Wozu braucht man einen Spannungsteiler?
Jedes Lehrbuch bzw. so gut wie jedes Forum schreibt "Wie der Name schon sagt, teilt ein Spannungsteiler die Spannung". Ich verstehe nicht wieso es nicht ausreicht einen einfachen (Vor)Widerstand vor meinem Bauteil zu verwenden, an dem die Spannung abfällt, welche zu viel für mein Bauteil wäre.
9 Antworten
der vorwiderstand und der verbraucher bilden in sich schon einen spannungsteiler. problematisch wäre es, wenn der verbraucher keine konstante oder genau definierte stromaufnahme hat etc...
in den allermeisten fällen werden spannungsteiler verwendet, um den spannungsmessbereich von Messgeräten entsprechend zu erweitern.
lg, Anna
nehmen wir mal an, du willst eine spannung von sagen wir 200 volt mit einem microcontroller messen, der einen analogen eingang 0 - 5 volt hat. dann kannst du mit einem spannungsteiler 50:1 die gemessene spannung von sagen wir 198 volt auf 3,96 Volt reduzieren.
lg, Anna
Leider verstehe ich deine Antwort nicht ganz. Für mich ist das gerade so als würdest du die länge einer Autobahn mit einem Geodreieck bemessen wollen. Der Spannungsteiler ist in dieser Metapher ein Hammer der dir lediglich ein Stück der Straße raus schlägt. Wie hilft dir das Stück Straße bei der Längenmessung weiter?
Doch, es reicht aus, wer behauptet das Gegenteil?
Ein Spannungsteiler besteht einfach aus mind. 2 Elementen.
Somit genügt ein Vorwiderstand, wenn du die Spannung für einen Verbraucher reduzieren willst - Vorwiderstand plus Verbraucher bilden dann schon den Spannungsteiler.
Einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen braucht man nur dann, wenn eigentlich kein Verbraucher angeschlossen ist. Das wäre dann der unbelastete Spannungsteiler.
Wenn du parallel zum "Ausgangswiderstand" noch einen Verbraucher anschliesst, dann ist es ein belasteter Spannungsteiler. Verbraucher plus der parallele Ausgangswiderstand kann man dann rechnerisch ersetzen durch den Wert dieser Parallelschaltung.
Ebenfalls einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen kann man nehmen, wenn die Belastung durch den Verbraucher stark schwankt und man trotzdem die Spannung ein bisschen "stabiler" halten möchte. Allerdings geht das nur in engen Grenzen und ist weder elegant noch effizient.
Du schaltest den Vorwiderstand doch vor den Lastwiderstand, um den Spannungsabfall am Lastwiderstand zu reduzieren.
Das ist bereits ein Spannungsteiler! :-)
Streng genommen ist jede Reihenschaltung aus Widerständen ein Spannungsteiler, da sich die Versorgungssspannung immer auf die einzelnen Widerstände aufteilt.
Ein Spannungsteiler muss nicht zwingend aus zwei Widerständen bestehen. Es können auch 3 oder mehr sein.
Definition eines Spannungsteiler ist ein Verhältnismäßige Aufteilung der Spannung auf zwei (oder mehr) Widerstände. Benutzt Du einen Vorwiderstand, baust Du bereits einen Spannungsteiler. Das Verhältnis dessen ist davon abhängig, wie hoch dein Vorwiderstand ist und wie hoch der Widerstand deines Verbraucher ist.
Hast Du eine Heizwicklung mit 5 Ohm und machst einen Vorwiderstand davor, der auch 5 Ohm hat, halbiert sich die Spannung an deiner Heizwicklung, weil sich die Spannung gleichmäßig auf beide Widerstände aufteilt. Dies macht man bei LED's, Transistoren ect, wo man weiß, wie viel Strom bei Nennspannung fließt, (LED 2V bei 0,02A z.B.) Der Vorwiderstand muss dann so hoch sein, das bei 0,02A die überschüssige Spannung am Vorwiderstand abfällt.
Ein Spannungsteiler ist nichts anderes, wie ein Vorwiderstand mit künstlichem Verbraucher (technisch gesehen)... Hast Du jetzt einen Hochohmigen Eingang, an dem 5V anliegen dürfen, aber 100V Spannung, müssen 95V an dem Vorwiderstand abfallen. Hat der Eingang z.B. 5MOhm, müsste der Vorwiderstand 95MOhm haben. Das ist Grundsätzlich kein Problem. Verändert sich der Widerstand des Eingangs aber durch Temperatur, so erändert sich das Spannungsverhältnis ebenfalls.
Nutzt man jetzt einen Spannungsteiler mit 1kOhm zu 19kOhm (gleiches Verhältnis) hat man an den 1kOhm immernoch 5V und an 19kOhm die 95V. Wenn der Eingang mit 5MOhm jetzt an dem 1kOhm-Widerstand misst, fällt dieser kaum ins Gewicht des Spannungsteiler, aber eine Temperaturänderung des Bauteils und damit ggf veränderte Eingangswiderstand fällt auch nicht ins Gewicht, da der Spannungsteiler dazu wesentlich stabiler bleibt.
