Spannung reduzieren
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Hallo Leute,
ich bin in Sachen Elektronik ein echter Anfänger und würde gerne wissen was ich nun benötige, um ein Netzteil mit höherer Spannung auf einem Gerät mit niedrigerer Betriebsspannung nutzen zu können.
In meinem Fall habe ich ein kleines Gerät, welches gerne mit 5V und 2A betrieben werden möchte. Passendes Netzteil habe ich ;) .
Nun möchte ich das ganze gerne mit einem 12V Lüfter kühlen, welchen ich zusätzlich einbauen möchte. Dazu möchte ich allerdings kein 2. Netzteil nutzen, sondern einfach ein anderes. Ich habe mir das so gedacht, dass ich ein 12V Netzteil nutze, damit dann den Lüfter betreibe und in Parallelschaltung mein Gerät dahinter ... Nun müsste ich ja wohl einen Widerstand nutzen oder nicht?
Wie errechne ich nun am besten, welchen Widerstand ich benötige?
Und ist es überhaupt eine gute Idee einen Widerstand zu nutzten oder sollte ich ehr etwas wie einen Spannungswandler nehmen?
Vielen Dank schon einmal -
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Hallo,
Also das Prinzip kann funktionieren, auch die Idee mit dem Widerstand ist an sich nicht falsch, ist aber nicht sinnvoll, warum sehen wir gleich:
monkeyz schrieb:
Nun das macht man am besten mit dem Ohmschen Gesetz.
[...]Wie errechne ich nun am besten, welchen Widerstand ich benötige?[...]
Du hast gesagt du möchtest ein 12V Netzteil benutzen, du hast es nicht explizit gesagt aber ich gehe im folgenden von einer Gleichspannung aus.
Wenn du 12V verwenden möchtest um ein Gerät mit 5V zu betreiben musst du dafür sorgen das die Spannung die du "zu viel" hast "verschwindet", im einfachsten Fall wie bei unserm Widerstand den wir nehmen wollen lassen wir Spannung "verschwinden" indem wir sie in Wärme umwandeln. Unser Widerstand muss also eine Spannung von
Uwiderstand = Ugesamt - Uverbraucher
Uwiderstand = 12V - 5V
Uwiderstand = 7V
Wir wissen auch das dein Gerät bei 5V 2A benötigt, dieser Strom muss also durch unseren Widerstand fließen:
Iwiderstand = 2A
Das Ohmsche Gesetz lautet jetzt das der Widerstand dem Quotienten aus Spannung und Strom entspricht:
R = U / I
Damit hierbei sinnvolle Einheit5en heraus kommen ist es wichtig in Grundeinheiten zu rechnen, die Spannung also in Volt und den Strom in Ampere anzugeben, wir erhalten:
R = Uwiderstand / Iwiderstand
R = 7V / 2A
R = 3,5 Ohm
Soweit so gut, der Widerstand wandelt also 7V Spannungsdifferenz in Wärme um, weil das so ist müssen wir prüfen wie der Widerstand beschaffen sein muss damit er das auch übersteht. Widerstände gibt es dazu in verschiedenen Bauformen und Leistungsklassen, damit wir wissen welche wir verwenden können müssen wir zunächst die Verlustleistung bestimmen und dann einen geeigneten Widerstand auswählen.
Die Leistung ist das Produkt aus Spannung an einem Bautei und Strom der durch ein bauteil fließt oder anders ausgedrückt:
P = U * I
Wir sehen das wir schon alle nötigen Werte haben,also nur noch einsetzen:
P = Uwiderstand * Iwiderstand
P = 7V * 2A
P = 14W
Wir brauchen jetzt also einen Widerstand der in der Lage ist 14W Verlustleistung zu überstehen und diese zu "verheizen"
Und ist es überhaupt eine gute Idee einen Widerstand zu nutzten oder sollte ich ehr etwas wie einen Spannungswandler nehmen?
