Hallo, bestimmt lernt man das im ersten Semester im Elektronikkurs, aber da ich das nur als Hobby betreibe, habe ich keine Ahnung...... Ich habe einen batteriebetriebenen ATtiny, der den Pin B4 als Eingang geschaltet hat. dieser Pin ist auf PullUp gesetzt, damit er nicht in der Luft hängt. Wenn dieser Pin auf Masse gezogen wird, leuchtet eine LED an B3 auf, da Pin B3 dann eingeschaltet wird. Die LED ist nur als Debug, damit ich erkenne, dass es funktioniert. Und jetzt das Problem: Wenn ich B4 mit der Masse des MCU, also dem Batteriestromkreis in Kontakt bringe, funktioniert alles einwandfrei. Wenn ich allerdings versuche, irgendwie extern diesen Pin auf Masse zu ziehen, will es einfach nicht funktionieren. Ich habe als Test B4 an den Minuspol eines Labornetzteils gesteckt, ohne Erfolg. Auch der Erdungsport brachte nichts. Ich dachte, es kann nicht so schwer sein, die paar geparkten Elektronen da wegzuziehen... anscheinend ist es nicht so intuitiv, wie ich gehofft habe.... Falls die Frage kommt, warum ich jetzt unbedingt extern den Pin runterziehen will: Ich habe mir zum Testen einen zweiten IC gebaut, der Signale simuliert, die der erste IC dann auswerten soll. Der zweite IC wird aber vom Labornetzteil betrieben, während der erste "fertig eingepackt" im BAtteriegehäuse sitzt.
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Einpolige Stromkreise funktionieren nur sehr mangelhaft...
Warum kann man die Elektronen nicht einfach da wegziehen? Und wie könnte eine funktionierende Lösung meines Problems aussehen?
Christian S. schrieb: > Wenn ich allerdings versuche, irgendwie extern diesen Pin auf Masse zu > ziehen, will es einfach nicht funktionieren. Ich habe als Test B4 an den > Minuspol eines Labornetzteils gesteckt, ohne Erfolg. Du musst auch die Masse deines Labornetzteils (den Minus-Pol) mit der Masse deines µC-Kreises verbinden. > Ich dachte, es kann nicht so schwer sein, die paar geparkten Elektronen > da wegzuziehen... schon mal den Begriff "geschlossener Stromkreis" gehört?
Masse Batterie und Masse Labornetzteil miteinander verbinden.
Hallo, wenn ich dich richtig verstanden habe verbindest du nur deinen Eingang mit der Masse von deinem Netzteil. Ungefähr so:
1 | Eingang ------------ Masse vom Netzteil |
Damit dein Mikrocontroller jedoch erkennt das der Eingang auf Masse gezogen wird muss die Masse vom Netzteil mit der Masse vom Mikrocontroller verbunden sein.
1 | Eingang-------------------------| |
2 | | |
3 | Masse vom Mikrocontroller ------|-------- Masse vom Netzteil |
Jst
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Christian S. schrieb: > Warum kann man die Elektronen nicht einfach da wegziehen? Strom fließt nur wenn du eine Potentialdifferenz hast, und woher kommt die? > Und wie könnte eine funktionierende Lösung meines Problems aussehen? Du verbindest die Massen der beiden Schaltungen.
Christian S. schrieb: > bestimmt lernt man das im ersten Semester im Elektronikkurs Na ja, sowas lernt man eher in der 8. Klasse in Physik ;-) Zeichne doch mal auf, was du da gemacht hast, und schaue, ob der Strom-KREIS geschlossen ist. Falls nicht: Du denkst, der Strom fließt (technische Stromrichtung) aus dem Pluspol der Batterie über den Pullwiderstand in den Pin und von dort über dein Drähtchen an den Minuspol des Labornetzteils... und da steckt der nun, der arme Strom, hat keine Ahung, wie er wieder zurück zur Batterie kommen soll, um den Strom-KREIS zu schließen. Fazit: Da der Strom kein Dummer ist, fließt er erst gar nicht.
