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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welchen Transistor für Ausschaltverzögerung?


Autor: Blaster (Gast)
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Hi, ich will mir eine Ausschaltverzögerung für zwei parallelgeschaltete 
Motoren bauen. Über den Motor weiß ich nicht viel, er wird normalerweise 
mit 4,5 V betrieben, ich hab 9V dran damit er schneller ist. Hab auch 
kein Messgerät.

Ich habe mir mit nem 470 µF Kondensator, nem 1,8 Kiloohm Widerstand und 
nem unbekannten Transistor aus nem Elektrobaukasten ne 3-Sekunden 
Ausschaltverzögerung gebaut: 
http://www.mikrocontroller.net/attachment/48659/au...

Funktioniert super mit nem einzelnem Motor, aber mit zweien kriege ich 
nur ein müdes Summen und der Transistor fängt an zu stinken. 
Offensichtlich saugen zwei Motoren einfach zu viel Strom durch den 
Transistor. Vielleicht ist auch der Kondensator zu klein.

Frage: was brauche ich für einen Transistor für mein Projekt? Ich hab so 
gut wie gar keine Ahnung von Elektronik. Ich werde alle drei Komponenten 
neu einkaufen, andere Daten sind also Ok, wenn ihr sie für angebracht 
haltet. Am liebsten wären mir Links zu Conrad.

Vielen Dank schon mal und Sorry für die fehlenden Daten. Vielleicht 
könnt ihr ja schätzen.

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Hallo,

wenn dir statt des Transistors auch ein Relais recht ist, kannst du 
folgenden Bausatz kaufen bzw. die Schaltung aus dem PDF (unter 
Download-Dokumente) nachbauen:
http://www.conrad.de/ce/de/product/195901/VERZOeGE...

Grüße Johannes

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Ansonsten nimm für deine gepostete Schaltung einen BD135 (max. 1,5A), 
BD241 (max. 3A) etc.
Abhängig von der Stromaufnahme deiner Motoren muss dann aber evtl. der 
Basiswiderstand angepasst werden.
Und ganz wichtig: Antiparallel zum Motor muss eine Freilaufdiode (z.B. 
1N4002) angeschlossen werden, die Induktions-Spannungsspitzen des 
Mototors kurzschließt. Kathode an pos. Versorgungsspannung, Anode an 
Kollektor des Transistors.

Grüße Johannes

Autor: Blaster (Gast)
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Erstmal Danke für deine Antwort. Ein Relais ist leider zu groß. Der 
gepostete Schaltplan ist aus einem anderen Thread. An den Motoren ist 
eine kleine Platine, ist es möglich das diese Freilaufdiode schon mit 
drin ist? Oder brauche ich die nur für den neuen Transistor? 
Überspannungsschutz haben sie, bei 12,6 V gehen sie aus. Ich bau nichts 
neu, sondern hab nur den An/Aus Schalter zu einem Taster gemacht und 
will, dass es nach Loslassen noch 3 sek weitergeht.
Soll ich einfach den BD241 nehmen, um sicher zu gehen, oder könnte der 
auch zu groß sein? Und wenn ja, welchen, auf Conrad hab ich 4 
Ergebnisse? An sich bräuchte der ja die selbe Sperrspannung wie der 
jetzige, um mit dem Genannten Elko/Widerstand nach 3 Sekunden zu 
schalten.

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Blaster schrieb:
> Ein Relais ist leider zu groß.

Naja, die Größe richtet sich in erster Linie nach der max. Stromstärke. 
Es gibt auch Miniatur-Relais, wie z. B.
http://www.conrad.de/ce/de/product/504393/MINIATUR...
Das verträgt bis 1A und ist nur 14 x 9 x 5 mm groß.

Außerdem brauchen Transistoren ab einer bestimmten Verlustleistung auch 
einen Kühlkörper, der sogar größer als das o.g. Relais ist.

Blaster schrieb:
> An den Motoren ist
> eine kleine Platine, ist es möglich das diese Freilaufdiode schon mit
> drin ist?

Möglicherweise. Aber ich würde sicherheitshalber noch eine anschließen, 
schaden kann es nicht. Kostet ja auch nur ein paar Cent.

Blaster schrieb:
> Oder brauche ich die nur für den neuen Transistor?

Nein. Die brauchst du immer. Induktive Lasten wie Motoren erzeugen hohe 
Spannungsimpulse in umgekehrter Polarität der Betriebsspannung, sodass 
der Transistor die Summe aus Ub und Spannungsimpuls am Kollektor voll 
abbekommt.
Die Freilaufdiode beseitigt dieses Problem, indem sie die Impulse 
kurzschließt.

Blaster schrieb:
> Und wenn ja, welchen, auf Conrad hab ich 4
> Ergebnisse?

Ist eigentlich egal. Es sollte nur der C-Typ sein, wegen höherem 
Stromverstärkungsfaktor. Nimm einfach den billigsten:
http://www.conrad.de/ce/de/product/155412/TRANSIST...