Beantworte dir diese Frage selbst indem du mal versuchst einen Widerstand mit 14W Verlustleistungsbeständigkeit zu finden :-)
Wenn du einen hast machen wir weiter. -
Danke erst einmal für deine ausführliche Antwort!
Wenn doch nur alle so verständlich und ausführlich antworten würden ;)
Nach der Tabelle, auf Wikipedia, gibt es keine "normale" Bauform, die eine solche Verlustleistung verträgt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstand_%28Bauelement%29#Bauformen_und_-gr.C3.B6.C3.9Fen_von_SMD-Widerst.C3.A4nden
Nach einer schnellen Suche und ohne eine Anhnung zu haben habe ich allerdings einen solchen Widerstand gefunden: http://www.elektronikhandel-online.de/shop/article_IKBL029/TT,-Emaillierter-Drahtwiderstand,-W24,--55-_-200%C2%B0C,-14W,-100k%CE%A9-%C2%B15%25.html?shop_param=cid%3D6149%26aid%3DIKBL029%26
Ich hoffe meine Links sind halbwegs befriedigend und nicht völlig am Thema vorbei
[EDIT:]
fatfox schrieb:
Also das Prinzip kann funktionieren, auch die Idee mit dem Widerstand ist an sich nicht falsch, ist aber nicht sinnvoll, warum sehen wir gleich:
[...]
Wenn du einen hast machen wir weiter.
Wenn ich das richtig interpretiere benötige ich wohl ein anderes Bauteil
Wäre ein Festspannungsregler nicht sinnvoller oder habe ich da jetzt was falsch verstanden?
[EDIT 2:]
So etwas vielleicht? http://www.conrad.de/ce/de/product/179353/Festspannungsregler-2-A-positiv-ST-Microelectronics-78S12CV-Gehaeuseart-TO-220-Ausgangsspannung-12-V-Iout-2-A
Beitrag zuletzt geändert: 7.4.2013 16:28:15 von monkeyz -
Der Widerstand, den du dir da rausgesucht hast, hat aber auch 100kOhm (=100000Ohm) und nicht 3,5Ohm, das heißt, dass er sehr viel weniger Strom durchlässt und damit auch eine derartige Verlustleistung erreicht. Einen 3,5 Ohm Widerstand mit 14W Verlustleistung wirst du nicht so leicht finden.
Ein handelsüblicher 3,5 Ohm Wiederstand würde dir bei 14 sehr schnell schmelzen (Oder was auch immer die bei sehr hohen Temperaturen tun)
Lg
mator -
So oder so ähnlich habe ich das schon befürchtet
Was wäre denn nun eine sinnvolle alternative ?
Spannungswander? -
Da hast du aber einen schönen Widerstand gefunden :-) nur leider passt der Wert nicht, wir wollten ja einen 3,5 Ohm Widerstand.
Wie du richtig bemerkt hast sind Widerstände mit so großen Leistungen eher die Ausnahme, es gibt sie aber. Man könnte auch durch Parallelschaltung zu etwas geläufigeren Bauformen kommen aber wir wollten es ja einfach halten.
Was man sich merken sollte ist immer folgendes.
Wenn ich für etwas was ich tun möchte etwas brauche was es nicht oder nur schlecht gibt dann ist meine Idee möglicherweise technisch möglich aber sehr ungewöhnlich was im Umkehrschluss bedeutet das man das Problem auf eine gebräuchlichere Art und Weise lössen können muss.
Auch für unser Problem gibt es eine solche Lösung natürlich.
Es gibt sogenannte Spannungsregler, deren Haupteinsatzzweck ist die Erzeugung einer stabilen Ausgangsspannung aus einer (möglicherweise) schwankenden Eingangsspannung. Diese Spannungsregler funktionieren nach verschiedenen Prinzipien.