Erstmal vielen Dank für die Antworten. Jetzt weiss ich, WIE ich das Problem löse. Das warum wurde zwar auch geklärt, aber leider habe ich es nicht ganz begriffen. Auch wenn es sich witzig anhört, sind die Elektronen sicher keinen intelligenten Dinger, die genau wissen, wo ihr zu Hause ist und streiken, wenn man sie nicht wieder genau dahin zurück lässt. .... ??? Das würde ja auch heissen, dass ich 1000 Batterien in Serie schalten kann, dann 1500V habe und ich gefahrlos reingreifen kann, während ich in der Badewanne stehe... ???
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Christian S. schrieb: > Das würde ja auch heissen, dass ich 1000 Batterien in Serie schalten > kann, dann 1500V habe und ich gefahrlos reingreifen kann, während ich in > der Badewanne stehe... ??? wenn du nur eine Pol hast, dann kannst du gar keine Spannung haben. Eine Spannung kann nur zwischen 2 Polen vorhanden sein.
Christian S. schrieb: > Das würde ja auch heissen, dass ich 1000 Batterien in Serie schalten > kann, dann 1500V habe und ich gefahrlos reingreifen kann, während ich in > der Badewanne stehe... ??? Wenn Du einpolig anfasst ja. Wenn es aber bereits eine Verbindung zwischen Batterie und Badewanne gibt, nein. Den Begriff Strom- kreis lernt man aber wirklich bereits im Physikunterricht.
Christian S. schrieb: > Das würde ja auch heissen, dass ich 1000 Batterien in Serie schalten > kann, dann 1500V habe und ich gefahrlos reingreifen kann, während ich in > der Badewanne stehe... ??? Das machen z.B. auch Vögel auf Hochspannungsleitung. Hier ist der Fall nur umgekehrt: - die Hochspannungsleitung hat ein Potential gegenüber der Erde - die Vögel sind potentialfrei, haben also keinen Erdbezug. => es kann kein Strom fließen Gruß Dietrich
Und wenn ich in die Steckdose fasse und dann eine gewischt kriege, fliessen die Elektronen über mich dann über die Erde bis zum Kraftwerk zurück, was irgendwo weit weg ist? Die sind ja echt schlau, die Elektronen.... Haben die ein eingebautes Navi? Oder ist es einfach nur ein Sonderfall der Batterie? Vielleicht ist es ja so, dass in der Batterie ein Gleichgewicht herrscht und nur, wenn etwas in den Minuspol reingeschickt wird, der Pluspol bereit ist, Elektronen abzugeben. Der Vergleich mit dem Wassermodell scheint hier nicht zu funktionieren. Eine Wasserflasche kann ich ja leer machen, ganz ohne Kreislauf ;)
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So ganz falsch ist das Bespiel mit dem Wasser auch nicht. Wenn du die Wasserflasche umdrehst, fließt das Wasser von dem höheren Potential in der Flasche zum niedrigen Boden.
Soweit, so logisch. Aber unsere Vorredner sagten ja, dass es zwingend einen StromKREIS benötigt, dass also das Wasser wieder zurück in die Flasche muss.... Wenn es nämlich so einfach wäre, hätte mein Aufbau funktionieren müssen. Da hatte ich nämlich die 3V der Batterie auf der einen Seite und die Masse(Erdungspol) auf der anderen Seite.... War aber nix.
Christian S. schrieb: > Ich dachte, es kann nicht so schwer sein, die paar geparkten Elektronen > da wegzuziehen... anscheinend ist es nicht so intuitiv, wie ich gehofft > habe.... Woher soll denn Dein PB4 wissen, wer mehr Elektronen hat, er selbst oder der Anschluss vom Labornetzteil? Das können die erst aushandeln, wenn sie nachgeschaut haben, wie viele sie gegenüber einem gemeinsamen Bezugspunkt (Masse) haben. Dazu muss man die Einzelmassen zum gemeinsamen Bezugspotential verbinden. Dann schließt sich der Kreis und Strom kann fließen.
