Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

Diskutiere Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung im Elektronik allgemein Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo zusammen, ich habe mir kürzlich einen Raspberry Pi gekauft und würde gerne ein wenig mit der GPIO Schnittstelle experimentieren. Allerdings...

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  1. #1 chfei, 28.04.2013
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    Hallo zusammen,
    ich habe mir kürzlich einen Raspberry Pi gekauft und würde gerne ein wenig mit der GPIO Schnittstelle experimentieren. Allerdings bin ich Anfänger und möchte gerne als Einstieg eine einfache LED mit Vorwiderstand an den Pi anschließen. Um den Vorwiderstand richtig zu dimensionieren, bin ich auf die folgende Formel gestoßen:

    RV = (U0-UF)/IF

    (RV = Vorwiderstand, U0 = Versorgungsspannung, UF = Vorwärtsspannung der LED und IF = Strom der durch die LED fließen soll).
    Dementsprechend wäre ja (U0-UF) die Spannung, welche am Widerstand abfallen soll.

    Ich kenne zwar das Ohmsche Gesetz und denke eigentlich auch dessen Zusammenhänge verstanden zu haben - dennoch dachte ich, dass U (in U = R*I) für die Versorgungsspannung stehen würde und nicht für die Abfallspannung am Widerstand. Es wäre super, wenn mir jemand meinen Gedankenfehler aufzeigen könnte.

    Vielen Dank schon einmal für eure Mühe!

    Beste Grüße, Christian
     

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  3. #2 Damien, 29.04.2013
    Damien

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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Hi

    U ist allgemein das Formelzeichen für eine Spannung. Wo die herkommt ist damit nicht gesagt.
    Es gibt verschiedene Indizes die üblich sind um bestimmen "Arten" von Spannung zu bezeichnen.
    Eine Davon ist z.B U_0 für die Spannung der versorgenden Quelle. Genauso ist U_F (F wie Forward) üblich für die Durchlassspannung einer Diode.
    Allgemein ohne etwas über die Herkunft der Spannung auszusagen heißt das Ohmsche Gesetz wie du dann gesagt hast

    U = R * I

    Wenn ich jetzt Spannung/Strom/Widerstand als Merkmal eines bestimmten Bauteils meine, dann führe ich Indizes ein um nicht durcheinander zu kommen.

    U_R1 = R1 * I_R1
    U_R_Gesamt = R_Gesamt * I_Gesamt

    usw.

    Bei deiner Rechnung wurde also U0 als die Quellenspannung bezeichnet, UF die Durchlassspannung der Diode und IF der Durchlassstrom der Diode.

    UO-UF = U_RV (Quellspannung minus Durchlassspannung der Diode ist gleich Spannung am Vorwiderstand).

    RV = U_RV / IF ( Da der Vorwiderstand in Reihe vor die Diode kommt und in einer Reihenschaltung der Strom überall der selbe ist stimmt hier die Bezeichnung IF auch für den Strom durch den Widerstand, man könnte ihn auch allgemein I nennen wenn es nur den einen gibt oder I_RV - Vollkommen egal)

    = (U0-UF) / IF

    Gruß David
     
  4. #3 bigdie, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Du hast eine reihenschaltung der Verbraucher, also teilt sich die Spannung auf. Um den Widerstand zu berechnen, kannst du also auch nur die Teilspannung, welche über dem Widerstand entstehen soll, zur Berechnung verwenden.
     
  5. #4 chfei, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Hallo ihr Beiden!
    Erst einmal vielen Dank für eure Rückmeldungen, sie haben mir sehr geholfen! Um mich jetzt allerdings doch noch als blutigen Anfänger zu outen, hätte ich noch drei Folgefragen :)

    1. Das mit der Reihenschaltung macht absolut Sinn… ich hatte zwar solch eine Vermutung, war mir aber eben nicht sicher, da ich nicht wusste, ob ich die Diode ebenfalls eine Art "Widerstand" betrachten muss. Die Durchlassspannung der Diode ist also auch als Abfallspannung zu verstehen?

    2. Die Spannung, die an einem Widerstand oder Bauelement abfällt, ist also der Betrag, den ich von der Gesamtspannung subtrahieren muss? Also die Gesamtspannung wird um diesen Betrag reduziert?

    3. Sofern Punkt 2 korrekt ist, würde dies ja bedeuten, dass der Schaltkreis nach "passieren" des Vorwiderstandes und der Diode eine Spannung von 0 hätte… das klingt aber irgendwie falsch, oder?

    Schönen Abend noch und viele Grüße,
    Christian
     
  6. #5 bigdie, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Spannung ist immer die Frage des Bezugspunktes. In der Elektronik bezieht sich das auf die Gehäusemasse, die auf 0V festgelegt ist. Das sieht dann etwa so aus, wie auf dem Plan, wobei ich nicht weiss, welche Art Ausgang der Rasperry hat. Ist das ein Bipolarer Transistor, fällt darüber in der Regel 0,6V ab. Bei einem Relaiskontakt annähernd 0 Volt. Ist es ein Feldeffekttransistor, dann hat dieser einen Innenwiderstand, das heist der Spannungsabfall ist proportional zum Strom.
     

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  7. #6 bigdie, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Übrigens Dioden und LEDs zählen auch dazu, haben eine ziemlich konstante Spannung, unabhängig vom Strom. eine weiße oder blaue LED ca. 3V eine rote ca. 1,5V Grün, gelb orange liegen irgendwo dazwischen.
    Von daher kann schon davon sprechen, das sie einen Widerstand haben, dieser ist aber nicht konstant sondern wird mit steigendem Strom immer kleiner.
     
  8. #7 chfei, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Super, vielen Dank für die ausführliche Erklärung!!

    Nur um es noch einmal auf den Punkt zu bringen: Die Quellspannung wird um den Betrag einer an einem Bauelement auftretenden Abfallspannung reduziert und die Durchlassspannung einer LED kann als eine Art Abfallspannung verstanden werden?
     

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  10. #8 bigdie, 29.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Ja genau. Mit der Spannung der LED kann (muss) man rechnen, nur beim Widerstand einer LED wird es kompliziert. Weil letzterer ziemlich "unzuverlässig" ist, muss man LEDs immer mit einem Vorwiderstand oder einer anderen Strombegrenzung betreiben.
     
  11. #9 chfei, 30.04.2013
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    AW: Verständnisfrage: Ohmsches Gesetz - Versorgungsspannung/Abfallspannung

    Alles klar! Dann noch einmal vielen Dank für die nette Unterstützung :)

    Beste Grüße,
    Christian
     
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