Berechnung einer Schaltung

  • Grüße Leute,

    ich habe Probleme mit den Grundverständnis der Elektrotechnik.
    Vielleicht könnt ihr mir weiterhelfen. Ich habe mal eine nette Zeichnung angefertigt:

    Meine Zeichnung

    Ich habe mal ein wenig über Spannungsabfall etc gelesen...

    Nach meinem Wissen, kommen an dem Knotenpunkt 3,3 Volt an.
    Wenn diese auf den 4700 Ohm Widerstand treffen, dann bleibt ein Strom von (laut Windows-Rechner ( 3,3 / 4700 ) 7,021276595744681e-4 Ampere übrig.

    Keine Ahnung was die "e-4" bedeuten.

    Der Strom teilt sich ja aber wieder.
    Wie erkenne ich / kann ich erörtern, welcher Strom bzw wieviel Spannung an dem Widerstand abfallen und wieviel Strom/Spannung nun oben in den Sensor fließt?

    Könnt ihr mir auf die Sprünge helfen?

    Gruß


  • Hallo,
    ich rate die dringend von der Zweidraht-Technik ab, nimm lieber die Schaltung von Bild 1 ais diesem Thread DS18B20 und sporadische Peaks Beitrag #13

    Es nennt sich "OneWire" also 1-Kabeltechnik, weil nur ein Kabel die Daten weiterleitet und die anderen Strom und das andere Masse ist^^

    Zweidraht weiß ich nicht was das sein soll.

    Können wir bitte das Problem erörtern und nicht auf andere Threads verweisen?
    Das hilft auch Leuten nicht, die diesen Thread zur Hilfe nehmen, aber Danke für deinen Einwurf. :)

    PS: Das Datenkabel in deinem Bild hängt am 3.3 Volt :D :D :D :D :D

    Einmal editiert, zuletzt von AliceDeh (29. Dezember 2014 um 15:50)


  • Die Schaltung ist falsch! Nimm diese als Beispiel:
    w1temp1.png
    Evtl. schau auch mal hier, um ein Verständnis zu entwickeln.

    Ja das erscheint mir logisch.

    Die Schaltung von dem anderen Kollegen kann ich nicht deuten^^
    Ich versteh auch nicht weshalb er den mittleren Pin (also das Datenkabel) nicht an den GPIO Pin macht sondern an die Stromversorgung..

    Die Schaltung ist gut ja, aber ich würde gerne noch wissen wieviel Spannung abfällt an dem R1.

    Wenn ich 1,15 Volt (also 1,15 Volt in Richtung DS18B20 und 1,15 Volt in Richtung Widerstand R1) in mein Widerstand fließt, dann rechne ich laut URI: I=U/R

    Also I=1,15 / 4700

    Wenn ich das ganze * 1000 nehme komme ich auf 0,2446 (m)(M)Ampere? Welche Einheit ist das? Und weshalb muss ich erst * 1000 rechnen um ein vernünftiges Ergebnis zu haben?

    Desweiteren wundere ich mir über den Innenwiderstand des DS18B20. Kennt den jemand?

    Ich sitze ja hier und würde gerne alle Teilspannungen, -ströme & -widerstände vorher ausrechnen bevor ich zusammenbau, aber ich weiß nicht wie ich an dem Knotenpunkt weiterverfahren soll.

    Wieviel Strom fließt durch den R1 und durch den DS18B20? Und wieviel Spannung fällt jeweiols ab?

    Gerade 2 Stunden Youtube Viodes geschaut und die Frage hat sich nicht geklärt... :(

    Aber deswegen schreibe ich lieber mit euch Leuten aus dem Forum, weil hier meistens mehr heraus kommt^^

    Gruß

    Einmal editiert, zuletzt von AliceDeh (29. Dezember 2014 um 15:57)

  • Der Begriff 1-wire-Technik ist irreführend, darum wird im Deutschen auch der Begriff Zweidraht-Technik verwandt. Es werden nämlich zwei Drähte (Masse bzw. MINUS UND Plus 3,3V). Diese Technik ist sehr störanfällig und das schon bei wenigen Zentimetern Leitungslänge. Infos dazu im erwähnten Thread.
    Ich nutze nach leidiger Erfahrung die Dreidraht-Technik:

    w1temp1.png

    Das Bild 1 ist für kurze Leitungslängen - bei mir klappt es bei 7 m - gedacht und Bild 2 für weitere Strecken.