Einen Spannungsteiler kann man aber nicht einsetzen, um eine feste Ausgangsspannung zu erziehlen. Wenn man jetzt an den 1kOhm-Widerstand von gerade keinen Eingang mit 5MOhm hat, sondern einen Verbraucher, der vlt nur 100 Ohm hat, dann sind die 100Ohm parallel zum 1kOhm und der Ersatwiderstand der Parallelschaltung ist 90,9Ohm. Dann hat man nur noch knappe 0,5V am Verbraucher und 99,5V am 19kOhm-Widerstand, weil sich das Verhältnis der Widerstandwerte zueinander drastisch ändert.
Ich danke die sehr für deine ausführliche Erklärung und weiß die Mühe zu schätzen!
Leider bleibt meine Frage. Aus deiner Erklärung schlussfolgere, dass es mehr Sinn macht Hochohmige Widerstände zu verwenden, da Temparaturänderungen somit weniger Auswirkung auf meinen Verbraucher haben.
Wieso ich letztendlich aus 2 Widerständen einen Spannungsteiler bauen sollte und nicht einfach einen einfachen 95kOhm(Vor)Widerstand vor mein Bauteil verwende erschließt sich mir nicht. Das Ergebnis bleibt in meinen Augen das selbe.
Aus deiner Erklärung schlussfolgere, dass es mehr Sinn macht Hochohmige Widerstände zu verwenden, da Temparaturänderungen somit weniger Auswirkung auf meinen Verbraucher haben.
Anders herum. Bei einem rel niederohmigen Spannungsteiler sind Abweichungen durch die Temperatur des hochohmigen EIngang der Elektronik unbedeutender. Überlege mal, bei 5MOhm ändert sich der Eingang um 5%. das sind 250kOhm unterschied + oder -... Bei dem oben erwähnten Teiler also 95MOhm zu 4,75MOhm oder 5,25MOhm. Somit hast DU bei 100V dann im Extremfall 4,76V oder 5,23V.
Bei dem Spannungsteiler hast Du ohne Abweichung genau 19kOhm zu 0,99980004kOhm (Parallelschaltung von 5MOhm zu den 1kOhm) Wenn jetzt der Elektronikeingang um 5% abweicht, bleibt der Widerstand bei 0,99975466kOhm bzw 0,99980103kOhm. Es ändert sich erst ab der 4. Kommastelle. Somit fällt die Temperaturänderung im Messergebnis fast nicht auf, weil die Spannung am Eingang trotz der Änderung sich nicht wirklich ändert.
Macht Absolut als Spannung am Eingang mind 4,99883463 bis max 4,99905491V (Jeweils mit -5% und +5% Abweichung der 5MOhm wie oben mit dem 95MOhm-Widerstand auch berechnet)
Ergänzung noch, was ich ganz vergessen hatte, aber andere schon angesprochen haben. Halbleiter haben keinen festen Widerstand, sondern eine Widerstandskennlinie. Sie verhalten sich also bei unterschiedlich hohen Strömen nicht Linear, wie ein Widerstand, sondern dynamisch. Eine Halbleiterstrecke (Diode, Eingang eines Transistor ect) haben eine Schwellspannung. Bis dahin sind sie hochohmig und leiten nicht. Danach werden sie leitend. Ab dann verhält sich aber die Halbleiterstrecke nicht wie ein herkömlicher Widerstand. So fängt die Diode beca 0,65-0,7V an leitend zu werden. Je häher jetzt der Strom wird, von paar mA bis hin zu paar Ampere, ändert sich aber die Spannung nur um einige mV. Also bis vlt 0,8-0,9V...
Es gibt viele Anwendungsfälle, wo man nicht mit einem Vorwiderstand zurecht kommt. Temperaturmessung mit Differenzverstärker zum Beispiel.
Das sind viele neue Fachbegriffe die ich erstmal Nachschlagen muss. Danke trozdem nochmal für deine Antwort. Ich werde es recherchieren um deine Antwort besser zu verstehen und mich anschließend nochmal melden.
Dein Gedanke ist das du einen Verbraucher anschliesst, dem ist in aller Regel nicht so.
Der Spannungsteiler ist ein Element innerhalb einer dynamischen elektronischen Schaltung und hier bietet er deutlich bessere Kontroll und Regelmöglichkeiten als der Vorwiderstand.
Danke für deine schnelle Antwort. Kannst du mir mit einem (möglichst einfachen) Beispiel deine Antwort verständlicher machen?
Ein einfaches Beispiel fällt mir nicht ein, wenn der Kaffee wirkt denke ich noch einmal darüber nach!
Auch hier Danke für deine Antwort. Kannst du mir mit einem (möglichst einfachen) Beispiel deine Antwort verständlicher machen?