Die einen machen aus einer kleineren Eingangsspannung eine größere Ausgangsspannung (Step Up) die anderen machen aus einer höheren Spannung eine niedrigere (Step Down) manche arbeiten analog, andere digital. (Es gibt noch weitere, aber das soll hier mal reichen)
Wir brauchen einen Regler der aus einer höheren Spannung eine niedrigere macht, also einen Step Down Wandler oder Abwärtswandler. Wichtige Kenngrößen sind der Eingangsspannungsbereich, die Ausgangsspannung, der zur Verfügung stehende Strom den der wandler aushält, die Gehäuseform und der Spannungsfall.
Den Eingangsspannungsbereich kennen wir, er muss so liegen das der Wandler mit 12V sicher betrieben werden können (gänige Regler liegen bei 7 bis 30V)
Die Ausgangsspannung kennen wir auch, sie soll 5V betragen.
Den Strom kennen wir auch, wir brauchen 2A, die muss der Regler mindestens aushalten, am besten dimensionieren wir aber etwas größer, sagen wir wir suchen einen 3A Wandler.
Die Gehäuseform sagt uns wie das Bauteil aussieht, für die klassische Elektronik benutzt man bedrahtete Bauelemte, die sind groß genug damit man sie bequem handhaben kann und ausreichend robust damit sie auch mal einen Fehler verzeichen, was wir nicht nehmen sollten sind SMD Typen, die funktionieren zwar komplett gleich, aber lassen sich nur schwer ohne geeignetes werkzeug verarbeiten.
Der Spannungsfall gibt an um welchen Betrag die Spannung an einem Step Down Wandler höher sein muss als der Ausgangswert, die restliche Spannung wird benötigt zum Betrieb des Wandlers. Übliche werte sind ca. 2V
Am besten suchst du jetzt mal einen geeigneten Wandler aus.
Beitrag zuletzt geändert: 7.4.2013 17:02:20 von fatfox -
Vielen Dank, für die Hilfe!!
Sofern ich das nun richtig verstanden habe und auf Conrad das richtige Bauteil gefunden haben sollte dieses Bauteil nun das richtige sein oder nicht ?
http://www.conrad.de/ce/de/product/179345/Festspannungsregler-2-A-positiv-ST-Microelectronics-L78S05CV-Gehaeuseart-TO-220-Ausgangsspannung-5-V-Iout-2-A
Wobei mir nun die Frage aufkommt was ich nun an Spannung anlegen soll/darf.
Angegeben ist, sofern ich es richtig verstanden habe, das dieses Teil 5V und 2A ausgibt, aber was soll rein?
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Herzlich Willkommen zu Teil 3 unseres kleinen Netzteil Tutorials :-)
Wenn man es mit einem unbekannten Teil zu tun hat dann sollte man zuallererst das Datenblatt anschauen.
unter Punkt 3 findet sich die gesuchte Information und in Bild 4 ein Schaltungsvorschlag. -
Vielen Dank noch einmal für diese wundervolle Hilfestellung!
Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht
Ich habe gar nicht gesehen, dass es ein Datenblatt gibt, dann dürfte dieses Bauteil ja eigentlich genau das richtige sein, sofern die V Input Werte die Maxima sind (hier 35V). <--- Also auch mit 12V betreibbar.
Für die Hilfe gibt es auch was
Beitrag zuletzt geändert: 7.4.2013 18:01:07 von monkeyz -
Vinput ist die Input Voltage also die Eingangsspannung und die darf hier maximal 35V betragen und muss minimal Uausgang + Spannungsfall betragen, da kein Spannungsfall (Voltage Drop) angegeben ist gehen wir mal von den gewöhnlichen 2V aus der Eingangsspannungsbereiuch ist alsp für die 5V Variante ist also 5+2 = 7 bis 35 V.
Englisch ist allerdings Pflicht die Datenblätter sind in aller Regel in Englisch.
