Spannung einfach erklärt – Grundlagen für die Automatisierungstechnik

Spannung ist einer der wichtigsten Begriffe in der Elektrotechnik. Ohne Spannung fließt kein Strom, ohne Strom funktioniert keine Steuerung, kein Sensor, keine Pumpe und keine Automatisierung.
Hier bekommst du eine klare, verständliche Einführung – so, wie du es aus meinen anderen Projekten kennst.

Was ist elektrische Spannung?

Spannung ist der „Druck“, der Elektronen in Bewegung setzt. Stell dir Spannung wie den Wasserdruck in einem Schlauch vor:

  • Hohe Spannung = viel Druck

  • Niedrige Spannung = wenig Druck

  • Keine Spannung = kein Wasserfluss

Ohne Spannung kann kein Strom fließen – und ohne Strom passiert in deiner Steuerung gar nichts.

Merksatz:

Spannung ist die Ursache, Strom ist die Wirkung.

Einheit der Spannung

Die Spannung wird in Volt (V) gemessen.

Typische Spannungen in der Automatisierungstechnik:

Bereich Typische Spannung Anwendung
Kleinspannung
5 V, 12 V
Mikrocontroller, Sensoren, ESP32
Kleinspannung
24 V DC
SPS, LOGO!, Relais, Ventile
Netzspannung
230 V AC
Pumpen, Heizungen, Netzteile

Warum ist Spannung so wichtig in der Automatisierung?

In der Automatisierungstechnik entscheidet die Spannung darüber:

  • welche Sensoren du verwenden kannst

  • welche Aktoren funktionieren

  • wie du verdrahten musst

  • welche Schutzmaßnahmen nötig sind

  • ob deine Steuerung zuverlässig läuft

Ein falsches Spannungsniveau führt schnell zu:

  • Fehlfunktionen

  • Messfehlern

  • zerstörten Bauteilen

  • gefährlichen Situationen

Gleichspannung (DC) vs. Wechselspannung (AC)

Gleichspannung (DC)

  • fließt immer in die gleiche Richtung

  • stabil und gut messbar

  • ideal für Steuerungen

  • typisch: 24 V DC

Wechselspannung (AC)

  • wechselt ständig die Richtung

  • ideal für Energieversorgung

  • typisch: 230 V AC

Spannung: Wechselspannung

Wie entsteht Spannung?

Spannung kann auf verschiedene Arten entstehen:

  • Batterie / Akku → chemische Reaktion erzeugt eine feste Gleichspannung

  • Generator → mechanische Bewegung erzeugt elektrische Energie

  • Solarzelle → Licht wird direkt in elektrische Spannung umgewandelt

Netzteile erzeugen keine Spannung – sie wandeln nur um

Ein Netzteil erzeugt keine Spannung im eigentlichen Sinne. Es transformiert lediglich eine vorhandene Spannung in eine andere:

  • 230 V AC → 24 V DC

  • 230 V AC → 12 V DC

  • 24 V DC → 5 V DC (Step‑Down‑Wandler)

Merksatz:

Ein Netzteil ist kein Generator – es macht aus vorhandener Spannung nur eine passende Spannung.

Das ist ein superwichtiger Unterschied, den viele Einsteiger nicht kennen.

Bei jedem Widerstand im Stromkreis kommt es zu einem Spannungsabfall

Wie misst man Spannung?

Mit einem Multimeter:

  1. Messbereich auf V DC oder V AC stellen

  2. Schwarze Messspitze an Minus / Masse

  3. Rote Messspitze an Plus / Phase

  4. Wert ablesen

Spannung misst man immer parallel – dort, wo ein Spannungsabfall stattfindet

Spannung ist immer ein Potentialunterschied zwischen zwei Punkten. Deshalb misst man Spannung parallel zum Verbraucher, nicht in Reihe.

Beispiele:

  • Parallel zur LED → Spannungsabfall der LED

  • Parallel zum Motor → Versorgungsspannung des Motors

  • Parallel zum Netzteil → Ausgangsspannung

Merksatz:

Strom misst man in Reihe – Spannung misst man parallel.

Wenn du Spannung „irgendwo im Kabel“ misst, bekommst du oft 0 V, weil dort kein Spannungsabfall stattfindet.

Spannung: Messen

Sicherheitsregeln im Umgang mit Spannung

  • Immer zuerst Spannungsfrei schalten

  • Nur an 24 V DC arbeiten, wenn du Anfänger bist

  • 230 V nur mit Fachkenntnis

  • Kurzschlüsse vermeiden

  • Netzteile richtig absichern

  • Adern sauber beschriften

Merksatz:

Spannung sieht man nicht – aber sie wirkt immer.

Spannung in der Praxis – Beispiele aus der Automatisierung

1. Sensoren

  • Näherungsschalter: 24 V DC

  • Temperatursensoren: 5–24 V DC

  • Drucksensoren: 24 V DC

2. Aktoren

  • Magnetventile: 24 V DC

  • Pumpen: 230 V AC

  • Relais: 24 V DC Spule

3. Steuerungen

  • Siemens LOGO!: 12/24 V DC oder 230 V AC

  • WAGO SPS: 24 V DC

  • ESP32: 3,3 V DC

Zusammenfassung

Spannung ist der Grundbaustein jeder Automatisierung. Wenn du Spannung verstehst, verstehst du:

  • wie Sensoren funktionieren

  • wie Steuerungen arbeiten

  • wie du sicher verdrahtest

  • wie du Fehler findest

Spannung, Strom und Widerstand hängen zusammen – das nennt man das Ohmsche Gesetz.

 

Bis zum nächsten Mal im AutomatisierungsLabor

 

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