[Anfänger] Potentiometer 0 Ohm Widerstand aber kein Kurzschluss?

Hallo Leute,

Bin ganz frisch in der Elektrik. Habe lediglich Erfahrung in der Softwareentwicklung unter C#, C++, Java & Rust.

Aber ich finde es sau spannend und will unbedingt mehr lernen. Daher auch direkt meine erste Frage.
Ich habe in Projekt 5 einen Servo-Motor mit einem Potentiometer gesteuert.

Der Potentio lässt über A0 analoge 10Bit Werte auslesen somit 0 bis 1023. Wenn ich den Potentio auf seinen maximalen Widerstand einstelle liegen ja komplett 5 Volt an diesem Widerstand an. Also lese ich bei A0 = 1023.

Wenn ich jedoch den Potentio auf den 0 Widerstand setze...ja dann liegen 0 Volt an. Das heisst aber doch auch das kein Widerstand im Kreis sind. Führt sowas nicht zum Kurzschluss?

Danke für die Hilfe und sorry für die dumme Frage.

gruß Charlie!

Falke88:
Ich habe in Projekt 5 einen Servo-Motor mit einem Potentiometer gesteuert.

Was ist "Projekt 5"? Ich kenne "Nummer 5 lebt". :slight_smile:

Falke88:
Wenn ich jedoch den Potentio auf den 0 Widerstand setze...ja dann liegen 0 Volt an. Das heisst aber doch auch das kein Widerstand im Kreis sind. Führt sowas nicht zum Kurzschluss?

Ein Poti hat drei Anschlüsse, zwei liegen am Widerstand, da ist +5V und GND angeschlossen, der dritte ist der Schleifer, der ist an A0 angeschlossen. Wenn Du am Poti drehst, bewegt sich der Schleifer zwischen +5V und GND.

Wenn es bei "Projekt 5" anders sein sollte, müßtest Du es sagen.

Falke88:
Wenn ich jedoch den Potentio auf den 0 Widerstand setze...ja dann liegen 0 Volt an. Das heisst aber doch auch das kein Widerstand im Kreis sind. Führt sowas nicht zum Kurzschluss?

An einem INPUT Pin entsteht kein Kurzschluss, weil ein Input-Pin immer HOCHOHMIG ist. Einen Input kannst Du Dir vorstellen als wenn da vorneweg ein kleiner Kondensator angeschlossen ist: Den Kondensator kannst Du zwar mit einer Gleichspannung bis auf einen bestimmten Spannungswert "aufladen", aber er leitet keinen Gleichstrom hindurch.

Anders wäre es, wenn Du den Pin auf OUTPUT schaltest, dann wird der Pin NIEDEROHMIG und es kann entweder Strom heraus- oder hineinfließen. Und das ist nur bis zu einem Wert von ca. 20 mA zulässig.

Wenn Du von der Softwareentwicklung auf dem PC kommst, dann kennst Du es bestimmt so: Du kannst den größten Scheiß programmieren, aber das einzige was dabei passiert ist, dass das Programm nicht funktioniert. Kaputtgehen kann im PC dadurch praktisch nichts.

Das ist auf dem Arduino komplett anders: Wenn Du beispielsweise den A0-Pin nicht mit analogRead(A0) als INPUT nutzt, sondern Du bei angeschlossenem Potentiometer mit 'pinMode(A0,OUTPUT)' den Pin auf OUTPUT setzt, also niederohmig machst, dann kann es für den Atmega auf dem Controllerboard kritisch werden: Je nachdem wie das Poti steht und ob der Output HIGH oder LOW gesetzt ist, können entsprechend dem Ohmschen Gesetz bei entsprechend niedrigem Widerstandswert erhebliche Ströme fließen, die zur Überhitzung und Zerstörung des Mikrocontrollers führen können. Also: Bei gleicher äußerer Beschaltung kann das eine Programm korrekt funktionieren. Und ein anderes Programm mit anderem Programmcode kann entweder die angeschlossene Hardware oder das Controller-Board selbst beschädigen/zerstören.

"Gefährlich" ist es dabei insbesondere, wenn "der falsche Pin auf OUTPUT" und dabei auf den falschen Pegel gesetzt ist, so dass der "Kurzschluss" entsteht.