Christian S. schrieb: > Eine Wasserflasche kann ich ja leer machen, ganz > ohne Kreislauf ;) ...und wie bekommst Du die Flasche voll, ganz ohne Kreislauf? Auch bei Wasser gibt es einen Kreislauf, auch wenn dieser nicht ganz so gut erkennbar ist. Den lernt man übrigens auch im Physikunterricht.
Christian S. schrieb: > Und wenn ich in die Steckdose fasse und dann eine gewischt kriege, > fliessen die Elektronen über mich dann über die Erde bis zum Kraftwerk > zurück, was irgendwo weit weg ist? Die sind ja echt schlau, die > Elektronen.... > Haben die ein eingebautes Navi? Hier kommt dieser Sonderfall zustande dadurch, dass aus der Steckdose Wechselstrom kommt. D.h. die Elektronen ändern 100x pro sekunde die richtung. Und bei jeder änderung fließen ein paar rein oder raus bevor du "voll" bist (weil die ja nicht wegkönnen). Die paar die rein oder raus können reichen aber, damit es zuckt. Jetzt ist die Schachtel mit dem µC viel kleiner und braucht deswegen auch VIEL weniger Strom bis sie "voll" (oder leer) ist, dieser Stromfluß reicht niemals um bei dem µC den Pullup zu überwinden.
Christian S. schrieb: > Und wenn ich in die Steckdose fasse und dann eine gewischt kriege, > fliessen die Elektronen über mich dann über die Erde bis zum Kraftwerk > zurück, was irgendwo weit weg ist? Die sind ja echt schlau, die Ja. Oder sehr vereinfacht ausgedrückt: Hinweg über die Stromleitungen, Rückweg über die Erde ==> Stromkreis Oder: Stromleitung = Hohes Potential, Erde = niedriges Potential Und nein, daher brauchen sie kein Navi. Christian S. schrieb: > Wenn es nämlich so einfach wäre, hätte mein Aufbau funktionieren müssen. > Da hatte ich nämlich die 3V der Batterie auf der einen Seite und die > Masse(Erdungspol) auf der anderen Seite.... War aber nix. Zeichne uns das mal auf und zeige uns wo der Stromkreis zwischen Deiner Schaltung mit der Batterie und der Schaltung mit dem Netzteil ist. Solange dazwischen nur 1 Leitung ist, ist es kein Stromkreis...
Christian S. schrieb: > Und wenn ich in die Steckdose fasse und dann eine gewischt kriege, > fliessen die Elektronen über mich dann über die Erde bis zum Kraftwerk > zurück, was irgendwo weit weg ist? Im Prinzip täten sie das (wenn's nicht Wechselstrom wäre und die Driftgeschwindigkeit größer wäre). > Die sind ja echt schlau, die Elektronen.... > Haben die ein eingebautes Navi? Ja, das Navi ist in die Physik des Elektrons eingebaut, Coulombkraft ist das Stichwort. Die Elektronen in einem Stromkreis wandern da ja schliesslich nicht rum weil ihnen langweilig ist, sondern weil sie dazu gezwungen werden, nämlich durch das elektrische Feld. Wenn das elektrische Feld (der "Antreiber") groß genug ist und der ohmsche Widerstand (der "Bremser") hinreichend klein, dann findet eine Bewegung von Ladungsträgern statt, die man "Strom" nennt. > Oder ist es einfach nur ein Sonderfall der Batterie? Vielleicht ist es > ja so, dass in der Batterie ein Gleichgewicht herrscht und nur, wenn > etwas in den Minuspol reingeschickt wird, der Pluspol bereit ist, > Elektronen abzugeben. Davon abgesehen, daß die Elektronen vom Minuspol rauskommen: Ja, nur wenn welche in den Pluspol reingehen kommen welche beim Minus raus. Und die Batterie macht das auch nicht, weil sie eben grade so lustig drauf ist, sondern wieder durch einen innerlichen Zwang. Im Prinzip kannst Du Dir die Batterie so vorstellen: Da sind zwei Stoffe drin, der eine hat Elektronen, der Andere