Bipolarer Spannungseingang mit Potentiometer

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Erneut ein Versuch, mein Problem mit dem bipolaren Spannungseingang zu lösen smile

Letztens habe ich die Schaltung komplett falsch gezeichnet ... so müsste es nun richtig sein (Bild)

Nach einer bestimmten Schleiferstellung wird die Ausgangsspannung negativ werden. Jetzt werde ich allerdings mit einem völlig neuen Problem konfrontiert:

Auf den ersten Blick sieht es für mich aus wie ein normaler belasteter Spannungsteiler, allerdings sind der untere Teil des Potentiometers und die anzuschließende Last (nehmen wir mal einen Widerstand) nicht parallel geschaltet, da sie beide an unterschiedlichen Potentialen verbunden sind.

Wie muss ich hier vorgehen um die Ausgangsspannung U_aus in Abhängigkeit von den Quellenspannungen und von der Schleiferstellung ausdrücken zu können?

Wenn ich über das Superpositionsprinzip gehe, dann sind alle Bauteile mit Masse verbunden, was aber gestern bei mir nur zu Mist geführt hat. Mein Ergebnis war:

Mein Kommilitone meinte, dass ich die Differenz von U_01 und U_02 bilden müsse, allerdings war dann nur der Spannungsabfall für die Schleiferstellung 0.5 richtig (Habe es mit PSpice nachgeprüft).

Wo liegt mein Fehler grübelnd

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Entschuldige!

Update :)

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Warum machst Du nicht einfach 'ne Maschenstromanalyse (s.u.)? Könntest natürlich auch gleich 'ne Knotenspannungsanalyse machen. Erfahrungsgemäß fällt das allerdings manchen Leuten schwerer.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

auch die Methode der Ersatzspannungsquelle ist hier nützlich.
Natürlich ist letztlich die Wahl der Methode Geschmackssache.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Hallo GvC,

ja, ich bin sogar sehr interessiert und werde gleich alles nochmal nachrechnen. Habe gleich noch meine Elektronikvorlesung smile

Wie kann es sein, dass bei mir nur die Differenz im Zähler fehlte grübelnd

Ich werde Dir gleich mal meinen Lösungsweg zeigen mit dem Superpositionsprinzip und dann die oben genannten Verfahren auf das Problem anwenden.

Vielen vielen Dank bisher Thumbs up!

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

So, jetzt bin ich am Start und weiß nach Deinem Rechenweg endlich wo mein Problem liegt. Genau das verstehe ich nicht:

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Das U0 ist doch die Ersatzspannungsquelle. Das hast du ja komplett falsch gezeichnet:

1) Für die Bestimmung von U0 hängt Ra nicht dran
2) U0 ist die Spannung am Abgreifpunkt des Potis gegen Masse. Also eigentlich die Spannung, die du mit Ua bezeichnest. In deinem Bild ist U0=U1+U2.

grübelnd

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

@Pfirsichmensch
Ich glaube, Du solltest Dich zunächst erst nochmal mit den Grundlagen des Ersatzquellenverfahrens vertraut machen, sofern Du dieses denn anwenden willst.

Die unten stehende Schaltung ist in eine Ersatzquelle umzuwandeln. Ohne entsprechende Kenntnis der zugehörigen Zusammenhänge kannst Du's allerdings vergessen. Dann nimm lieber das von Dir favorisierte Überlagerungsverfahren und führe das hier mal vor, damit man Dir sagen kann, wo Dein Fehler liegt.

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Habe mich auch erst über die Bezeichnung gewundert! Dachte GvC hat das umbenannt. Werde gleich meine Ergebnisse posten.

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Ich kann mir vorstellen, dass es gerade so rüberkommt, als ob ich nicht wüsste wie das Ersatzquellenverfahren funktioniert. Ich bin mit diesem Verfahren vertraut. Ich komme aber nicht auf die Maschengleichung für die Ausgangsspannung nachdem die Last getrennt wurde.

Mein Ansatz:

Quellen deaktivieren (Kurzschluss), Last trennen und aus der Sicht der Klemmen den Innenwiderstand bestimmen. Das ist die Parallelschaltung der beiden Teilwiderstände des Potentiometers:

Nun aktiviere ich die Quellen wieder, der Ausgang ist weiter unbelastet. Nun würde ich die untere Masche I_b nehmen, die Du beim Maschenstromverfahren vorgeschlagen hattest.

Edit: Welche Spannung fällt denn am unteren Teilwiderstand des Potentiometers ab? Ich weiß nicht wie ich den ausdrücken soll, das müsste doch das Produkt sein aus der Schleiferstellung und der Summe der beiden Quellspannungen, oder?

Edit2:

So jetzt ist alles klar ... ich hatte den Schritt mit dem Spannungsteiler vermasselt! (Im Bild eingerahmt). Man kann da nicht alles erkennen:

Das hatte ich die ganze Zeit vergessen in der Maschengleichung zu berücksichtigen.

Vielen Dank für die Hilfe und die Geduld Thumbs up!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Durch Deine Rechnung steige ich, ehrlich gesagt, nicht ganz durch. Du scheinst jetzt eine Mischung aus Ersatzquellen- und Maschenstromverfahren anzuwenden. Na ja, wenn Du selber damit zufrieden bist, soll's mir recht sein.

Pfirsichmensch · Anmeldungsdatum: 09.08.2014 Beiträge: 284

Also anders habe ich das nicht herleiten können