Hallo zusammen, habe mir mit dem Arduino eine 10-Kanal Lichtspiel zusammengebaut. Und habe das anschalten der LEDs über 10 Relais realisiert. Dies funktioniert auch problemlos allerdings entsteht eine erhebliche Geräuschkulisse. Daher hab ich mir überlegt das anschalten über Transistoren zu realisieren. Da ich aber mit Transistoren noch keine Erfahrung habe, ist mir noch einiges unklar. 1.: In allen Schaltplänen sind die Verbraucher zwischen Plus und Kollektor geschalten. Ist es auch möglich die Verbraucher zwischen Emitter und Minus zu schalten, so wie es in der Grafik? 2.: Welchen Wiederstand muss ich zwischen dem Microkontroller und der Basis schalten und warum? 3.:Welcher Transistor ist für diese Schaltung günstig und warum? Schon mal Danke für hilfreiche Tipps!
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Christoph S. schrieb: > In allen Schaltplänen > sind die Verbraucher zwischen Plus und Kollektor geschalten. Ist es auch > möglich die Verbraucher zwischen Emitter und Minus zu schalten, ja es ist möglich dies zu tun. Man muss nur gewisse Umstände im Emitterkreis (Kollektorfolger) berücksichtigen zB jenen Umstand das die Basisspannung mindestens so hoch sein muss wie die EmitterSpannung + die BasisEmitterspannung. In deinem Fall wäre es 4*3,2V + UR + Ube(ca 0,7V) = 14,7V ca. So groß muss mindestens die Spannung an der Basis sein die aber µC mit 5V definitiv nicht schafft. In diesem Fall könnte man ein art Treiberstufe davor schalten oder aber du legst es gleich in den Kollektorkreis(Emitterfolger) http://www.elektronikinfo.de/strom/bipolartransistoren.htm hier find ich gut erklärt
Kann man, macht halt nur überhaupt keinen Sinn. Die übliche Variante: 5V Ansteuerung + Basiswiderstand reicht. Deine Variante: Du brauchst nen Pegelwandler und den Kram von oben. Du kannst das schon so machen, klar. Aber dann wirds halt Scheisse. Transistor ist relativ egal, ein NPN der 40mA abkann ist nicht schwer zu finden. Ich nehme für sowas 2n3904. Basiswiderstandsberechnung für den Fall das die Last zwischen Vcc und Kollektor ist: Ic = 40mA hfe = ungefähr 150 Wir wollen die LED nur ein- oder ausschalten, daher Übersteuerungsfaktor 2..5 Ergibt Ib = Ic / 50 = 800µA. Rb = (5V - 0,7V) / 800µA = 5375 Ohm. 5 kOhm Widerstand verwenden.
1. Der Verbraucher im Kollektorkreis ist üblich, da er so unabhängig vom Steuerkreis ist. Gegenbeispielt: Schaltest du die LEDs in den Emitterkreis, rutscht das Emitter-Potenzial um mindestens 4x3,2 = 12,8 V nach oben. Zuzüglich der BE-Spannung müsste das Basispotenzial mindestens 13,5 V betragen. Das geht also mit einem µC nicht mehr. 2. * Kollektorstrom I_C = Gesamtstrom der einzlnen LED-Stränge, hier also 2x20mA = 40 mA * Als Transistor sollte sich hier also noch ein BC547C eignen mit I_C_max = 100 mA * Die Vorwiderstände vor den LEDs sind zu hoch, oder die Versorgungsspannung ist zu niedrig, denn die 60 Ohm erzeugen bei 40 mA schon 2,4 V Spannungsabfall. Zuzüglich der CE-Sättigungspannung von bis zu 600 mV müsstest du eine Versorgungsspannung von mindestens 15,8 v haben. Vorschlag: Teil die LEDs in drei Stränge auf: U_F = 3 x 3,2 V = 9,6 V; I_C = 60 mA * Vorwiderstände anpassen: 90 Ohm in den Strängen mit 3 LEDs bzw. 250 Ohm in dem mit den zweien. * Im Sättigungsbetrieb (Schaltbetrieb) sinkt die Stromverstärkung auf etwa 20: I_C(sat) = 100 mA; I_B(sat) = 5 mA => beta(sat) = I_C(sat) / I_B(sat) = 20 * Um also 60 mA im Kollektorkreis sicher durchschalten zu können, musst du im Basiskreis 60 mA / 20 = 3 mA fließen lassen. * Die Sättigungsspannung der BE-Strecke beträgt V_BE(sat) = 900 mV (typ.) Für den Basiswiderstand ergibt sich dann (5 V - 900 mV) / 3 mA = 1300 Ohm Hier würde man etwa 500 Ohm nehmen, um sicher zu gehen, zumal der H-Pegel vom µC auch nicht exakt 5 V ist, sondern auch nur 2,4 V betragen kann (TTL-Pegel V_OH). Quellen: https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC547.pdf https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel
michael_ schrieb: > Mit PNP-Tranis geht das. Dann Zeig mal, wie du mit 5 V nen PNP sperren kannst, der mit dem Emitter an 12 V hängt (ohne zus. Pegelwandler).
