Spannungsteiler mit Z-Diode liefert falsche Spannung? Raspberry Pi GPIO 32V Input mit Zener Diode prüfen?

Für mein Projekt mit dem Raspberrypi wollte ich mittels der GPIO Pins prüfen, ob an meinem externen Gerät eine Spannung anliegt. Nachdem diese jedoch 32V beträgt, und die GPIO Pinks maximal 3,3V vertragen, wollte ich das Problem mit einem Spannungsteiler, 2 Widerständen in Reihe, einem 100k Ohm und einem 10,4k Ohm Widerstand lösen. Dabei fällt an R2 die gewünschte Spannung von ca. 3V ab.

Jedoch besteht nun das Problem darin, dass die externe Spannung schwankungen unterliegt. Um unabhängig von der Spannung prüfen zu können, ob eine Spannung anliegt oder nicht, sollte die Schaltung aus 2 Wiederständen mit jeweils 100k Ohm und einer Z-Diode von 3V gebaut werden. (vgl. Abbildung).

Durch die Zener Diode in Sperrichtung wird sichergestellt, dass immer 3V abfallen, liegt die Spannung unterhalb, sorgt der Parallelgeschaltete Widerstand als "Pulldown" Widerstand für einen sicheren 0V Zustand am Raspberry Pi, bzw. für 1/2 U_ges wenn 3 > U_ges > 0.

So viel zur Theorie. In der Praxis messe ich jedoch an der Diode eine Spannung zwischen 1,8 und 2,2 V, bei einer Eingangsspannung von 12 bis 40V. Die Abweichung sollte durch den parallelen Widerstand hervorgerufen werden, jedoch kann ich mir nicht erklären, weshalb keine Spannung zwischen 2,8 und 3V vorliegt, wie es eigentlich auch die Simulation in https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html zeigte.

Liegt es an falsch gewählten Werten der Widerständen, oder benötige ich eine Zener Diode mit einer höhren Durchbruchsspannung ?

Vielen Dank im Voraus.

Abbildung 1

Bild zum Beitrag
Spannung, Diode, Physik, Schaltung, Widerstand
Wieso bewegen sich Elektronen in Stromkreisen?

Guten Tag, habe eine Frage die hier so ähnlich schonmal gestellt wurde, jedoch habe ich dort keine befriedigende Antwort gefunden bzw. die Antwort im Zweifel einfach nicht richtig verstanden:

https://www.gutefrage.net/frage/erdung-grund-eines-stromkreises-eine-verstaendnisfrage

Es ging in der Frage darum, wieso in einem Stromkreis mit einer Batterie und einem Widerstand kein Strom fließt, wenn man eine Seite des Stromkreisen erdet, da man nach der oft verwendeten Elektro-Hydraulische Analogie eines Stromkreises ja auf der einen Seite einen "Elektronenstau" hat und auf der anderen Seite einen "Elektronenmangel".

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Elektro-Hydraulische_Analogie

Da die Erde ja als neutraler Bezugspunkt angenommen wird müsste es ja also dann sowas wie eine statische Entladung geben wie bei einem Blitz zum Beispiel, da ja ein Potentialunterschied vorläge und der Elektronenstau oder Mangel sich zur Erde hin ausgleicht.

Als Antwort auf diese Frage kam dann heraus, dass die Hydraulische Analogie in diesem Fall versagt, da bis auf die sehr geringen Leitungskapazitäten in so einem Stromkreis das "zusammendrücken" von Ladungen nicht stattfindet und jeder Teil des Stromkreisen nach außen hin elektrisch neutral ist. Außerdem könnte in einem Stromkreis natürlich nur Strom fließen wenn der Kreis geschlossen ist.

So dann jetzt zur eigentlichen Frage: Ein Potentialunterschied ist ja die Ursache für einen Strom, aber was genau ist die Ursache für den Potentialunterschied in einem Stromkreis mit einer Energiequelle bzw wie äußert er sich, wenn es nicht durch eine Elektronenhäufung ist.Oder anders formuliert, was "drückt" dann die Elektronen durch den Stromkreis wenn es nicht die Kraft zwischen ihnen ist. Eventuell das elektrische Feld(was ja eigentlich auch nur die Kraft zwischen Ladungsträgern im Raum darstellt) ? Aber wie baut es sich dann auf ohne Ladungshäufung wie zb. im Kondensator? Oder kann man sich das System wie eine geschlossene Hydraulische Leitung vorstellen, wo die "Flüssigkeit" bis auf die Leitungskapazitäten praktisch nicht komprimierbar ist?

Hoffe jemand Schlaueres kann mir da weiterhelfen oder falsche Annahmen richtig stellen, die zu meiner Verwirrung führen. Freue mich auch über gute Tipps für Lektüre, wo ich diese Infos sonst selber nachlesen kann.

Danke

Strom, Spannung, Elektronen, Stromkreis

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