    Gruß aus der Stadt der CeBIT
    Jochen

  • Hmn.

    Ich habe den DS18B20, ein Steckbrett und ein paar Kabel. Ich muss nicht unbedingt nach "OneWire" bauen. Es machen nur viele in diesem Forum.

    Komisch erscheint mir auch, weshalb du bei langen strecken in den ersten Pin 5 Volt jagst und in den Datenpin nochmal 3,3 Volt die du dann per Widerstand begrenzt.

    Das ergibt für mich keinen Sinn. Weshalb wird es so geschalten?

    Gruß

    Einmal editiert, zuletzt von AliceDeh (29. Dezember 2014 um 16:00)


  • Der Widerstand ist ein sogenannter Pullup-Widerstand. Dadurch wird erreicht, dass der DQ einen definierten Zustand annimmt. 3,3 V= High, 0,0V = Low

    Also "an" und "aus" ?

    PS: Die Schaltung aufzustellen ist kein Problem, es geht mir nur mehr um das Verständnis. Ich möchte den Strom und die Spannung verstehen wie die beiden Größen sich in der Schaltung verhalten.

    Gehen wir von der kurzen Variante aus. Wieviel Strom kommt von dem 3,3 Volt Pin und fließt in Richtung Sensor und Widerstand? Wieviel wird vom Widerstand abgefangen und wieviel Strom fließt dann weiter zu dem Sensor?

    Einmal editiert, zuletzt von AliceDeh (29. Dezember 2014 um 16:03)

  • Ist DQ High, dann "schwebt" der Pin bei ca. 3,3 V und damit fließt kein Strom durch den Widerstand.
    Ist DQ Low, so zieht ein interner Transistor den PIN nach Masse, ca 0,5 V, dann fließt durch den Widerstand 0,7 mA.
    Wie geschrieben ein Pullup-Widerstand, der nur dazu dient eindeutige Potentiale (Spannungs-Fenster) zu schaffen, eine Spannungs-/Stromberechnung ist hier vollkommen überflüssig.

    Gruß aus der Stadt der CeBIT
    Jochen

    Einmal editiert, zuletzt von RasPi-Jo (29. Dezember 2014 um 16:14)

  • (1,15 Volt / 4700 Ohm) * 1000 = ca 0,2 mA

    Heißt für mich, dass 0,2 mA durch den Widerstand nun fließen und der Temperatursensor mit 0,2 mA "betrieben" wird, die in die andere Richtung fließen, is korrekt so ne?

  • Der Sensor wird mit 3,3 Volt betrieben, der Spannung zwischen Pin 3 und Pin 1.
    Über den Pin 2 werden die Daten gesendet, dass geschieht durch die schon von dir erwähnte Folge von 1 und 0 (seriell) und über diesen Pin fließt - theoretisch - kein Strom. Praktisch schon, ist aber in der Praxis vernachlässigbar, solange der Pullup-Widerstand hochohmig genug ist. Aus meiner Sicht ist eine Berechnung auch nicht möglich.

    @ raspiprojekt: Ist mir schon klar, aber auch die Digitaltechnik besteht aus Transistoren. Die kennen hier halt da nur zwei Zustände leitend und nicht leitend (Schalter geschlossen, Schalter geöffnet).

    Gruß aus der Stadt der CeBIT
    Jochen

  • Hi,
    ich bin jetzt nun nicht der Crack ... aber ganz so einfach ist das imho nicht.
    Neben der Tatsache, dass die Ströme im Rahmen dieser Schaltung imho keine Rolle spielen, und es irgendwie nutzlos ist, sie zu berechnen ... der Sinn der Beschaltung liegt woanders - eben bei den Pegeln.
    Zum Verständnis der Schaltung ist diese Berechnerei imho totaler Unfug.
    Aber das wurde ja schon mehrmals erwähnt.

