Gemeinsame Masse und Spannungen

Im Anschluss an eine Frage, die ich zuvor gestellt habe, wurde mir klar, dass mich Gemeinsamkeiten verwirren. Ich habe einen USB-betriebenen Arduino und eine separate Batterieversorgung. Der Minuspol der Batterieversorgung ist mit der Arduino-Masse verbunden. Die Spannung jeder Versorgung ist die Potentialdifferenz zwischen ihren beiden Seiten, und ich habe verstanden, dass Sie sich keine Gedanken darüber machen mussten, was diese tatsächlichen Potentiale waren, sondern nur die Differenz. Aber wenn Sie Negative anschließen, ist das Potential sicherlich wichtig, da die 2 Potentiale jetzt "ausgemittelt" werden und somit möglicherweise (nur bemerktes Wortspiel beim Korrekturlesen) die ursprünglichen Spannungen beider Versorgungen ändern.

Die Tatsache, dass es in Ordnung ist, die beiden Versorgungen anzuschließen, bedeutet, dass mein Verständnis fehlerhaft ist. Könnte mich bitte jemand aufklären?

Abschnitt 7 dieses Dokuments ist im Grunde das, was ich tue

Können Sie ein Schema (oder zumindest ein Blockdiagramm) zeichnen, das die Beziehung dieser beiden Spannungsquellen zeigt und wie sie miteinander und mit der Last verbunden sind? Wenn Sie nicht berechtigt sind, das Bild in Ihre Frage aufzunehmen, laden Sie es auf imgur.com hoch und fügen Sie einen Link in Ihre Frage ein. Jemand wird es bearbeiten, um das Bild in Einklang zu bringen.
Ich habe einen Link zum Original hinzugefügt. Danke für die Aufforderung.
Keines der Bilder in diesem Abschnitt zeigt, dass USB und Batterie gleichzeitig angeschlossen sind, daher habe ich immer noch Probleme, mir vorzustellen, wonach Sie fragen. Aber wie auch immer, ich benutze kein Arduino. Vielleicht kann jemand antworten, der sich mit Arduino auskennt.

Antworten (3)

Ein Schlüsselkonzept, das bei der Klärung von Missverständnissen helfen könnte, ist Folgendes:

  • Eine Spannung ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis, sie ist kein absoluter Wert einer physikalischen Eigenschaft an einem einzelnen Punkt in einem Stromkreis. Es handelt sich also um kein absolutes Potenzial , es handelt sich um einen relativen Wert, einen Unterschied.

Wie dies gilt:

Die "Masse" des Arduino ist der Punkt (oder PCB-Spur, um das Konzept zu vereinfachen), relativ zu dem das Potential auf der "Vcc"-Spur des Arduino gemessen wird. Bei Stromversorgung über das USB-Kabel ist also die „Masse“ des Arduino die Messbasis und liegt übrigens auf dem gleichen Potential wie die „Masse“ des Computers, dessen USB-Anschluss verwendet wird.

Das „Minus“ der Batterie ist lediglich einer von zwei Punkten an der Batterie, zwischen denen die Potentialdifferenz , dh die Spannung der Batterie gemessen wird. Relativ zum Rest des (elektrischen) Universums ist der "negative" Pol der Batterie schwebend , dh hat keinen bestimmten relativen Wert, bis dieser sogenannte negative Pol der Batterie mit einem Stromkreis verbunden ist.

Wenn Sie den Minuspol Ihrer Batterie mit der Masse des Arduino verbinden, geben Sie einen Referenzwert für die Batterie relativ zum Arduino an. Nur während eine solche Verbindung hergestellt wird, liegt der "positive" Anschluss der Batterie auf einem Potential der "Batteriespannung" im Vergleich zum Nullpegel oder Masse des Arduino.

Wenn Sie stattdessen die Batterie "positiv" an die Arduino-Masseleitung anschließen, hat der andere Anschluss der Batterie einen negativen Wert im Vergleich zum Nullpegel oder Masse des Arduino.

Die Batterie oder jede beliebige Spannung ist relativ zu der von Ihnen angegebenen Referenz. Es ist eine Differenz , von Ihrem definierten Fußpunkt in der Schaltung, kein absoluter Wert , um das eingangs erwähnte Grundprinzip hier noch einmal zu wiederholen.

Vielen Dank. Ich möchte mein Verständnis noch verfeinern, also halte Ausschau nach Teil 2 ...

Sie haben Recht, dass das Anschließen einer Batterie einen Potenzialunterschied erzeugt. Es gibt kein universelles „0 V“; Spannung ist eine relative Messung. Wenn wir von "5 V" sprechen, meinen wir wahrscheinlich "5 V vom Erdungssymbol im Schaltplan". Wenn Sie ein Ende einer Batterie an eine andere Spannung anschließen, wird der Unterschied hinzugefügt:

schematisch

Probleme bekommt man nur, wenn man Batterien parallel hat:

schematisch

Diese Situation kann eigentlich nicht eintreten. In Wirklichkeit sind Drähte nur sehr kleine Widerstände, und was passiert, ist, dass der Draht an der Oberseite sehr heiß wird, wenn ein enormer Strom durch ihn fließt, und er verdampft. Oder die Batterien können nicht genug Strom liefern, um ihre Spannung aufrechtzuerhalten, und sie gehen leer aus. Auf jeden Fall wird etwas heiß und geht kaputt.

Wenn die negativen Anschlüsse beider Versorgungen mit einem gemeinsamen Leiter (Masse) und die positiven Anschlüsse mit einem gemeinsamen Leiter (V+) verbunden sind, führt jede Spannungsdifferenz zum Fließen eines Stroms. Angenommen, der USB hat die richtigen 5 V, dann versucht der USB, ihn aufzuladen, wenn der Akku nur 4,8 V hat. Wenn der Unterschied viel größer ist, kann die Schaltung durch einen hohen Stromfluss oder die Batterien durch eine zu hohe Laderate beschädigt werden. Wenn der Akku über 5 V liegt, kann ich mir nicht sicher sein, ohne die Spezifikationen für USB zu überprüfen, aber ich würde annehmen, dass er ziemlich gut vor geringfügigen Überlastungen geschützt war, sodass eine Diode den Rückstrom stoppt. Wenn beide Netzteile für das Gerät ausgelegt sind und gleichzeitig eingesteckt werden können, würde ich davon ausgehen (vorausgesetzt, die Batterien sind '

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