Spannungsteiler

  • Hallo Forum,

    ich möchte den Ultraschall-Entfernungssensor HC-SR04 verwenden, der mit 5V betrieben wird und daher einen Spannungsteiler erfordert, damit nicht mehr als die zulässigen 3.3V an den entsprechenden GPIO-Pin angelegt werden. Bei Schaltungsbeispielen finde ich im Netz sehr unterschiedlichen Beispiele für die zur Spannungsteilung eingesetzten Widerstände. Wenn ich es richtig verstehe, müsste nach ohmschem Gesetz das Verhältnis der beiden Widerstandswerte über die abgegebene Spannung entscheiden. So gesehen müsste es recht viele mögliche Kombinationen geben, um eine Spannung von um die 3V zu erzielen? Gibt es Kriterien für die Auswahl der besten Widerstandskombination? Macht der Gesamtwiderstand einen Unterschied (wäre dann ein niedriger oder hoher besser?) oder nimmt man einfach die Werte, die man gerade zur Hand hat und rechnerisch zu den Anforderungen passen? Wer hat Ahnung? Ich, wie man sieht, leider nicht.

  • ist es ein analog Sensor? dann nutzt das wenig weil der PI keinen ADC hat.

    Ist es ein digital Sensor so hilft ein Spannungsteiler ein Vorwiderstand und eine Ableitdiode oder ein Pegelwandler IC.


    Beim Spannungsteiler nimmt man so groß wie nötig so klein wie möglich.


    Kommt halt auf die Impedanzen an, Ausgangsimpedanz der Quelle und Eingangsimpedanz des Ports.


    Beides nennst du nicht, ergo PI x Daumen 22k auf 33k also ca. 5/3

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Danke euch beiden schon mal für die Infos und Erklärungen. Als Dilettant stehe ich bei der Frage nach den Eingangs- und Ausgangsimpedanzen erst einmal auf dem Schlauch. Meine Recherche hat noch keine konkreten Angaben dazu finden können (außer dass die Eingangsimpedanz der GPIO-Pins "sehr groß" ist). Dem Datenblatt des Sensors entnehme ich auch keine Impedanzangabe. Weiß jemand von euch zufällig, wie die Impedanzen des HC-SR04 und der Raspberry-Zero-Eingänge zu beziffern sind - oder wo ich sie finden kann?


    Danke übrigens für eure konkreten Vorschläge! Jetzt habe ich von denen allerdings schon 5 verschiedene :


    1) 330 / 470 -> 2,94V

    2) 680 / 1,5k -> 3,44V

    3) 2,4k / 4,7k -> 3,31V

    4) 1k / 3k -> 3,75V (nicht etwas zu hoch? oder stimmt mein Ergebnis nicht?)

    5) 22k / 33k -> 3V


    Und die Frage, die sich mir nach den bisherigen Beiträgen mit meinem Wissen noch nicht beantworten kann, lautet: wann fängt "so klein wie möglich" an und wo hört "so groß wie nötig" auf?


    Also was soll mein Herzblatt sein: Kandidat 1), 2), 3), 4) oder 5)? ;)

  • der PI dürfte so Eingangsimpedanz um >100k haben, deswegen reicht ja oft der interne pullup um 50k


    Deswegen bei kurzen Leitungen zum GPIO ist 22k auf 33k ausreichend, bei längeren halt 680/1000 ungefähr (2/3) Teiler gibt 5/3 -> (2+3) / 3


    Werden die Leitungen länger sind sie natürlich Antenne und fangen alle möglichen Störungen aus der Umgebung ein.

    Um also eine Beeinflussung von Aussen zu minimieren macht mans niederohmiger, ABER die Quelle darf natürlich nicht ob des geforderten Stroms zusammenbrechen.


    Stell dir einen Spaziergang vor, du 72kg? Windstille, es läuft sich prima, es kommt ein Sturm mit Böen, der bläst dich von den Beinen, schwerer natürlich wenn du +50kg auf den Schultern hast, damit kannst du grad noch laufen, mit 500kg auf den Schultern bläst dich kein Wind mehr um, aber du läufst auch nicht mehr.


    Auch wenn man mal einen Programmierfehler macht und den Port auf Ausgang schaltet sollte der Widerstand nicht zu klein werden, Quelle und Ziel werden es danken.

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  • Der HC-SR04 gibt TTL-Pegel, also 5V-Pegel bei H und 0V bei Low aus. Da du diesen Ausgangspegel auf einen hochohmigen GPIO gibst, muss der Spannungsteiler nicht Niederohmig sein. Dein Herzblatt ist einer, bei dem bei 5V-H-Pegel des HC-SR04 max. 3,3V an den GPIO gelangen. Es gibt genug Spannungsteilerrechner im Netz. Geh davon ruhig von einem unbelastetem Spannungsteiler aus.

    Viel Erfolg