Wenn Du unbedingt nach Plus 12V schalten musst, gibt es auch noch die Option mit 2 Transistoren: ein NPN am µC, der den Basisstrom für den eigentlichen PNP-Schalttransistor (Emitter an +12V, LEDs an Kollektor) einschaltet. Du brauchst dann die zwei Transistoren und 3 Widerstände (zusätzlich zu den LED-Vorwiderständen) Typvorschlag: BC337 (NPN), BC 327 (PNP)
Danke für deine Antwort. Da werde ich das wohl umlöten müssen. Wollte mir nur Arbeit sparen da die LEDs jetzt mit den Relais so zusammen gelötet sind, da wäre der Umbau einfacher gewesen.
Sascha schrieb: > Ich nehme für sowas 2n3904. > > [...]ektor ist: > > Ic = 40mA > hfe = ungefähr 150 Laut [1] ist h_Fe >= 60 @ I_C = 50 mA und V_CE = 1 V zumal nur im Pulsbetrieb spezifiziert. Hier wären also auch mindestens 1 mA Basisstrom empfohlen. V_BE @ 1 mA I_B = ca. 700 mV @ 25°C. Um auch hier den TTL-Pegel sicher ausnutzen zu können, wäre ein R_B von ca. 1,6 kOhm notwendig. Bitte einem Anfänger nicht beibringen, wie man Schaltungen auf Kante näht... [1] https://www.fairchildsemi.com/datasheets/2N/2N3904.pdf
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Danke für eure vielen Tipps und Erklärungen. Hab mich jetzt für die Schaltung entschieden.
>Die Versorgungsspannung ist zu niedrig oder du muss die LEDs in 3 Stänge >aufteilen. Das geht schon: Die LED's kriegen so etwas Strom und Spannung ab (z.B. 3.1V @ 18mA), aber is immer noch gut!
Mike schrieb: > Das geht schon: Die LED's kriegen so etwas Strom und Spannung ab (z.B. > 3.1V @ 18mA), aber is immer noch gut! Und woher hast Du die Daten? Christoph hat keinen Typ genannt...
M.N. schrieb: > Sascha schrieb: >> Ich nehme für sowas 2n3904. >> >> [...]ektor ist: >> >> Ic = 40mA >> hfe = ungefähr 150 > > Laut [1] ist h_Fe >= 60 @ I_C = 50 mA und V_CE = 1 V zumal nur im > Pulsbetrieb spezifiziert. > Hier wären also auch mindestens 1 mA Basisstrom empfohlen. > V_BE @ 1 mA I_B = ca. 700 mV @ 25°C. > Um auch hier den TTL-Pegel sicher ausnutzen zu können, wäre ein R_B von > ca. 1,6 kOhm notwendig. > > Bitte einem Anfänger nicht beibringen, wie man Schaltungen auf Kante > näht... > > [1] https://www.fairchildsemi.com/datasheets/2N/2N3904.pdf Ich hab mit nem Übersteuerungsfaktor von 3 gerechnet, ergibt hfe von 50. Ist also noch übersteuert. Und dann danach den nächstkleineren Basiswiderstand gewählt. Solange die 5V vom µC stabil sind, ist der Transistor übersteuert. Vce also definitionsgemäß kleiner als Vbe, also kleiner als etwa 0,7V. Ist also nicht wirklich auf Kante genäht. Wenn man die 5kOhm rückwärts rechnet, kommt man auf einen Verstärkungsfaktor von 46 bei 40mA Kollektorstrom...der bei 4 LEDs in Reihe und 13V aber niemals fließen wird. In der Schaltung wie sie in Beitrag "Re: Schaltung Transistor" steht, sind 40mA der absolute worst case. Guckt man sich das Datenblatt von üblichen weissen Draht-LEDs mal an: http://www1.futureelectronics.com/doc/EVERLIGHT%C2%A0/334-15__T1C1-4WYA.pdf stellt man fest dass bei 3,2V nur noch grob 10mA fließen. Also halbe Helligkeit. Bei 12V Versorgungsspannung sieht das noch düsterer aus, da sinds dann weniger als 3V pro LED. Die glimmen dann nur noch. Was hier auf Kante genäht ist, ist der Spannungsabfall am Vorwiderstand, nicht die Berechnung vom Transistorbasiswiderstand.
P.S. Kann natürlich sein, dass das rote LEDs sind. Dann sind 3,2V bei 20mA gerade so plausibel. Aber für was zum Teufel braucht man ultrahelle rote LEDs?
Also wenn ich die 4 LEDs und den 60,4Ohm Wiederstand ohne Transistor auf 12V klemme sind die 4 LEDs sehr hell. Einen richtigen Typ der LEDs weis ich nicht auf der Seite wo ich sie gekauft habe steht nur "5mm Grün: 30.000mcd / 20° 525nm 3,2V / 20mA". Erzeugt der Transistor auch noch einen Wiederstand oder warum sollte die Spannung zu gering sein? Ich dachte der Wiederstand des Transistors geht gegen Null wenn er durchgeschaltet ist?!
Christoph S. schrieb: > Also wenn ich die 4 LEDs und den 60,4Ohm Wiederstand ohne Transistor auf > 12V klemme sind die 4 LEDs sehr hell. Einen richtigen Typ der LEDs weis > ich nicht auf der Seite wo ich sie gekauft habe steht nur "5mm Grün: > 30.000mcd / 20° 525nm 3,2V / 20mA". Erzeugt der Transistor auch noch > einen Wiederstand oder warum sollte die Spannung zu gering sein? Ich > dachte der Wiederstand des Transistors geht gegen Null wenn er > durchgeschaltet ist?! Der Transistor hat im durchgeschalteten Fall eine geringe Rest-Durchlassspannung von einigen 10tel Volt. Wenn die Leds ausreichend hell sind, sollte es auch mit einem vollständig durchgeschalteten Transistor gehen. Rein rechnerisch kann es mit den angegebenen Werten nicht gehen, denn 4 * 3,2 sind schon 12,8V, am Vorwiderstand fällt nochmal 60 * 0,02 = 1,2V ab, also bräuchtest du eigentlich eine 14V Versorgungsspannung. Also ist real entweder die Durchlassspannung deiner Dioden niedriger oder deine Versorgung hat eher 14 als 12V. Egal, wenn es ohne Transistor funktioniert, wirds auch mit funktionieren, ist ja kein Design für ein Gerät das verkauft werden soll, sondern eine Bastelei.
@Christoph Schubert (chriss87) >Schaltung2.png >Danke für eure vielen Tipps und Erklärungen. Hab mich jetzt für die >Schaltung entschieden. Ist soweit OK, aber . . . >Also wenn ich die 4 LEDs und den 60,4Ohm Wiederstand ohne Transistor auf >12V klemme sind die 4 LEDs sehr hell. Mal den Strom gemessen? Oder einfach den Spannungsabfall über em Widerstand? I = U / R >30.000mcd / 20° 525nm 3,2V / 20mA". Erzeugt der Transistor auch noch >einen Wiederstand Jain, aber Spannungsabfall. Bei 20mA kann man den vergessen, das sind vielleicht 100mV oder so. > oder warum sollte die Spannung zu gering sein? Weil zu wenig für den Vorwiderstand übrig bleibt. https://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Vorwiderstand "Daraus erkennt man, dass der Vorwiderstand umso besser als Konstantstromquelle wirkt, je höher der Spannungsabfall über diesem ist." Ergo. Schalte maximal 3 LEDs in Reihe und berechne den passenden Vorwiderstand, siehe LED. > Ich >dachte der Wiederstand des Transistors geht gegen Null wenn er >durchgeschaltet ist?! Bei einem Bipolartransistor redet man besser von Sättigungsspannung, denn er verhält sich nicht wirklich wie ein Widerstand.
Christoph S. schrieb: > Wiederstand des Transistors geht gegen Null wenn er ^ Das "e" solltest Du weglassen ;-( > durchgeschaltet ist?! Ein Transistor hat eher eine Sättigungsspannung, wenn er duchschaltet. Und das hängt vom Basis- und Kollektorstrom ab. Je mehr übersteuert (mehr Basistrom) um so geringer diese Spannung. Näheres sagt das Datenblatt. Gruß Dietrich
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