Mit Widerst{CBM-F}nden lassen sich auf einfache Weise alle m{CBM-C}glichen Spannungen zwischen null und der Betriebsspannung erzeugen. Was aber optimal f{CBM-X}r den Kleinsignalbereich ist, kann f{CBM-X}r die Leistungselektronik von {SHIFT--}bel sein.
Das Programm Spannungsteiler dient der Ermittlung von Vorwiderstand und Poti bei ver{CBM-F}nderbarer Spannung am Ausgang und bei einer bestimmten Last. Nach dem Start gelangen Sie in das Hauptmen{CBM-X}. Hier m{CBM-X}ssen Sie w{CBM-F}hlen zwischen einstellbarem und belastetem Spannungsteiler.
Nach der Auswahl bekommen Sie das Schaltbild der gew{CBM-X}nschten Aufgabe angezeigt, au{CBM-V}erdem gibt Ihnen das Programm eine Beispielaufgabe, an der Sie sich orientieren k{CBM-C}nnen.
Mit der Taste W k{CBM-C}nnen Sie nun in die Eingabe gehen. Im Fall des einstellbaren Spannungsteilers m{CBM-X}ssen Sie folgende Angaben machen:
- Eingangsspannung
- Maxim. und minim. Ausgangsspannung
- Lastwiderstand
Sind Ihre Angaben fehlerhaft, weist Sie das Programm mit der Meldung "Technisch nicht m{CBM-C}glich" darauf hin. In diesem Fall wiederholen Sie die Eingabe. Ansonsten bekommen Sie das Ergebnis der Berechnung mitgeteilt.
Wichtig f{CBM-X}r Elektronikanf{CBM-F}nger
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W{CBM-F}hlen Sie im Hauptmen{CBM-X} den "Belasteten Spannungsteiler", m{CBM-X}ssen Sie folgende Werte eingeben:
- Die beiden Teilwiderst{CBM-F}nde
- Den Lastwiderstand
- Die Gesamtspannung
Auch hier erfolgt im Fall einer Falscheingabe eine Fehlermeldung.
Mit dem Ohmschen Gesetz R=U/I l{CBM-F}{CBM-V}t sich viel N{CBM-X}tzliches in der Elektronik berechnen. Unsinniges und Gef{CBM-F}hrliches entsteht allerdings, wenn der Laie die Energieseite P=U*I nicht mitbedenkt. Ein Spannungsteiler zum Erzeugen ganz bestimmter Spannungen ist f{CBM-X}r die Kleinsignalelektronik ideal, f{CBM-X}r die Leistungselektronik allerdings sehr bedenklich. Kommen Sie daher bitte nicht auf die vielleicht glorreich erscheinende Idee, Ihr ausgefallenes 12-Volt-Wechselstrom-Netzteil f{CBM-X}r Ihre Kleinstbohrmaschine oder {CBM-F}hnliches durch einen Widerstandsspannungsteiler zu ersetzen. Eine gerade noch vertretbare Sache w{CBM-F}re es, ein Taschenlampenbirnchen, das an drei Volt Spannung geh{CBM-C}rt und das ein halbes Watt Leistung liefert, mit einer 9-Volt-Batterie betreiben zu wollen.
Mit einem Vorwiderstand ist dies ohne weiteres m{CBM-C}glich. Sei Pl der Energieverbrauch des L{CBM-F}mpchens und Ul die f{CBM-X}r den Betrieb n{CBM-C}tige Spannung, so ergibt sich die Stromst{CBM-F}rke aus I=Pl/Ul. Daraus k{CBM-C}nnen dann der Widerstand des L{CBM-F}mpchens mit Rl=Ul/I und der Gesamtwiderstand R=U/I berechnet werden. Der n{CBM-C}tige Vorwiderstand ist Rv=R-Rl.