    Aber sei's drum, mal ein, hoffentlich nicht zu kläglich ausfallender, Versuch einer Erklärung:

    Aufschluss gibt zunächst mal das Datenblatt des Sensors - dort werden für den aktiven Zustand bei Vdd 5V 1mA, im standby Modus 750nA angegeben. Hieraus kannst Du den Verbrauch und den Innenwiderstand des Sensors selbst berechnen: 5V = ? * 0,001 oder 5V = 5000 * 0,001. Innenwiderstand wären dann 5 kOhm, Verbrauch sind 0,005 Watt oder 5 mW. das gilt jetzt nur, wenn gerade eine Messung stattfindet.
    Im Standby sind das bei knapp 1 µA ein Tausendstel davon, also 0,005 mW. Weil die Voltzahl konstant ist, muss sich also in diesem Zustand der Innenwiderstand verändern ... und zwar auf 5MOhm - also quasi unendlich hoch (mit meinem Multimeter zumindest nicht mehr messbar).
    5V = ? * 0,000001 oder 5V = 5000000 * 0,000001 ...
    Basierend auf diesen könnte man jetzt wiederum die Ströme bei 3V3 Versorgung berechnen. Da U konstant 3V3 beträgt und der Innenwiderstand sich nicht ändert, kannst Du den Strom daraus berechnen.
    Im Datenblatt wird zudem jetzt der Eingangsstrom auf DQ mit 5µA angegeben.
    An diesem Punkt hättest Du jetzt erst mal alle Daten ohne den Widerstand von 4k7 Ohm, und auf diesen Berechnungen basierend, könntest Du jetzt weiterrechnen mit dem Widerstand.

    Tja ... allerdings komme ich jetzt zu einem Punkt, an dem ich selbst nicht so recht weiss, was ich damit anfangen soll:
    Im Datenblatt wird ein Sink Current von 4mA bei 0.4V I/O Pegel angegeben.
    Ich denke, es dürfte sich dabei um den Eingangsstrom während der Datenübermittlung handeln.
    Mit anderen Worten: es gibt bei diesem Sensor den Zustand standby, active und transfer und jeder hat eigene Ströme.
    Damit fällt imho die Pauschalaussage "am Widerstand fallen blabla Volt ab und er zieht blub mA" komplett flach, weil die Schaltung aufgrund des Sensors ziemlich dynamisch ist.
    Und noch mal: das alles hat aber imho nichts damit zu tun, die Schaltung zu verstehen ...


    Ich hoffe, ich liege da jetzt nicht komplett falsch ...

    //EDIT:
    Ach ja ... ganz vergessen.
    Der Grund, warum ausgerechnet ein 4k7 Ohm Widerstand verwendet wird, ist übrigens ganz simpel: das ist die Empfehlung des Herstellers ;)


    cu,
    -ds-

  • Nein, der Sensor wird nicht mit 0,2mA betrieben. Welche Stromaufnahme der Sensor hat, kannst du in der Plus 3,3V-Leitung mit einem möglichst niederohmigen Amperemeter messen. Der Strom durch den Widerstand von 4,7kOhm ist kaum vorher berechenbar, da er vom Ausgangssignal des Sensors abhängt. Dessen Ausgangswert kann man nicht vorherbestimmen. Deswegen kann man dort nur L oder H (0 oder 1) annehmen.

    L (0) bedeutet, der Ausgang des Sensor liegt auf Masse. Dabei wird der größte Strom durch den Widerstand fließen, der sich nach Georg-Simon-Ohm nach derem aufgestellten Gesetz R=U/I einstellen wird. Setze die Spannung und den Widerstandswert ein und du bekommst den größtmöglich fließenden Strom heraus.