Also wenn Du mit verschiedener angeschlossener Hardware und verschiedenen Sketchen experimentierst: Immer schön aufpassen. Am besten immer nach dem Abbau einer alten Schaltung und vor dem Aufbau einer neuen Hardwareschaltung als erstes den "BareMinimum" Sketch auf den Controller aufspielen. Oder den Blink-Sketch, wenn es bei der verwendeten Hardwareschaltung problemlos ist, Pin-13 als Output gesetzt zu haben. Nicht, dass aus Versehen der "alte Sketch" auf dem Board noch OUTPUTs so gesetzt hat, dass mit dem Anschließen neuer Hardware ein zerstörerischer Kurzschluss entsteht.

Als Mittel der Wahl gegen solche Ängste wurde der Angstwiderstand erfunden. Ein paar Hundert Ohm zwischen Schleifer und Analogpin. Das verhindert Raucherscheinungen bei falscher Programmierung.

Danke für die Infowelle!

Ich versuche mal wiederzugeben was ich soweit verstanden haben. Ich schreibe bewusst so als wüsste ich wovon ich rede und markiere nicht jeden Satz als Frage. Bitte korrigiert mich sobald ich Schwachsinn erzähle :wink:

Der Pontentiometer ist also eigentlich ein konstanter Widerstand. Von +5V bis GND hält er seinen maximalen Widerstand von 10k OHM (laut Aufschrift auf dem Pontentio). Unabhängig davon wie der Schleifer eingestellt ist. Der Schleifer in der Mitte kann nun eine variable Mess-Spanne von GND bis zu +5V also von den 0V bis zu den 5V vor dem Widerstand ausmessen. Das tut er in dem er je nach Drehung näher am GND Pin oder näher am +5V Pin des Potentio's liegt. Diese Werte werden über den Schleifer-Pin zum Input definierten Pin geliefert.

Ein Input definierter Pin ist immer hochohmig. Warum? Damit eine Spannung anliegen kann und somit ausgelesen werden kann. Wäre sie niederohmig würde der Strom einfach durchfließen ohne anliegende Spannung und daraus kann man nichts lesen.

Ein Output definierter Pin ist immer niederohmig. Denn aus dem Board gesendete Werte dürfen nicht durch einen Widerstand am Output-Pin geschwächt werden. Da in einem Kreislauf aber IMMER ein Widerstand vorhanden sein muss, muss auch der Output-Pin zumindest niederohmig sein. Jedoch wurde dieser Ohm-Wert bei den Output-Werten berücksichtigt und diese mit dem niederohm-Wert dementsprechend kalibriert.

Der letzte Absatz ist bedenklich......
Das mit "berücksichtigt und "kalibriert", habe ich nicht verstanden.

Außerdem gibts ja noch den "Open Collector" Betrieb bei den meisten µC Ausgängen. Und der ist halt ab und an mal hochohmig .... oder niederohmig.

Ok dann lösche ich den letzten Absatz erstmal. Ob und wie er den Widerstand mit einbezieht. Mit den restlichen Aussagen liege ich aber überwiegend richtig?

Charlie

hi,

laß ruhig stehen. sonst versteht man den zusammenhang in den folgenden antworten nimmer...

gruß stefan

Achso! Ha, nein ich meinte ich lösch' es aus meinen Hirn :smiley:

Die Sache, die jurs im letzten Absatz beschreibt und combies "Angstwiderstand" sollten im ersten Kapitel jeden Buches stehen!!!

Falke88:
Ok dann lösche ich den letzten Absatz erstmal.

Stattdessen kannst Du den Text durchstreichen. Dann versteht man die Reaktionen, weiß aber, daß er als falsch erachtet wurde. Markieren und auf S klicken.

Der ideale Ausgang wird mit GND oder +5V verbunden. Der reale tut dies über Halbleiter, die einen niedrigen Widerstand haben und im Strom begrenzt sind. Manche µC und IC haben, wie schon erwähnt, "Open Collector" Ausgänge, die nur gegen GND niederohmig schalten, +5V macht dann ein externer Pullup-Widerstand.

Auch ja: Pullup! Weil ich faul bin, benutze ich "INPUT_PULLUP" beim Arduino. Damit wird ein Eingang mit einem internen Pullup-Widerstand (> 10 kOhm) auf +5V gezogen, besonders praktisch bei Tastern.


Ein Bild sagt mehr als Worte. Das ist ein LeistungsPoti. Der Widerstand ist als Draht aufgewickelt und der Schleifer greift eine bestimmten Punkt ab. So wie wir den Poti benutzen ist der Widerstand zwischen 0 und 5V und entlang des Drates fällt langsam die Spannung ab. Das kann errechnet werden indem man den Strom durch den Widerstand berechnet : I = 5V/10kOhm (bei Deinem Poti) Die Spannung am Schleifer ist dann proportional zu Widerstand zwischen Schleifer und 0V Anschluß.