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Belasteter Spannungsteiler
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Der Widerstand des L{CBM-F}mpchens betr{CBM-F}gt 18 Ohm. Der Vorwiderstand ist mit 36 Ohm zu w{CBM-F}hlen. Alles scheint in Butter zu sein, denn das L{CBM-F}mpchen brennt. Die Sache hat nur einen Haken: Die {CBM-X}bersch{CBM-X}ssigen 6 Volt am Vorwiderstand gehen sinnlos verloren. Es wird dreimal soviel Energie verbraucht als bei passender Batteriespannung. Beim Vorwiderstand ist darauf zu achten, da{CBM-V} dieser auch die an ihm abfallende Energie von einem Watt verkraftet. Also bitte keinen normalen Widerstand von einem achtel oder viertel Watt verwenden. Eine solche Spannungsteilung ist nicht besonders energiesparend, wenn die Unterschiede zwischen der ben{CBM-C}tigten und der vorhandenen Spannung gro{CBM-V} sind.
Manche Verbraucher haben keinen konstanten Stromverbrauch. Sie bestehen etwa aus mehreren Funktionsgruppen, die nicht immer alle zusammen eingeschaltet sind. Da sich mit dem Stromverbrauch der Widerstand {CBM-F}ndert, kann durch einen Vorwiderstand keine konstante Spannung erzeugt werden. Es gibt aber die M{CBM-C}glichkeit, den Verbraucher parallel zu einem Widerstand eines Spannungsteilers zu schalten. Den Strom {CBM-X}ber den Spannungsteiler macht man um ein Vielfaches gr{CBM-C}{CBM-V}er als den Strom {CBM-X}ber den Verbraucher, weil sich dann Verbrauchsschwankungen nicht mehr besonders in Spannungsschwankungen {CBM-F}u{CBM-V}ern. In der Praxis findet oft der Faktor 10 Verwendung. Zwei Widerst{CBM-F}nde von 100 Ohm w{CBM-X}rden eine Spannung von 10 Volt in zweimal 5 Volt teilen. Ein Lastwiderstand von 1000 Ohm w{CBM-X}rde, wie im Programm leicht auszurechnen ist, einen Spannungsabfall auf 4,76 Volt bewirken, was meist tolerierbar sein d{CBM-X}rfte. Wenn der Verbrauch nicht zwischen null und einem Maximalwert schwankt, sondern nur innerhalb eines gewissen Bereiches, kann der Strom {CBM-X}ber den Spannungsteiler verringert werden.
Ein belasteter Spannungsteiler ist ein {CBM-F}u{CBM-V}erst gro{CBM-V}er Energieverschwender. Eine solche Schaltung mit dem L{CBM-F}mpchen an der 9-Volt-Batterie und der zehnfachen Stromst{CBM-F}rke {CBM-X}ber den Spannungsteiler w{CBM-X}rde mehr als die drei{CBM-V}igfache Energie verbrauchen, als normal n{CBM-C}tig w{CBM-F}re. Wer etwa eine Kleinstbohrmaschine f{CBM-X}r 12 Volt Wechselstrom und 1 Ampere {CBM-X}ber so einen Spannungsteiler aus dem Stromnetz versorgt, verbraucht statt 12 Watt {CBM-X}ber 2000 Watt.
Da w{CBM-X}rden normale Widerst{CBM-F}nde durchbrennen. Sie br{CBM-F}uchten f{CBM-X}r diese Leistung schon Heizstrahler oder Filmleuchten als Widerst{CBM-F}nde. Eine 10-Ampere-Sicherung h{CBM-F}lt au{CBM-V}erdem diese Schaltung f{CBM-X}r Ihre Kleinstbohrmaschine ebenfalls nicht aus. Das einzig Wahre in der Leistungselektronik sind regelbare Netzteile.
Im Kleinsignalbereich mit niedrigen Spannungen, Widerst{CBM-F}nden von mehreren Kiloohm und Stromst{CBM-F}rken von einem Milliampere und darunter sind die an den Widerst{CBM-F}nden verlorengehenden Energien nicht der Rede wert und Spannungsteiler die optimale L{CBM-C}sung. Wenn ein Transistor einen Verbraucher schaltet, der Steuerstrom f{CBM-X}r den Transistor dabei um den Faktor 100 verst{CBM-F}rkt und aus einem solchen Spannungsteiler gewonnen wird, macht die zus{CBM-F}tzliche Energie nur einen Bruchteil der Energie f{CBM-X}r den Verbraucher aus und nicht ein Vielfaches.