    Bei H (1) fließt durch den Widerstand kein Strom, da beide Anschlüsse am selben Potential liegen.

    Zitat

    Wenn diese auf den 4700 Ohm Widerstand treffen, dann bleibt ein Strom von (laut Windows-Rechner ( 3,3 / 4700 ) 7,021276595744681e-4 Ampere übrig.

    Keine Ahnung was die "e-4" bedeuten.


    Erst mal trifft keine Spannung auf einen Widerstand, sie liegt eher an diesem an oder fällt ab (Spannungsabfall).
    Ansonsten ist das einfache Mathematik, lernt man schon in der Schule. e-4 bedeutet bei deiner Zahl eine Verschiebung um 4 Stellen nach links, was dann 0,0007 A macht. Taschenrechner geben aber meist nicht 0,0007 usw. aus, sondern eben 7,0e-4. Ist eine andere Schreibweise.

    Einmal editiert, zuletzt von flyppo (29. Dezember 2014 um 23:10)

  • AliceDeh

    Auch auf die Gefahr hin, daß deine Frage schon in einem richtigem Elektronik-Forum beantwortet wurde.

    Der Stromfluß durch den Sensor ist abhängig von den zu übertragenen Daten und der Zeit. Ermittelt man nur den Innenwiderstand des Sensors im ausgeschalteten Zustand, kann man keinerlei Rückschlüsse auf den Verbauch im Betrieb erhalten. Mal platt gesagt, wenn der Sensor viele Highbytes überträgt, wird der Stomverbauch anders sein als wenn es nur Lowbytes sind. Wer es genau wissen will, könnte es sich sicher ausrechnen, wenn man die Exponenten Funktion und die übertragenen Daten kennt. ( Wie es genau geht steht im Datenblatt des Sensors. )

    zum Schluß noch mal ein Tipp am Rand


    Können wir bitte das Problem erörtern und nicht auf andere Threads verweisen?

    So eine Aussage läßt schon einige Rückschlüsse vermuten. Wenn Du schon nicht bereit bist, einem gepostetem Link zu folgen, wer soll denn bitte dein Bild, bei einem Hoster mit X Popups usw. ansehen?

    Wenn Du Bilder posten willst, so nutzte doch bitte eingebaute Attachment Funktion des Forums, oder machst Du für dich andere Regeln, als für den Rest des Forums zum Maßstab?


    Das hilft auch Leuten nicht, die diesen Thread zur Hilfe nehmen, aber Danke für deinen Einwurf. :)

    Auch hilft es den Leuten nicht, die mit der Suchfunktion des Forums etwas anfangen können und später mal ein ähnliches Problem lösen wollen, vorallem wenn es beim Bilderhoster nix mehr zu sehen gibt.

    Einmal editiert, zuletzt von Fliegenhals (29. Dezember 2014 um 21:21)

  • WoW, danke für eure Beiträge.

    Ich hatte mich immer gewundert weshalb die Leute in den ganzen Videos und Tutorials einen 4,7K Widerstand nehmen .. :)

    Ich bin mal gespannt ob ich das alles fehlerfrei hinbekomme, wenn die Post das ganze Zeug bringt ;)

  • Zitat von Fliegenhals


    wer soll denn bitte dein Bild, bei einem Hoster mit X Popups usw. ansehen?


    Ich vermute einen Fehler bei dir, denn, es werden mir keine X Popups angezeigt.

    Zitat von Fliegenhals


    vorallem wenn es beim Bilderhoster nix mehr zu sehen gibt.


    Was´n nun? Lauter Popups oder kein Bild?

    Wie gesagt, es werden keine Popups angezeigt, wohl aber sein Bild.
    Ich vermute einen Fehler bei dir. :shy:

  • @flyppo Ich vermute mal, daß Du mein Post nicht richtig verstanden hast, ist aber kein Problem und mit den Popup wird sicherlich nur bei mir so sein, da diese Hoster ja ihre kostenlosen Dienste stets ohne Werbung finanzieren.

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