Es gibt lineare und logaritmische Poti. Bei linearen ändert sich der Widerstand linear mit dem Drehwinkel, bei logaritmischen logaritmisch. Logaritmische benutzt man bei Audioverstärkern da der Lautstärkeeindruck des Ohres nicht linear mit der Ausgangsleistung des Verstäkers ist sondern logaritmisch.

Eingänge von Schaltungen sollen immer so hochohmig wie möglich sein, um die Meßspannung nicht zu belasten (Strom ziehen) und somit nicht zu verfälschen.
Digitale Eingänge des Arduino ziehen ca 1µA.
Analoge Eingänge während der Meßwerterfassung ca 500µA entspricht ca 10kOhm innenwiderstand (Sample and Hold; es wird für kurze Zeit ein interner Kondensator geladen und der Analog-Digitalwandler mißt diese Spannung die währen der gesamten notwendigen Meßzeit konstant bleibt) Die Zu messende Schaltung / Spannung muß den für die Ladung des Kondensators notwendigen Strom aufbringen können, da ansonsten der Kondensator nicht auf die Zu messende Spannung aufgeladen werden kann. Ein 0,1µ F kondensator zwischen Analogeingang und Masse kann da helfen. Bei sich schnell ändernden Signalen muß auch schon mal ein Operationsverstärker verwendet weden der den nötigen Strom aufbringt.

Schau Dir mal einen belasteten Spannungsteiler an: Spannungsteiler - belastet und unbelastet Rechner dB Anpassung Berechnung berechnen Schaltung Daempfung Daempfungsglied Daempfungsfaktor Volt Potentiometer Impedanz Spannungsteilerschaltung Spannungsabfall Spannung Anpassung Spannungsdaempfer Attenuator - sengpielaudio Sengpiel Berlin Setze mal für U 5V ein und für R1 und R2 1kOhm. Dann spiele mal mit RL zwischen 100000 Ohm und 100 Ohm herum.

Ein Ausgang schaltet eine Spannung auf den Ausgang. Bei HIGH wird der Ausgang über einen Transistor auf +5V (Versorgungsspannung) geschaltet, bei LOW wird auf 0V (Masse). Dieser Transistor hat einen Innenwiderstand und einen max zulässigen Strom / Leistung die er verträgt bevor er zu heiß wird und kaputtgeht. Der Innenwiderstand begrenzt den Strom. Darauf darf man aber nicht bauen. Mann muß immer extern den Strom begrenzen oder sicherstellen daß der Verbraucher nicht zuviel Strom zieht. Bei einem LED macht man das zB mit einem Vorwiderstand. Wenn die angeschlossene Schaltung (zB ein Lämpchen oder viele LED) mehr Strom brauchen als ein Ausgang des Arduino geben kann nimmt man einen Transistor um diesen Strom zu vergrößern.

Wie gesagt gibt es auch Ausgänge die die Leitung nur nach 0V schalten (open Collektor oder Open Drain). Als Beispiel sei die I2C Schnittstelle genannt. Einen HIGH-Zustand erhält man indem man einen Widerstand zwischen Ausgang und 5V schaltet. Ist der Ausgang nicht aktiv so gibt der Widerstand den HIGH-Pegel. Ein Open Collektor/Drain haben auch den Vorteil daß die Spannung der Eingangsschaltung frei wählbar ist. Bei Arduino zwar nur bis zur Versorgungsspannung; bei anderen Schaltungen viel mehr.

Viele Grüße Uwe

Tolle Erklärungen! Natürlich habe ich nicht alles 100% verstanden. Beschäftige mich aber auch erst seit 3 Tagen damit :wink:

Ich verstehe das ein Vorwiderstand nötig ist damit eine LED nicht wegfliegt. Also nehme ich bei 5V einen 220 Ohm Widerstand und lege den vor die Anode der LED. Die LED brauch ca. 20-25 mA meine ich gelesen zu haben.

Bei einem der Starter Kit Projekte habe ich aber einen 220 Ohm Widerstand NACH der Kathode anbringen müssen. Jedoch kam der Saft diesmal aus Pin 4 des Arduino Uno. Nach den Infos von euch schätze ich, dass als Vorwiderstand die niederohmigkeit des Pin 4 Output dient. Aber wieso brauche ich zu GND hin einen 220 Ohm Widerstand?