will welche. Kluge Erfinder haben das jetzt aber genau so zusamengeschustert, daß die zwei Stoffe sich eben nicht einfach innerhalb der Batterie das Elektron geben können, sondern nur daß das eben nur über die Pole funktioniert. Wenn Du jetzt die Pole der Batterie mit einem Draht verbindest, dann kann der Stoff am Minus, der unter der Last seiner Elektronen stöhnt, diese rausdrücken. Und der am Plus, der wo keine Elektronen hat, aber gerne welche hätte, der saugt sie sich richtig rein. Der Draht ist praktisch nur ein Schlauch, durch den die zwei Stoffe die Elektronen (vorstellbar als winzig kleine Kügelchen) austauschen können. Der eine drückt also und der andere saugt gleichzeitig. Das geht so lange gut, bis die beiden Seiten gleich viele Elektronen haben. Der Minus, der vorher ja so viele Elektronen hatte ist seiner Last entledigt und er braucht nicht mehr drücken. Und der Plus hat jetzt genau so viele, also kein Grund mehr zu saugen. Beide sind glücklich, die Batterie ist leer. > Der Vergleich mit dem Wassermodell scheint hier > nicht zu funktionieren. > Eine Wasserflasche kann ich ja leer machen, ganz ohne Kreislauf ;) Nimm einen dünnen Schlauch (am Besten durchsichtig und von ungefähr einem Meter Länge) und fülle den mit Wasser. Die eine Öffnung hältst du mit einem Finger zu. Und jetzt streck' den Arm aus und lass den Schlauch einfach runterhängen (die seite die du zuhältst oben). Und, was passiert? Genau, gar nichts, weil keine Luft reinkann. Wenn du die verschlossene Öfnnung -ähm- öffnest, dann rinnt auf einmal wie magisch das Wasser raus. LG, N0R
Christian S. schrieb: > Und wenn ich in die Steckdose fasse und dann eine gewischt kriege, > fliessen die Elektronen über mich dann über die Erde bis zum Kraftwerk > zurück, was irgendwo weit weg ist? Die sind ja echt schlau, die > Elektronen.... > Haben die ein eingebautes Navi? Nicht wirklich. Du musst dir das eher so vorstellen, dass in der Erde ein 'See' aus Elektronen vorhanden ist. Für jedes Elektron, dass aus der Steckdose über dich in die Erde fliesst, fliesst ein anderes Elektron aus der Erde in das Kraftwerk zurück. So wie beim Wasserschlauch. Ist er gefüllt und an den Wasserhahn angeschlossen, dann kommt sofort Wasser aus dem anderen Ende raus wenn du den Hahn aufdrehst. Aber das ist nicht notwendigerweise dasselbe Wasser. > Oder ist es einfach nur ein Sonderfall der Batterie? Nein. Elektronen rinnen immer nur vom höheren Potential zum niedrigeren Potential. D.h. du brauchst eine Potentialdifferenz. Hast du keine Potentialdifferenz, weil du nur einen Pol angeschlossen hast, dann gibt es auch für die Elektronen kein 'Gefälle' und sie fliessen nicht. So etwas wie eine absolute Spannung gibt es nicht. Eine Spannung ist immer eine Potentialdifferenz zwischen 2 Polen. Bei einer 1.5V Batterie hat der eine Pol ein um 1.5V höheres Potential als der andere Pol. Aber das sagt nichts darüber aus, wie gross die Potentialdifferenz zu einer weiteren Batterie ist, die mit der ersten nicht verbunden ist.
1 | |
2 | |
3 | +---- +---+ <---+ +---+ ----+ |
4 | | | + | | | + | | |
5 | 1.5V | | ??? | | 1.5V |
6 | | | - | | | - | | |
7 | +---- +---+ +----> +---+ ----+ |
Erst dadurch, dass du 2 Pole miteinander verbindest, stellst du einen Bezug zwischen den beiden Batterien A und B her. Verbindest du A+ mit B-, dann hat nachwievor jede Batterie für sich 1.5V Potentialdifferenz. Aber von A- nach B+ kannst du jetzt 3V messen.
1 | +---+ -----+ ----+ |
2 | | + | | | |
3 | | | 1.5V | |
4 | | - | | | |
5 | +---+ -----+ 3.0V |
6 | | + | | | |
7 | | | 1.5V | |
8 | | - | | | |
9 | +---+ -----+ ----+ |
verbindest du hingegen A- mit B-, dann hast du auch weiterhin nur 1.5V Differenz von A+ zu diesem gemeinsamen - und von B+ zu diesem gemeinsamen -
1 | +---- +---+ +---+ ----+ |
2 | | | + | | + | | |
3 | 1.5V | | | | 1.5V |
4 | | | - | | - | | |
5 | +---- +-+-+ +-+-+ ----+ |
6 | | | |
7 | +-------+ |
Erst dadurch, dass du eine Verbindung zwischen den beiden Batterien herstellst, zwingst du die beiden Potentiale dazu, dass sie eine 'Beziehung' zueinander eingehen (wobei die Verbindung dann eben das gemeinsame Potential ist, dass beide Batterien eingehen). Aber Spannungen sind immer nur die Potentialdifferenz zwischen 2 Polen. Nicht mehr. Eine andere Analogie: Ich hab einen Stab mit 2 Meter 'Höhe' und einen Stab mit 3 Meter 'Höhe' (Die Stäbe stehen senkrecht). Frage: Welches obere Ende der beiden Stäbe ist weiter oben? Die Frage lässt sich nicht beantworten, weil ich dir keine Beziehung zwischen den Stäben verraten habe. Steht der 3 Meter Stab im Keller und der 2 Meter Stab am Balkon im ersten Stock, dann ist das obere Ende des 2 Meter Stabes höher. Steht der 3 Meter Stab am Dachboden, dann ist dessen oberes Ende höher. Erst dadurch, dass ich eine Beziehung zwischen den beiden Stäben herstelle, wie zb. beide Stäbe stehen vor mir im Zimmer mit jeweils dem unteren Ende am Fussboden, erst dadurch kann ich die beiden oberen Enden miteinander vergleichen. Ohne einen derartigen gemeinsamen Bezug, kann ich nicht sagen, welches obere Ende höher ist, und wie gross die Höhendifferenz der oeberen Enden ist. Ohne Bezug kann die alles sein, auch 0. Ich brauch nur den einen Stab auf den Fussboden stellen und den anderen auf einen Hocker, der 1 Meter hoch ist und schon sind die beiden oberen Enden auf gleicher Höhe. Also: Um von Differenzen (denn die Höhe des Stabes ist ja nichts anderes als eine Differenz: wie gross ist die Höhendifferenz zwischen oberem und unterem Ende) von 2 Gegenständen auf eine absolute Aussage zwischen den Gegenständen zu kommen, benötigt es einen gemeinsamen Bezug. Bei Spannungen ist das nicht anders. Denn Spannungen sind ja nur Potentialdifferenzen. Ohne gemeinsamen Bezug ist die Fragestellung welche Spannung von welchem Stromkreis die höhere ist, eine sinnlose Frage. Sie ist nicht beantwortbar. Erst dadurch, dass ich 2 Pole miteinander verbinde, stelle ich diesen gemeinsamen Bezug her. Und erst dann kann ich über den anderen Pol eine Aussage treffen, wie zb. welche Spannung der beiden Spannungsquellen die höhere ist und ob Elektronen daher fliessen werden oder nicht und wenn ja, in welche Richtung.
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Vielen Dank für die umfangreichen Antworten. Das hat mir jetzt wirklich sehr weiter geholfen. :) Ist leider doch alles komplizierter, als ich gedacht habe. Aber naja, wenn man erstmal die Hintergründe kennt, ist es immer einfach....
Christian S. schrieb: > Ist leider doch alles komplizierter, als ich gedacht habe. Nein ist es nicht. Du willst, das Strom fließt also brauchst du einen Stromkreis. Eine LED leuchtet auch nur, wenn du sie mit + und - am Netzteil verbindest. Wenn du die LED mit nur einem Beinchen anschließt kann sie nicht leuchten. Genau so ist es mit dem Pin des Mikrocontrollers auch.