Als Belohnung möchte ich keinen keks sondern ein Foto der fertigen Schaltung und einen sauber gezeichneten Schaltplan, wie beim Programmieren ist auch gilt in der Elektronik: Dokumentation ist nicht alles, aber sie macht alles leichter.
Bedenke bitte das auch der Fehlerfall berücksichtigt werden sollte, das heißt das Eingangsseitig zumindest eine Sicherung, besser außerdem ein Überspannungsschutz und ein Verpolschutz angebracht sein sollten, Ausgangsseitig genügt eine Sicherung. -
Ich werde mich bemühen die Schaltung so schnell wie möglich zu erstellen.
Ich muss allerdings erst einmal alle Teile bestellen.
Fotos folgen....
Eine Sicherung erachte ich als überflüssig, da mein Netzteil bereits mit einer solchen ausgestattet ist. -
ich weis nicht ob ich zu spä bin, aber wenn ich einen Widerstand Mit so hoher Leistung und so kleinem Wert benötige, dann würde ich ehrlich gesagt einen sehr Niderohmigen Konstantandraht (1ohm /meter) nehmen, den zu ner Wendel Formen und mit Hinter den Lüfter klemmen... das Währe dann auch Energie Verheizung vom Feinstein
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Und absolut kontraproduktiv weil er mit dem Lüfter ja kühlen möchte und nicht zusätzlich heizen.
Beitrag zuletzt geändert: 7.4.2013 22:57:25 von fatfox -
Des weiteren wäre ein gedrehter Draht auch in der Hinsicht sehr kontraproduktiv, da ein Magnetfeld erzeugt werden könnte, welches meine Elektronik empfindlich stört!
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monkeyz schrieb:
Das ist eher weniger ein Problem, denn bei Gleichspannung bildet sich zwar ein Magnetfeld aus aber das Magnetfeld ist mehr oder minder statisch weswegen sich die Störeinflüsse (im Gegensatz zu Wechselfeldern) wahrscheinlich in Grenzen halten würden, zumindest was die Störaussendung betrifft, das so ein gewickelter Draht natürlich eine tolle Antenne ist dürfte klar sein.
Des weiteren wäre ein gedrehter Draht auch in der Hinsicht sehr kontraproduktiv, da ein Magnetfeld erzeugt werden könnte, welches meine Elektronik empfindlich stört! -
naya... man könnte die wendel auch "2 seitig" wickeln ... also alle 3 Wicklungen die Wickelrichtung Ändern. und bei U/I=R R=4,5
also bei 14W auf 4,5 meter Draht wird der auch nicht "so" warm werden. Da könnte man z.b. auch die Spule auf einen Keramik Kern Wickeln. Auserdem könnte das Ein normaler CPU Kühler leicht an Wärme abführen. (ich hab auch für nen ZT eine Schaltung gebaut, in der werden die Transistoren zwar übelst vergewaltigt (---> beim Testlauf Finger verbrannt) aber dank Kühlkörper und Lüfter läuft das ganze) auserdem hat der Lüfter fast 1m³/min das reicht leicht um 14W Wärme abzuführen. (da man dank draht ja auch eine große Oberfläche hat.) Und sonst halt 2 300W Halogenlampen nehmen die haben ca. 2.5 - 2.8 ohm Innenwiderstand
... oder alternativ könntest du auch 17,5 m 1mm² Stahldraht nehmen ... (laut Leitungswiderstand)
Beitrag zuletzt geändert: 14.4.2013 13:53:24 von extrembastler -
und das alles kostet einen Haufen Geld, während die benötigten Bauteile für die Spannungswandler Lösung unter 3€ kosten werden.
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fatfox schrieb:
und das alles kostet einen Haufen Geld, während die benötigten Bauteile für die Spannungswandler Lösung unter 3€ kosten werden.
das war eher Theoretisch gemeint.... natürlich kannst du auch einen Festspannungsregler mit Kühlkörper benutzen -
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