Soweit ich weiss nimmt bei Reihenschaltung die Stromstärke nach jedem Verbraucher oder Widerstand ab. Somit müsste der Vorwiderstand der niederohmigkeit des Output Pin die Stärke auf 20 mA drosseln. Der Widerstand der LED selber drosselt die Stärke danach ja wiederum erneut...und für wen wird die Stärke denn dann vom 220 Ohm Widerstand kurz vor GND gedrosselt?

Ich bin mir mal schwer sicher das ich irgendwas falsch verstehe. An einem Tag sage ich "Aha!" aber am nächsten Tag passt die "Aha!" Theorie schon wieder nicht mehr :smiley:

Eletrik ist ähnlich deprimierend wie programmieren aber genauso schön wenn man es löst :smiley:

Soweit ich weiss nimmt bei Reihenschaltung die Stromstärke nach jedem Verbraucher oder Widerstand ab. Somit müsste der Vorwiderstand der niederohmigkeit des Output Pin die Stärke auf 20 mA drosseln. Der Widerstand der LED selber drosselt die Stärke danach ja wiederum erneut...und für wen wird die Stärke denn dann vom 220 Ohm Widerstand kurz vor GND gedrosselt?

Nein!
In einer Reihenschaltung fließt an allen Punkten der gleiche Strom.

und dieser Strom wird aus allen im Kreis vorhanden Widerstände errechnet?

ergo -> Strom im Kreis = 5V (Spannung der Quelle) / Summe aller Widerstände

?

Genau so ist das. Merke: I = U/R

Dir sei ans Herz gelegt: Elektronik Kompendium
Und im Speziellen: Reihenschaltung

Falke88:
Die LED brauch ca. 20-25 mA meine ich gelesen zu haben.

Eher 10-20mA je nach gewünschter Helligkeit. 20mA ist so der Standardwert für 5mm LEDs, aber bei manchen kann das zu hell sein.

Der Vorwiderstand ist nötig weil der Widerstand der LED in Durchflussrichtung gegen Null geht

Es ist egal ob der Vorwiderstand vor oder nach der LED geschaltet ist. Hauptsache in Reihe.

Der Strom Durch einenVerbraucher errechnet sich aus dem Widerstand des Verbrauchers aber nicht aus dem Innenwiderstand des Ausgangs/Stromquelle.
Bei einer LED hat men einen Spannungsabfall in funktion des Stromes und der Farbe. Dieser beträgt bei 20mA je nach Farbe zwischen 1,4 und 4V. Der Vorwiderstand erreechent sich aus Versorgungsspannung minus Spannungsabfall an der LED gebrochen durch gewollten Strom.

Grüße Uwe

Serenifly:
Der Vorwiderstand ist nötig weil der Widerstand der LED in Durchflussrichtung gegen Null geht

Das stimmt so nicht.

Die LED hat eine Diodenkennlinie siehe http://www.nullohm.de/berichte/gifs/led_kennlinie.jpg

zB hat eine Rote LED bei 20mA einen Spannungsabfall von ca 1,6V das bedeutet sie hat einen Widerstand von 80 Ohm. Nur bleibt dieser Widerstand bei verschiedenen Spannungen nicht gleich sondern nimmt mit höherer Spannung ab, da die Diodenkennlinie keine Gerade ist. Wenn ich eine rot LED ohne Vorwiderstand mit 2V versorge ist der risultierende Strom nicht wie aus dem Ohmschen Gesetz mit 80 Ohm als Ersatzwiderstand der LED 25mA sondern ein Vielfaches davon, weil eben der Ersatzwiderstand sich in Funktion der Spannung ändert. Außerdem ist die Diodenkennlinie sehr Steil; eine kleinen Spannungsänderung hat eine große Stromänderung zur folge.
Grüße Uwe

Hallo,

kürzt das doch ab. Die gezeigte Kennlinienaufnahme ist auch nicht gerade passend. Halbleiter haben nun einmal ihre Eigenarten. LEDs haben keine eigene Strombegrenzung im Vergleich zur Glühlampe. Ob der tatsächliche Eigenwiderstand nun 0 oder 2 Ohm beträgt ist auch egal. Nützt einem eh nix. Ohne Strom begrenzenden Widerstand geht die LED in die ewigen Jagdgründe. :slight_smile: