Pages: [1]   Go Down
Author Topic: Widerstände/Poti's für DAUs  (Read 540 times)
0 Members and 1 Guest are viewing this topic.
Offline Offline
Full Member
***
Karma: 0
Posts: 116
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hallo,

ich möchte mich, auch bedingt durch ein kleines anstehendes Projekt, ein wenig mehr mit der theoretischen Materie von Widerständen und Poti's befassen.
Dabei habe ich auch fleißig div. Fachartikel bemüht - bedingt durch fehlende Beispiele in der Nutzung kriege ich da aber keine Assoziation hin..

Widerstand
Jedes Bauteil, durch das Strom/Spannung fließt, hat einen Widerstand. Der lässt sich durch R=U/I berechnen.
Wenn ich z.B. eine LED mit 3 V und 10 mA an eine Stromquelle von 5V anschließen möchte, muss ich die Differenz in Volt in die obige Gleichung einsetzen (Richtig?). Sprich, 5V-3V = 2V; R = 2 / 0,010 A = 200; ich müsste der LED einen 200 Ohm-Widerstand (oder das, was dem am nächsten kommt) voranschalten, damit sie mir nicht durchbrennt.
Einfach ausgedrückt begrenzt der Widerstand also die Spannung (?), die durch ihn hindurch fließt. Je höher der Widerstand, desto geringer die Spannung, die durch ihn fließen kann?

Nun kann ich einen Widerstand doch auch nutzen, um ein Bauteil vor "Spannungsspitzen" zu schützen - oder habe ich da etwas falsch verstanden?
Wäre es dann richtig, z.B. wenn an einer 3,3V Versorgung eine 3,3V LED mit 20 mA hängt, einen Widerstand von 165 Ohm zu hängen (R = 3,3 / 0,02)

Poti's
So wie ich das verstanden habe, ist ein Poti lediglich ein variabler Widerstand. Je nachdem, wie weit der Poti gedreht wird, erhöht (oder vermindert) sich der Widerstand. Am mittleren PIN, kann man also, je nachdem wie hoch der Poti gedreht ist, eine Spannung abnehmen, die sich zwischen 0V und der angelegten Versorgungsspannung bewegt.
Was gibt aber nun der Widerstand des Poti's an? Dass, wenn z.B. ein 10k Poti auf 0 gestellt ist, einen Widerstand von 10k darstellt - und sich der Widerstand auf 0 vermindert, wenn ich den Poti auf "voll" aufdrehe?
Vermutlich gibt es dann auch Potis mit variablen Anfangs- und Endwiderständen; also quasi 0-Stellung Poti = 1k Widerstand, Anschlag-Stellung 10k Widerstand?

Logged

Germany
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 46
Posts: 2310
Arduino rocks
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Das erste Zauberwort heißt Reihenschaltung, denn eine LED und der entsprechende Vorwiderstand werden in Reihe geschaltet. Die Stromstärke in der Reihenschaltung ist immer gleich, jedoch fallen an den Bauelementen unterschiedliche Spannungen ab, die in der Summe die Versorgungsspannung ergeben.

Also gilt: Iges = ILED = IR  (Gesamtstrom(stärke) gleich LED-Strom gleich Strom durch den Widerstand)
Und: Uges = ULED + UR (Versorgungsspannung gleich LED-Spannung plus Spannung am Vorwiderstand)

Nächstes Zauberwort: Ohmsches Gesetz R = U / I

Würfelt man das hübsch zusammen, erhält man für die Berechnung des Vorwiderstandes R (ich nenne ihn mal analog der verwendeten Symbolik RR) nämlich folgendes:

RR = (Uges-ULED)/Iges

Zum Poti: Ein Poti ist oftmals mehr als nur ein veränderbarer Widerstand. Drittes Zauberwort: Spannungsteiler. smiley-wink An den äußeren Anschlüssen liegen Versorgungsspannung und Masse an, der Mittelabgriff ergibt dann eine Spannung entsprechend des Verhältnissesder Teilwiderstände rechts und links des Abgriffs. Denn das ist auch nichts weiter als eine Reihenschaltung (siehe Zauberwort Nr. 1) zweier Widerstände, die dem Ohmschen Gesetz (siehe Zauberwort Nr. 2) unterliegen.

Logged

Mein Arduino-Blog: http://www.sth77.de/ - letzte Einträge: Teensy 3.0 - Teensyduino unter Window 7 - Teensyduino unter Windows 8

Forum Moderator
BZ (I)
Offline Offline
Brattain Member
*****
Karma: 251
Posts: 21270
+39 349 2158303
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

DAU dümmster angenommener user?? Das ist schwierig. Mich überraschen immer wieder Leute und ich muß erkennen daß meine Phantasie ziemlich begrenzt ist. smiley-wink smiley-wink smiley-wink
Das was Du fragst ist nicht weiter schlimm.

Einfach ausgedrückt begrenzt der Widerstand also die Spannung (?), die durch ihn hindurch fließt. Je höher der Widerstand, desto geringer die Spannung, die durch ihn fließen kann?
Das ist der Strom, nicht die Spannung. ansonsten richtig.

Quote
Nun kann ich einen Widerstand doch auch nutzen, um ein Bauteil vor "Spannungsspitzen" zu schützen - oder habe ich da etwas falsch verstanden?
Wäre es dann richtig, z.B. wenn an einer 3,3V Versorgung eine 3,3V LED mit 20 mA hängt, einen Widerstand von 165 Ohm zu hängen (R = 3,3 / 0,02)
Nein.
Allgemein gesagt: Der Spannungsabfall am Vorwiderstand ist stromabhängig. Da bei elektronischen Schaltungen der Strom von dem abhängt, was die Schaltung gerade macht, ist auch der Spannungsabfall nicht konstant und darum nicht zu gebrauchen um die Spannung auf einen bestimmten Wert zu bringen.

Bezüglich LED: das geht da die LED ein einzelnes Bauteil ist ist es beherrschbar. Es hat eine U/I Kennlinie die ähnlich einer Diodenkennlinie ist. Zu einem bestimmten Strom gibt es eine bestimmte Spannung. Damit der Vorwiderstand den Strom begrenzt, braucht er einen Spannungsabfall. Wenn Du eine 3,3V LED an eine 3,3V Spannungsversorgung anschließt dann bleibt nichts für den Widrstand. Mit einem 165 Ohm Widerstand wird die LED viel weniger als 3,3V abbekommen. Ich kann das nicht vorhersagen. Das könnte man am einfachsten ausmessen. Die 3,3V LED an die 3,3V Spannungsversorgung ohne Vorwiderstand anschließen ist eine schlechte Idee. Die Vorwertsspannung der LED haben eine Streuung von einigen zehntel Volt. Daraus ergibt sich daß bei 3,4V und einer 3,2V LED ein großer Strom fließt. ICh kann keine genauen Werte geben aber es kann ruhig auch mehr als 40mA sein. Das macht auf die Dauer die LED kaputt. 

Quote
Poti's
So wie ich das verstanden habe, ist ein Poti lediglich ein variabler Widerstand. Je nachdem, wie weit der Poti gedreht wird, erhöht (oder vermindert) sich der Widerstand. Am mittleren PIN, kann man also, je nachdem wie hoch der Poti gedreht ist, eine Spannung abnehmen, die sich zwischen 0V und der angelegten Versorgungsspannung bewegt.
Was gibt aber nun der Widerstand des Poti's an? Dass, wenn z.B. ein 10k Poti auf 0 gestellt ist, einen Widerstand von 10k darstellt - und sich der Widerstand auf 0 vermindert, wenn ich den Poti auf "voll" aufdrehe?
Vermutlich gibt es dann auch Potis mit variablen Anfangs- und Endwiderständen; also quasi 0-Stellung Poti = 1k Widerstand, Anschlag-Stellung 10k Widerstand?
Die Potentiometer gehen immer von null bis Maximalwert. Es gibt sie mit einer linearen Charakteristik oder einer logaritmischen. (R proportional zu Winkel oder R logaritmisch zu Winkel) Es gibt sie als Drehpotis und Schiebepotis.
Reden wir jetzt von linaren Drehpoti:
Wenn Du Den Potetiometer als Spannugsteiler verwendest schaltest Du zB die beiden Endkontakte auf Masse und 5V. Am Schleifkontakt bekommst Du eine Spannung die proportional zur Winkelposition des Schleifkontakts ist weil Du Rgesamt in R1 (Anteil unterhalb des Schleifkontakts) und R2 (Anteil oberhalb des Schleifkontakts) teilst.
U schleifkontakt = U ges * R2 / Rges ( gegen Masse gemessen)
Wenn Du jetzt eine Last am Schleifkontakt anschließt, nennen wir sie R3, dann schließt Du diese an R2 paralell. Das verzerrt den Spannungsteiler da der Spannungsteiler jetzt R1 mit (R2 paralell R3) ist. 2 Widerstände paralell sind immer kleiner als die beiden einzelnen Widerstände. Dadurch ist die Spannung am Schleifkontakt kleiner als ohne Last. Je größer der Strom durch R1und R2 gengenüber dem Strom änderung durch R3 ist desto stabieler ist die Spannung am Schleifkontakt.
Siehe http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0201111.htm belasteter Spannungsteiler.

Grüße Uwe
Logged

Offline Offline
Full Member
***
Karma: 0
Posts: 116
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hai Uwe,

ja, fast richtig.. "Dümmster anzunehmender User" smiley
Vielen Dank für deine Ausführungen; bis auf die Sache mit den Berechnungen für den linearen Poti waren Sie auch sehr hilfreich smiley Ich stelle nur fest, dass mir für die ganzen Formeln die Praxis fehlt. Aber gut; ich vermute, mit steigenden Anforderungen durch Projekte muss ich mir diese Punkte eben peu a peu erarbeiten, wenn es soweit ist smiley

Edit: Nochmal bzgl. der LED. Man sollte also, in jedem Fall, vor eine LED einen Vorwiderstand hängen, da selbst die kleinsten Spannungsschwankungen die LED zum durchbruzzeln (oder zumindest schaden) bringen können. Aber, nochmal zu dem Beispiel mit der LED von 3,2V und der Spannungsversorgung von 3,4V: Was mach' ich dann?
Schalte ich einen 10 Ohm Widerstand davor?! Auch kann es doch sein, dass die Spannungsversorgung bei 3,3V stabil läuft - manchmal aber durch XYZ auf 3,4 oder 3,5V steigt.
Was schalte ich also vor eine 3,3V LED, wenn ich sie an eine 3,3V Stromversorgung hänge?
« Last Edit: May 30, 2012, 01:30:59 pm by neovanmatix » Logged

Forum Moderator
BZ (I)
Offline Offline
Brattain Member
*****
Karma: 251
Posts: 21270
+39 349 2158303
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

"Dümmster anzunehmender User" ist immernoch abhängig von der persönlichen Erfahrung bzw Fantasie.  smiley-wink smiley-wink smiley-wink smiley-wink

Bei kleinem Spannungsunterschied zwischen Spannungsversorgung und LED Spannung ist es schwierig. Wenn die Versorgungspannung absolut konstant ist kannst Du auch kleine Widertände verwenden (kleiner als 10 Ohm) Wenn die Versorgungspannung etwas unstabil ist ist der Strom umso mehr.
Die Lösung ist nur:
a) Höhere Versorgungsspannung
b) andere Farbe des LED damit Du eine kleinere LED-Spannung hast. Die LED-Spannung geht von 1,6V (rot) bist 4,2V (blau) und ist abhängig vom Halbleitermaterial mit dem die LED gebaut werden, (wovon wiederum die Farbe abhängt).

Quote
Was schalte ich also vor eine 3,3V LED, wenn ich sie an eine 3,3V Stromversorgung hänge?
Das geht nicht. Benutze eine andere LED-Farbe.

http://www.elektronik-kompendium.de ist eine gute Seite zum lernen.

Grüße Uwe
« Last Edit: May 30, 2012, 01:56:52 pm by uwefed » Logged

Pages: [1]   Go Up
Jump to: