Hallo! Ich würde gerne eine kleine Einschaltverzögerung bauen und habe im Internet und auch hier im Forum Verweise auf folgende Seite gefunden: http://www.bayer-soft.de/elektro/verzoeg2/verzoeg2.htm Von dort würde ich gerne die erste Variante bauen (die mit einem Transistor). Leider sind meine Kenntnisse in Sachen Elektronik zu gering, um die Schaltung komplett zu verstehen geschweige denn zu berechnen. Folgende Gegebenheiten: Eingangsspannung: 12-13V Widerstand der Spule des Relais: 268 Ohm Gewünschte Einschaltverzögerung: 5s Verwendeter Transistor: BC547B Ich versuche mal zu beschreiben wie ich glaube, dass die Schaltung funktioniert: Sobald ich den Strom einschalte, beginnt der Kondensator sich über den Widerstand aufzuladen. Der Transistor sperrt aber am Anfang noch, da die Spannung an der Basis noch nicht groß genug ist, dass der Transistor öffnet. Sobald der Kondensator genug aufgeladen ist, um die Einschaltschwelle vom Transistor zu überschreiten, schaltet dieser durch. 1. Stimmt das soweit? Wie groß muss die Spannung sein, damit der Transistor öffnet? 2. Sind das 0.7V? Ich habe mal gelesen, dass das der typische Wert für einen Silizium basierten Transistor ist. Ich habe versucht diesen Wert aus dem Datenblatt zu entnehmen (Datenblatt müsste eh oben anklickbar sein). Dort gibt es eine V_BE (sat) [ Base-Emitter Saturation Voltage ] und eine V_BE (on) [ Base-Emitter On Voltage ]. Dort sind auch Werte für 5V angegeben. 3. Gelten diese Werte für 12V auch, oder wenn nicht, wie ermittle ich diese? Oder kann ich für den Silizium basierten Transistor einfach generell 0,7V annehmen? Hier im Forum habe ich folgenden Beitrag gefunden, bei dem jemand Fragen zur zweiten Schaltung bei bayer-soft hat, aber ich hoffe dass man dies großteils auch auf die erste Schaltung umlegen kann: Beitrag "Wie berechnet man diese Verzögerungschaltung?" Nach dieser Anleitung habe ich nun versucht zu berechnen, wie groß R und C bei mir sein müssen, damit meine Einschaltverzögerung 5 Sekunden andauert: > Errechne zuerst den nötigen Collector Strom um das Relais zu schalten Meine Relais-Spule hat 268 Ohm, also brauche ich bei 13V i=U/R= 48,407 mA > Berechne daraus mit dem schlechtesten Gleichstromverstärkungsfaktor aus dem Datenblatt den minimal nötigen Basisstrom aus. h_FE des BC547B ist 200 ~ 450, also gehen wir von 200 aus: 48,407 mA / 200 = 0,242035 mA 4. Ist der Gleichstromverstärkungsfaktor von Strom oder Spannung abhängig, oder sind die 200-450 einfach nur von Fertigungstoleranzen abhängig? Es gibt weiter unten im Datasheet einen Graph für "DC current Gain" wo bei 5V die h_fe immer gleichbleibend bei 200 ist und ab 100mA (was ja der maximale Kollektor-Strom laut Datenblatt ist) etwas fällt. Ist die h_fe bei 5V also fix 200, und bei 12V vielleicht 400? 5. Also wie ermittle ich die h_fe für 12V? > Rechne aus bei welcher Spannung dieser Basistrom fliesst 6. Wie rechne ich aus bei welcher Spannung dieser Basisstrom fließt? Aus den weiteren Posts im oben angegebenen Thread sehe ich, dass dort der Strom dadurch berechnet wird, dass jeder der beiden Transistoren jeweils einen Spannungsabfall auf der BE-Strecke von 0,7V hat, und zusätzlich durch den Widerstand R2 und dem benötigten Basisstrom die benötigte Spannung ausgerechnet wird. In der ersten Schaltung, also die, die ich verwenden will, gibt es aber keinen eigenen Basisvorwiderstand, sondern nur den für den Kondensator, und ich habe auch nur einen Transistor. Ist also die "berechnete" Spannung bei mir einfach 0,7V weil ich nur einen Transistor habe? Und sind das die oben bereits erwähnten für Silizium typischen 0,7V oder kann ich die irgendwie aus dem Datenblatt entnehmen? Also ich setzte die berechnete Spannung jetzt einfach mal mit 0,7V fest. > Wähle einen Kondensator (man wählt fast immer zuerst den Kondensator) - Nimm dazu einfach mal einen Wert z.b. 1uF, rechne damit und schaue ob du einen günstigen Widerstand erhälst. Ich habe einem 1000 µF Kondensator (16V) genommen. > Rechne mit der e-Funktion für die Ladespannung ( Uc= U(1-e^-(t/tau)), das Tau aus damit der Kondensator nach gewünschter Zeit auf der berechneten Spannung ist. Ok, Uc= U(1-e^-(t/tau)) umformen nach tau: tau=-t/ln(1-Uc/U) Einsetzen: t=5s, Uc=0,7V , U=13V tau=90,334 > Mit Tau = R*C rechnest du jetz den dafür nötigen Widerstand aus. Wenn C = 1000µF, dann ist R=tau/C = 90334 Ohm, also ca. 90 k Ohm Ich habe dann die Schaltung nachgebaut und es hat auch wirklich ca. 5 Sekunden gedauert. 7. Sind meine Berechnungen also korrekt, oder komme ich nur aufgrund all der Toleranzen und Rechenfehler zirka auf das richtige Ergebnis? Anschließend habe ich den Widerstand schrittweise vergrößert, mit dem Wunsch somit die Zeit, bis das Relais anzieht verlängern zu können. Ich habe also für t nun nacheinander 6, 7, 8 und 9 Sekunden eingesetzt, und somit bei gleichbleibendem Kondensator einen Wiederstand von 108,4 kOhm für 6 Sekunden, 126,5 kOhm für 7s, 144,5 kOhm für 8s und 162,6 kOhm für 9s herausbekommen. Bei den ersten 3 Varianten hat dies auch funktioniert, und die Einschaltverzögerung hat jeweils ca. so lange wie angegeben gedauert. Bei 160 kOhm hat es jedoch überhaupt nicht mehr funktioniert. Das Relais hat nie angezogen, weder nach 9s noch nach einer Minute. Auch bei größeren Widerständen hat das Relais nie wieder angezogen. 8. Warum ist das so? Welcher Faktor ist dafür verantwortlich, dass es ab 160 kOhm nicht mehr funktioniert? Hat das etwas mit dem Verstärkungsfaktor vom Transistor zu tun? Kommt auf der Kollektor-Emitter Strecke nicht mehr genügend Strom durch? Beziehungsweise fällt mir an dieser Stelle etwas ganz anders auf: In meiner ganzen Berechnung sind die 0,242035 mA, die an der Basis anliegen müssen, überhaupt nirgends berücksichtigt. 9. An welcher Stelle muss ich also den nötigen Basisstrom berücksichtigen? Und wie berechne ich diesen? Eine letzte aber nicht so wichtige Frage hätte ich auch noch: Wenn ich R bzw. C entsprechend kleiner dimensioniere, sodass die Einschaltverzögerung nur 1 Sekunde dauert und ich jetzt oft hintereinander für 0,5 Sekunden den Strom einschalte, dann kann sich der Kondensator wahrscheinlich nicht immer schnell genug entladen und wird irgendwann das Relais durchschalten, auch wenn nicht durchgehend für eine Sekunden Strom anliegt. 10. Wie kann ich dies verhindern? Also praktisch, dass der Kondensator sobald kein Strom mehr anliegt sich möglichst schnell wieder entlädt? Mit einem Widerstand parallel zum Kondensator? Aber der würde vermutlich dann meine ganzen Berechnungen oben zu Nichte machen, weil sich der Kondensator schneller wieder entlädt, als er aufgeladen wird. Ich weiß dass ich hier eine ganze Menge Fragen stelle, aber ich recherchiere nun seit etwa 3 Wochen zu diesem Thema, habe aber leider im Freundeskreis keinen Elektroniker, der mir hier behilflich sein könnte, darum hoffe ich, dass mir hier im Forum einer der Profis meine detaillierten Fragen beantworten kann. Ich habe die Fragen auch durchnummeriert, damit genau ersichtlich ist, wo ich mich nicht auskenne und auch genau auf diese Frage eingegangen werden kann. Bis jetzt habe ich schon ein paar Schaltungen zusammengebaut, aber großteils bin ich einfach nur nach dem Schaltplan vorgegangen, ohne die Hintergründe zu hinterfragen. Und da ich mich nun eben auch für die Berechnungen, die dahinter stecken interessiere bzw. auch warum es ab einem bestimmten Widerstand nicht mehr geht, fehlt es mir eben nun am nötigen Basiswissen. Also ich hoffe dass ich es nicht zu kompliziert gemacht habe und würde mich riesig über detaillierte Antworten freuen. Lg, Christian
Deine Erkenntnisse zur Funktionsweise sind alle richtig. Die Schaltung funktioniert bei hochohmigen Widerständen (Frage 7 und 8) nicht mehr, weil der notwendige Basisstrom nicht mehr erreicht wird. Auch da sind deine Schlussfolgerungen richtig. Aus dir wird nochmal was... Hab mir aus Zeitmangel nicht alles durchlesen können.
Falls du sowas noch nicht kennst, ein super online Simulator (Java): http://www.falstad.com/circuit/ Ansonsten steht in der Artikelsammlung sicher einiges über SPICE.
Danke für die Antworten. > Die Schaltung funktioniert bei hochohmigen Widerständen (Frage 7 und 8) > nicht mehr, weil der notwendige Basisstrom nicht mehr erreicht wird. Wie kann ich denn nun berechnen, wann bzw. ob der nötige Basisstrom zustande kommt? Ich weiß wegen meines Relais wie gesagt, dass ich 0,242035 mA an der Basis brauche. Aber wie berechne ich, ob ich dieses Basisstrom zusammen bekomme? Wird dies durch den Widerstand begrenzt? Und wie berechne ich, ob der Kondensator in Kombination mit dem Widerstand diesen Strom hergibt?
Der Strom durch den Kondensator wird null, wenn er vollständig umgeladen ist. Dann fließt der gesamte Strom durch R1 in die Basis von T1. Dieser Strom ist Ib=(UB-Uf-Ube)/R1. UB=12V, Uf=0,7V, Ube=0,7V
ArnoR schrieb: > Dieser > Strom ist Ib=(UB-Uf-Ube)/R1. UB=12V, Uf=0,7V, Ube=0,7V Danke. Woher kommt denn das Uf? Ube ist vermute ich mal der Spannungsabfall auf der Basis-Emitter Strecke des Transistors. Und wenn ich das jetzt z.B. für 160 k Ohm nachrechnen würde, dann wären das ja (13-0.7-0.7)/160000=0.0725 mA Oder für 110k Ohm (mit denen es ja noch funktioniert hat): (13-0.7-0.7)/110000=0,105 mA In beiden Fällen wäre also der anliegende Strom an der Basis kleiner als die 0,242035 mA die ich für den mindestens erforderlichen Basisstrom berechnet habe. Warum funktioniert es dann dennoch? Vermutlich Bauteiltoleranzen? Oder ein Rechen- oder Denkfehler meinerseits? Achja, nochwas: > Der Strom durch den Kondensator wird null, wenn er vollständig umgeladen > ist. Der Transistor wird ja schon öffnen, bevor der Kondensator vollständig geladen ist. Wie kann ich also den Strom an der Basis des Transistors berechnen, solange der Kondensator noch aufgeladen wird?
Christian Gruber schrieb: > die 0,242035 mA die ich für den mindestens erforderlichen Basisstrom > berechnet habe. Zuallererst wirst Du dir ein Amperemeter kaufen müssen, das die 5nA aus deiner Berechnung auflösen kann. Also leg schon mal 5000 Euro auf die Seite, sonst wird das nix.
@Wir lernen rechnen Das war überflüssig, ein netter Hinweis hätte genügt! Freu dich lieber dass es noch Leute gibt die Eigeninitiative beweisen und hier nicht einfach einen fertigen Schaltplan+Berechnung fordern.
Vielleicht versteht er es ja auch als Hinweis darauf, das Tutorial zum Transistor nochmal durchzuschauen, dann wird er schon merken dass seine tolle Zahl nicht viel bedeutet.
Uf ist die Flussspannung der Diode D1. Der Transistor hat sicher eine höhere Stromverstärkung als angenommen, daher funktioniert die Schaltung mit kleineren Basisströmen. Der Kondensator kann sich nicht weiter als bis Ube aufladen, dann fließt alles in die Basis, eine Stomverteilung zwischen Kondensator und Basis findet nur zwischen ca. 0,55... 0,7V statt.
ArnoR schrieb: > Uf ist die Flussspannung der Diode D1. Der Transistor hat sicher eine > höhere Stromverstärkung als angenommen, daher funktioniert die Schaltung > mit kleineren Basisströmen. Dazu kommt wahrscheinlich, dass sich das Relais (die Spule dürfte er ausgemessen haben) auch schon mit ein wenig weniger Strom zufrieden gibt um anzuziehen. Und ob die Widerstände die angegebenen Werte haben, ... auch Ohmmeter haben Fehler. Alles in allem passen die berechneten und die gemessenen Größen gut genug zusammen, dass man sagen kann: Auftrag erfüllt, Berechnung ist richtig. Christian, mach nicht einen Fehler: In der Physik wirst du berechnete Größen meistens nicht bis auf die 5. Nachkommastelle nachmessen können. Dazu gibt es viel zu viele Umgebungseinflüsse, die du in deiner Berechnung nicht berücksichtigst und auch Messgeräte und Bauteile haben Toleranzen. Du musst immer ein gewisses Epsilon einplanen, von dem du sagen kannst: Die Messwerte stimmen mit meinen Berechnungen gut genug überein, so dass ich sie als identisch werten kann.
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