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Über Spannungsteiler
Ein Spannungsteiler besteht aus zwei Widerständen in Reihe. Die Spannung in der Mitte ist ein fester Teil der Eingangsspannung:
Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2)
R1 geht von Vin zur Mitte, R2 von der Mitte zur Masse. Bei 5 V Eingang, R1 = 10 kΩ und R2 = 20 kΩ ist Vout = 5 × 20 ÷ 30 = 3,333 V.
Dieser Rechner funktioniert in beide Richtungen. Vout berechnen liefert die Ausgangsspannung aus Vin, R1 und R2 — auf Wunsch mit einer Last am Ausgang. Widerstand berechnen geht von der gewünschten Spannung und dem einen Widerstand aus, den Sie haben: Sie erhalten den exakten Wert des anderen Widerstands, den nächsten Normwert und die besten Normwert-Paare.
Funktionen
- Vout berechnen — aus Vin, R1 und R2, mit Strom, Leistung in jedem Widerstand und Ausgangswiderstand
- Widerstand berechnen — der andere Widerstand für das gewünschte Vout, exakt und gerundet auf E12, E24 oder E96
- Beste Normwert-Paare — die fünf besten Paare zum Kaufen, mit ihrem echten Vout
- Lasteffekt — den Widerstand des angeschlossenen Geräts eingeben und sehen, wie stark Vout sinkt
- Logikpegel-Prüfung — zeigt, ob Vout zu einem 3,3-V-Eingang passt
- Schaltplan — der Teiler, gezeichnet mit Ihren Werten
- Einheiten — Ω, kΩ oder MΩ in der Liste, oder 4k7 bzw. 10k tippen
5 V auf 3,3 V
Eine häufige Aufgabe: Ein 5-V-Signal (der TX-Pin eines Arduino Uno, ein 5-V-Sensor) soll an einen 3,3-V-Eingang (ESP32, ESP8266, Raspberry Pi). Ein 3,3-V-Pin liest ab etwa 2,3 V HIGH und sollte nicht mehr als etwa 3,6 V bekommen.
| R1 | R2 | Vout bei 5 V |
|---|---|---|
| 1 kΩ | 2 kΩ | 3,333 V |
| 10 kΩ | 20 kΩ | 3,333 V |
| 1,8 kΩ | 3,3 kΩ | 3,235 V |
| 4,7 kΩ | 10 kΩ | 3,401 V |
| 2,2 kΩ | 3,3 kΩ | 3,000 V |
| 1 kΩ | 1,5 kΩ | 3,000 V |
Kleine Widerstände (1 kΩ + 2 kΩ) halten schnelle Signale sauber, ziehen aber mehr Strom: 1,667 mA. Große (10 kΩ + 20 kΩ) ziehen nur 0,1667 mA, reagieren aber langsamer. Für eine serielle Leitung mit 9600 oder 115200 Baud geht beides.
Eine Batterie oder ein 12-V-Netzteil messen
Ein analoger Eingang kann nur bis zur eigenen Versorgungsspannung messen: 5 V beim Arduino Uno, etwa 3,3 V beim ESP32. Um mehr zu messen, teilen Sie zuerst und rechnen im Code zurück.
| Messen | R1 | R2 | Vout am oberen Ende des Bereichs |
|---|---|---|---|
| 9-V-Batterie | 20 kΩ | 10 kΩ | 3,000 V |
| 12-V-Netzteil | 15 kΩ | 10 kΩ | 4,800 V |
| 24-V-Netzteil | 39 kΩ | 10 kΩ | 4,898 V |
| LiPo-Zelle (4,2 V) | 100 kΩ | 100 kΩ | 2,100 V |
In Ihrem Code: echte Spannung = gemessene Spannung × (R1 + R2) ÷ R2. Mit 20 kΩ und 10 kΩ ist das × 3. Lassen Sie oben etwas Luft: Ein „12-V“-Netzteil kann 12,6 V oder mehr liefern.
Der Lasteffekt
Alles, was Sie an Vout anschließen, wirkt wie ein Widerstand parallel zu R2. Es zieht Vout nach unten. Mit 5 V, R1 = 10 kΩ und R2 = 20 kΩ:
| Last an Vout | Vout | Abfall |
|---|---|---|
| keine | 3,333 V | — |
| 1 MΩ | 3,311 V | 0,66 % |
| 100 kΩ | 3,125 V | 6,25 % |
| 10 kΩ | 2,000 V | 40 % |
Faustregel: Die Last sollte mindestens 10- bis 100-mal größer sein als R2. Eingänge von Mikrocontrollern haben sehr hohe Widerstände (viele Megaohm), sie sind also unproblematisch.
Signal ja, Strom nein
Ein Spannungsteiler eignet sich für Signale: Logikpegel, Sensorwerte und ADC-Eingänge. Er ist keine Stromversorgung. Vout sinkt, sobald etwas Strom zieht, und die Widerstände verheizen ständig Leistung. Um ein 3,3-V-Board oder einen Motor aus einer höheren Spannung zu versorgen, nehmen Sie einen Spannungsregler oder einen Abwärtswandler.
Häufige Fragen
Wie lautet die Spannungsteiler-Formel?
Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2). R2 ist der Widerstand zwischen Ausgang und Masse.
Wie wähle ich R1 und R2?
Zuerst das Verhältnis: R2 ÷ (R1 + R2) = Vout ÷ Vin. Dann die Größe: Werte von 1 kΩ bis 100 kΩ passen für die meisten Signale. Wählen Sie einen Widerstand und lassen Sie den anderen mit Widerstand berechnen ausrechnen.
Welche Widerstände machen aus 5 V 3,3 V?
1 kΩ und 2 kΩ oder 10 kΩ und 20 kΩ ergeben 3,333 V. Nur mit E12-Werten ergeben 1,8 kΩ und 3,3 kΩ 3,235 V.
Kann ich ein 3,3-V-Board über einen Spannungsteiler versorgen?
Nein. Der Strom des Boards lässt Vout sinken und ständig schwanken. Nehmen Sie einen 3,3-V-Regler.
Funktioniert ein Spannungsteiler an einer bidirektionalen Leitung?
Nein. Er senkt nur ein Signal, das in eine Richtung läuft, von einem 5-V-Ausgang zu einem 3,3-V-Eingang. Bei bidirektionalen Leitungen wie I2C reicht ein Spannungsteiler nicht.
Warum ist mein gemessenes Vout niedriger als das Ergebnis?
Entweder belastet etwas den Ausgang, oder die Widerstände weichen um ihre Toleranz ab (je ± 5 % bei E24-Teilen). Geben Sie unter Weitere Optionen die Last ein, um ihren Effekt zu sehen.
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So geht’s
- Wählen Sie Vout berechnen oder Widerstand berechnen
- Vout berechnen: Vin, R1 und R2 eingeben (Ω, kΩ oder MΩ wählen oder 4k7 tippen)
- Widerstand berechnen: Vin, das gewünschte Vout und den vorhandenen Widerstand eingeben
- Unter Weitere Optionen eine Last hinzufügen, um zu sehen, wie Vout sinkt
- Oder ein Beispiel wie 5 V → 3,3 V antippen
