Wie die Spannung bei Gleichstrom verringern ?

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sonne_licht

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Vielleicht kennt sich hier jemand mit Elektronik oder Strom aus ...

Es geht um eine USB Powerbank, die etwas über 5 Volt liefert. Wie kann ich die Spannung um ca. 0,3 Volt senken um auf ca. 4,7 Volt zu kommen ?

Mit einem Wiederstand ? Wenn ja, welchen ?
 
05.05.2015
#1

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Guest

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Steffen1207

Steffen1207

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Moin,
nicht mit einem Widerstand, wenn, dann mit einem Spannungsregler, im einfachsten Fall ist das ne passende Zenerdiode parallel zu den Anschlußklemmen.
Aber wenn es lediglich um 0,3 Volt geht, brauchst du dafür gar nichts. Das gleicht der kamerainterne Spannungsregler (es geht doch um den Anschluß einer Kamera?) aus.
 

sonne_licht

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Ja, es geht um eine Kamera. Sie lässt sich nicht einschalten, weil die Spannung über 5 Volt liegt. Scheinbar eine Sicherheitsmaßnahme die über die Firmware so geregelt wird.

Was ist eine Zenerdiode ?
 
Steffen1207

Steffen1207

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Der ganze theoretische Kram dazu steht hier drin:

http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Kurz gesagt ist das ein elektronisches Bauteil, welches dazu dient, eine Spannung konstant zu halten. Hieße im konkreten Fall, die 0,3V, die zuviel sind, würden über der (entsprechend dimensionierten) Diode abfallen, an den Ausgangsklemmen hin zum Verbraucher würden die geforderten 4,7V übrig bleiben.

Etwas aufwändiger, aber stabiler arbeitet allerdings ein Spannungsregler, hier der theoretische Kram dazu:

http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler

Solche Spannungsregler gibt es (auch mit einstellbarer Ausgangsspannung) als Bausatz oder fertige Baugruppe bei Conrad oder ähnlichen Elektronik-Selbstbau-Versandhändlern zu kaufen.

Zu beachten gäbe es dabei allerdings, daß diese Bauteile natürlich einen gewissen Eigenbedarf an Energie haben, was natürlich zu Lasten der Akkulebensdauer geht.
 
Waldschrat

Waldschrat

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Hier die 5cent-Lösung:

Einfach eine 1A-Siliziumdiode in Flussrichtung in Reihe schalten.
Die 5V am USB sind schon stabilisiert.
An einer Siliziumdiode fallen ungefähr 0,7V Spannung ab.
Wenn davor 5V anliegen, stehen also dahinter ca. 4,3V an.

Eine passende Diode kann ich Dir in einen Briefumschlag tüten und rübersenden.

Grüße!



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Waldschrat

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Als Allerweltsartikel gibt es sie unter mindestens 1472 Bezeichnungen. ;)
Wichtig wäre nur, dass sie mindestens 1 Ampere Strom verträgt, denn
aus dem USB-2-Port kommen maximal 500mA, auch bei einem Kurzschluss.
Zumindest ist USB2 so spezifiziert. USB3 = max. 900mA


Wieviel Strom zieht die Kamera maximal? Sollte in den technischen Daten
spezifiert sein.

Bei Maximalbelastung bleiben in der Diode ungefähr

0,5A x 0,7V = 0,35W
bzw
0,9A x 0,7V = 0,63W

hängen, die voll in Wärmeleistung verbraten werden.
Das reicht nicht für heiß werden. Allenfalls warm, und auch das
nur, weil sie sie so klein ist (wenig Fläche, die Wärme abzustrahlen oder
durch Luftkonvektion abzuführen.

Wie schon geschrieben: Kann ich Dir gleich rüberschicken.
Habe früher sehr viel Elektronik gebastelt und ein paar Kubikmeter
Bauelemente und anderer Kram sind hier noch vorhanden.



Herzlicher Gruß!



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sonne_licht

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Die USB Powerbank gibt bis zu 3 Ampere ab. Wie viel die DP3 Merrill zieht weiß ich nicht.
 
Steffen1207

Steffen1207

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@Waldschrat: Die Lösung mit so ner "stinknormalen" Si-Diode ist natürlich die einfachste. :daumen:
Hätte ich auch drauf kommen können, aber manchmal ist man wie vernagelt. Oder betriebsblind. :ups:

Das mit dem Elektronikbasteln kenne ich irgendwoher. Nur das mein Kubikmeter Bauteile noch irgendwo in der alten Heimat sein Dasein fristet. So er denn nicht irgendeinem Entsorgungsbestreben zum Opfer gefallen ist. ;)
 
Waldschrat

Waldschrat

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Ah, das mit dem HUB hatte ich glatt überlesen.
Hmmm nachdem was ich gelesen habe fressen die DP3m Akkus?
Auf der Sigma-DP3m-Webseite konnte ich keine Stromaufnahme
eruieren. Was sagt das Handbuch?

Also einfach eine mit 3 Ampere belastbare Diode nehmen. ;)
Die sind dann auch mechanisch einen Tick größer und werden dadurch
wieder nicht wirklich heiß, auch wenn mehr Leistung verbraten wird.
Bei 3A und 0,7V Spannungsabfall sind es dann ja schon 2,1W
Verlustleistung über der Diode.




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Klaus-R

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Als Allerweltsartikel gibt es sie unter mindestens 1472 Bezeichnungen. ;)
Wichtig wäre nur, dass sie mindestens 1 Ampere Strom verträgt, denn
aus dem USB-2-Port kommen maximal 500mA, auch bei einem Kurzschluss.
Zumindest ist USB2 so spezifiziert. USB3 = max. 900mA


Wieviel Strom zieht die Kamera maximal? Sollte in den technischen Daten
spezifiert sein.

Bei Maximalbelastung bleiben in der Diode ungefähr

0,5A x 0,7V = 0,35W
bzw
0,9A x 0,7V = 0,63W

hängen, die voll in Wärmeleistung verbraten werden.
Das reicht nicht für heiß werden. Allenfalls warm, und auch das
nur, weil sie sie so klein ist (wenig Fläche, die Wärme abzustrahlen oder
durch Luftkonvektion abzuführen.

Wie schon geschrieben: Kann ich Dir gleich rüberschicken.
Habe früher sehr viel Elektronik gebastelt und ein paar Kubikmeter
Bauelemente und anderer Kram sind hier noch vorhanden.



Herzlicher Gruß!



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Ketzerische Gegenfrage.

Wie kann an der Diode denn die Betriebsspannung abfallen, wenn gar kein Strom fließt?

Das Problem ist ja, dass die Kamera wegen Überspannung aussteigt, BEVOR überhaupt irgendeine Stromstärke zu irgendeinem Spannungsabfall führen konnte?

Kann es sein, dass Ihr da doch einen anspruchsvollen Spannungsbegrenzer benötigt (die Idee mit der Z-Diode erscheint mir eben nicht unnötig aufwendig)?

Grüße

Klaus
 
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Steffen1207

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Ketzerische Gegenfrage.

Wie kann an der Diode denn die Betriebsspannung abfallen, wenn gar kein Strom fließt?

Das Problem ist ja, dass die Kamera wegen Überspannung aussteigt, BEVOR überhaupt irgendeine Stromstärke zu irgendeinem Spannungsabfall führen konnte?
Ketzerische Antwort:

Solange kein Strom fließt, kann auch kein Verbraucher aussteigen, denn solange kein Strom fließt, ist auch kein Verbraucher vorhanden. Heißt hier speziell: Die Kamera ist ausgeschaltet. Solange von der Spannungsquelle keine Spannung am (ausgeschalteten) Schalter ansteht, die diesen durchschlagen würde, passiert dem durch den Schalter von der Spannungsquelle getrennten Verbraucher gar nichts. Wird die Kamera dann eingeschaltet: Siehe weiter oben. ;)

Kann es sein, dass Ihr da doch einen anspruchsvollen Spannungsbegrenzer benötigt (die Idee mit der Z-Diode erscheint mir eben nicht unnötig aufwendig)?
Ein wie auch immer gearteter Spannungsregeler ist natürlich immer die bessere Lösung.
 
skynyrd

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@Klaus: die Diode ist kein Supraleiter ... die hat auch in fliessrichtung einen gewissen Wiederstand.