Christian S. schrieb: > Ist leider doch alles komplizierter, als ich gedacht habe. Eigentlich nicht. Es läuft alles auf den einfachen Satz hinaus: Wenn du 2 Spannungsquellen hast, musst du die Massen miteinander verbinden. Wobei du trickreicherweise selber definieren kannst, was du als 'Masse' ansehen willst. ("Masse" ist der übliche Name für den gemeinsamen Bezugspunkt) Wenn du 2 Batterien so verbindest (die eine Batterie habe 1.5V, die andere sagen wir mal 3.2V)
1 | +-+ |
2 | +--+ +--+ |
3 | | | |
4 | | 3.2V | |
5 | | | |
6 | | | |
7 | +--+-+--+ |
8 | +--+ +--+ |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | 1.5V | |
12 | | | |
13 | +-------+ |
dann bleibt es dir überlassen, wie du die Spannungen nennst, wo du also deine Masse zahlenmässig hinlegst. Du kannst das zb so "benennen"
1 | +-+ -- 4.7V |
2 | +--+ +--+ |
3 | | | |
4 | | 3.2V | |
5 | | | |
6 | | | |
7 | +--+-+--+ -- 1.5V |
8 | +--+ +--+ |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | 1.5V | |
12 | | | |
13 | +-------+ -- 0.0V |
du kannst es aber auch so benennen
1 | +-+ -- 3.2V |
2 | +--+ +--+ |
3 | | | |
4 | | 3.2V | |
5 | | | |
6 | | | |
7 | +--+-+--+ -- 0.0V |
8 | +--+ +--+ |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | 1.5V | |
12 | | | |
13 | +-------+ -- -1.5V |
oder so
1 | +-+ -- 0.0V |
2 | +--+ +--+ |
3 | | | |
4 | | 3.2V | |
5 | | | |
6 | | | |
7 | +--+-+--+ -- -3.2V |
8 | +--+ +--+ |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | 1.5V | |
12 | | | |
13 | +-------+ -- -4.7V |
oder auch so
1 | +-+ -- 108V |
2 | +--+ +--+ |
3 | | | |
4 | | 3.2V | |
5 | | | |
6 | | | |
7 | +--+-+--+ -- 104.8V |
8 | +--+ +--+ |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | 1.5V | |
12 | | | |
13 | +-------+ -- 103.3V |
oder überhaupt ganz anders. Hauptsache die Differenzen zwischen den einzelnen Punkten sind 1.5V bzw. 3.2V. Und natürlich wird die Gesamtdifferenz zwischen ganz oben und ganz unten immer 4.7V sein. Um bei der Analogie zu bleiben: Mein 2 Meter Stab hat immer eine Höhendifferenz von 2 Meter. Aber ob ich das untere Ende als 100 definiere (zb weil ich mich auf Seehöhe beziehe) oder ob ich das als 11000 definiere (weil ich mich auf einen Punkt im Mariannengraben als meine Referenz beziehe) oder als -8700 (weil ich mich auf den Mt. Everest beziehe), bleibt einzig und alleine mir überlassen. Ich kann jeden beliebigen Zahlenwert benutzen, er ist ohnehin nur Schall und Rauch. Und natürlich: Wenn ich mehrere Stäbe habe, muss ich mich bei allen auf das gleichen Bezugsniveau beziehen um eine sinnvolle Aussage zwischen den Stäben zu erhalten. Aber welches Bezugsniveau ich wähle, bleibt mir überlassen. Ich brauche es nur um die Differenzen in Beziehung miteinander zu setzen.
Christian S. schrieb: > Die sind ja echt schlau, die > Elektronen.... > Haben die ein eingebautes Navi? Solche Navis sind in der Natur viel verbreiteter als du denkst. Ein Regentropfen im Engadin weiss z.B. auch, dass er bis nach Holland muss um in die Nordsee zu kommen. Das macht er ganz ähnlich wie die Elektronen, er bewegt sich immer abwärts. Georg
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