805. Ja, die sollten
> rein, und zwar direkt an den 7805.

Ersetze sollten durch müssen .

Axel R. schrieb:
> Ob man den 1K Potis nicht doch je einen
> eigenen Vorwiderstand spendieren sollte

Das habe ich schon gestern empfohlen und vorgerechnet!

> und parallel zu jedem Poti noch einen kleinen 47µF Elko packt?

Das macht Sinn.

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