@Waldschrat : Wenn ich das Ganze korrekt verstanden habe, will man hier eine PowerBank als Stromversorgung nutzen; da kommen, wie auch bei so vielen USB-Netzgeräten, wesentlich mehr als 500mAh daher! Mein Tablet-Netzteil liefert ganze 2 Ampere, mein Auto-Netzteil liefert 2.1 Ampere ... und mein selbstgebasteltes USB-Netzteil auf der Arbeit liefert 4 Ampere, damit man zwei Geräte innert kürzester Zeit laden kann :D:D:D


Aber wieso versucht man es nicht mit nem stinknormalen Wiederstand ?
 
Steffen1207

Steffen1207

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@Waldschrat : Wenn ich das Ganze korrekt verstanden habe, will man hier eine PowerBank als Stromversorgung nutzen; da kommen, wie auch bei so vielen USB-Netzgeräten, wesentlich mehr als 500mAh daher! Mein Tablet-Netzteil liefert ganze 2 Ampere, mein Auto-Netzteil liefert 2.1 Ampere ... und mein selbstgebasteltes USB-Netzteil auf der Arbeit liefert 4 Ampere, damit man zwei Geräte innert kürzester Zeit laden kann...
Das ist dann aber weit außerhalb der USB-Spezifikation:

http://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus

Aber das weißt du ja selber, oder? ;)
 
Klaus-R

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@Klaus: die Diode ist kein Supraleiter ... die hat auch in fliessrichtung einen gewissen Wiederstand(...)
Selbstverständlich! Das Problem ist aber, dass kein Spannungsfall möglich ist, wenn kein Strom fließt.;)

Der Spannungsabfall an einem ohmschen Widerstand ist abhängig von der ihn durchströmenden Stromstärke nach dem Zusammenhang U=R x I

Das Produkt R x I ist also NULL, sobald "I" Null ist .. der Spannungsfall logischerweise auch.

In einfachen Worten:

Wenn der Verbraucher keinen Strom zieht, dann kann weder ein Vorwiderstand noch eine Diode für einen Spannungfall sorgen. Die anliegende Leerlaufspannung bleibt 5V.

Die Kamera erkennt diese 5V und verhindert SOFORT, dass überhaupt ein Betriebsstrom fließt, der dann für den geplanten Spannungsabfall sorgen würde.

Benötigt wird also ein wirklicher Spannungsregler (so wie von Steffen oben zunächst angedacht) der schon die unbelastete Leerlaufspannung auf 4,7V begrenzt.

Aus den hier genannten Gründen geht deshalb auch kein simpeler Vorwiderstand, der nur dann funktionieren kann, wenn der Verbraucher eine konstante Stromaufnahme hat. Bei schwankender Stromaufnahme oder für Leerlauf-spannungsbegrenzung funktioniert der nämlich nie.

Grüße

Klaus
 
Klaus-R

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(...)

Solange kein Strom fließt, kann auch kein Verbraucher aussteigen, denn solange kein Strom fließt, ist auch kein Verbraucher vorhanden. Heißt hier speziell: Die Kamera ist ausgeschaltet. (...)
Nein Steffen ... sorry, wenn ich hier insistiere.;)

Der Überspannungsschutz der Kamera schlägt schon zu bevor überhaupt der Arbeitsstrom von der Kamera aufgenommen wird bzw. fließt.

Die Kamera "misst" quasi die unbelastete Leerlaufspannung der evtl. ungeeigneten Spannungsquelle bevor der Arbeitsstrom der Kamera fließt und schaltet ab.

So ist das (sinnvollerweise) auch bei teuren KFZ-Bauteilen (Steuergeräte usw.) Die haben keinen Überstromschutz sondern einen Überspannungsschutz der zuschlägt, bevor ein zerstörerischer Überstrom überhaupt fließen könnte.;)

Nochmal ... Es muss dafür gesorgt werden, dass eine geregelt niedrige Leerlaufspannung an der Kamera anliegt ... und das kann ein immer noch vertretbar einfacher Spannungsregler nach dem Z-Dioden Prinzip erreichen.

Grüße

Klaus
 

Reiner Röring

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Über eine Siliziumdiode fallen immer 0,7 Volt (Schwellenspannung) ab.
Dazu muß kein Strom fließen.Das kann man nicht mit einem Widerstand vergleichen bei dem ja der Spannungsabfall von fließenden Strom abhängig ist.
Waldschrat's Vorschlag mit der Diode funktioniert mit Sicherheit.

Empfehlenswert wäre die Verwendung einer Silizium-Schottky Diode,da dort die Schwellenspannung bei 0,4 Volt liegt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schottky-Diode

LG.Reiner