Blaster schrieb:
> An sich bräuchte der ja die selbe Sperrspannung wie der
> jetzige, um mit dem Genannten Elko/Widerstand nach 3 Sekunden zu
> schalten.

Sperrspannung? Es geht dabei vorwiegend um den Stromverstärkungsfaktor. 
Es kann sein, dass sich die Werte für R und C ändern.
Da musst du halt etwas rumprobieren.
Der Widerstand sollte so bemessen sein, dass der Transistor leicht in 
die Sättigung gerät, d.h.
I(B) > I(C) / B (Stromverstärkungsfaktor)
Mit dem C bestimmst du dann die Zeitverzögerung.

Gruß Johannes

Autor: Blaster (Gast)
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Ui, du machst es mir ja echt nicht leicht ;) Wie gesagt, keine Ahnung 
von Elektronik, ich musste die Formelzeichen bei Wikipedia nachschlagen, 
und trotzdem bin ich überfordert.
Wärst du so nett mir auszurechnen, wie groß R und C sein müssen, damit 
ich auf 3 Sekunden komme?
Da ich kein Multimeter habe, nehm ich zur Sicherheit einfach den BD241. 
Wenn dir weitere Daten fehlen, schätze einfach, zur Not kauf ich einfach 
zwei, das teuerste ist ja der Versand. Vom Formfaktor entsprechen die 
Motoren denen von RC-Autos: 
http://sphotos.ak.fbcdn.net/hphotos-ak-snc4/hs775....
Im Moment hängt ein 9V Block dran, später kommen zwei 3,7 V 
(Vollgeladen: 4,2 V) AA Li-Ion Akkus. Evtl. auch drei, dann müsst ich 
die aber noch mit nem Potentiometer runterregeln, damit der 
Überspannungsschutz nicht kickt. Wenn die Batterien nachlassen, kann ich 
den Poti zurückdrehen, um den Spannungsverlust auszugleichen. Wie viel 
Volt würde denn ein 100 Kiloohm Widerstand wegnehmen? Der Poti ist ja 
ein Verbraucher, leert also die Batterien. Wie drastisch wirkt sich das 
aus? Gibt es welche, die das nicht tun?

Hälst du es für Wahrscheinlich, dass mein Transistor einen Kühler 
braucht? Das Mini-Relais würde von der Form schon passen.

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Blaster schrieb:
> Im Moment hängt ein 9V Block dran, später kommen zwei 3,7 V
> (Vollgeladen: 4,2 V) AA Li-Ion Akkus. Evtl. auch drei, dann müsst ich
> die aber noch mit nem Potentiometer runterregeln, damit der
> Überspannungsschutz nicht kickt. Wenn die Batterien nachlassen, kann ich
> den Poti zurückdrehen, um den Spannungsverlust auszugleichen.

Wozu willst du denn so viele Akkus in Reihe schalten, dass die Spannung 
so hoch wird, dass du einen Teil wieder verheizen musst ???
Wenn du die Ladungsmenge (Ah) erhöhen willst, sodass eine Akkuladung 
länger hält, musst du die Akkus parallel schalten. Eine Reihenschaltung 
bringt hier gar nichts, sondern erhöht nur die Spannung.

Potentiometer sind hier auch nicht wirklich geeignet. Bei der 
Verlustleistung im Bereich von einigen Watt müsste man Hochlast-Potis 
nehmen, ein normales geht sofort in Rauch auf.

> Wie viel Volt würde denn ein 100 Kiloohm Widerstand wegnehmen?

100k sind viel zu viel, da kommt am Motor fast nichts mehr an.
Der Spannungsabfall an einem Widerstand errechnet sich nach U = I * R 
(ohmsches Gesetz).
D.h. bei 3V und geschätzt 0,5A brauchst du
R = U / I
R = 3V / 0,5 A = 6 Ohm

Blaster schrieb:
> Der Poti ist ja
> ein Verbraucher, leert also die Batterien. Wie drastisch wirkt sich das
> aus?

Es wirkt sich sehr drastisch aus, da das Poti als ohmscher Widerstand 
das Produkt aus Spannungsabfall und Strom vollständig in Wärme umsetzt.

> Gibt es welche, die das nicht tun?

Potis nicht, aber Schaltregler. Diese haben einen sehr hohen 
Wirkungsgrad, allerdings sind sie in ihrer Funktionsweise ziemlich 
kompliziert.

Kannst du mir vielleicht nochmal die genaue Anwendung deiner Motoren 
bzw. den Gesamtaufbau näher erläutern?
Dann sehen wir weiter. :)

Gruß Johannes

Autor: Blaster (Gast)
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Ok, ich hab eine Nerf Barricade (Spielzeugpistole, die 
Schaumstoff-pöppel mit zwei gegeneinander drehenden Rädern verschießt) 
umgebaut. Hier ein paar Bilder vom Innenleben 
http://modworks.blogspot.com/2010/09/nerf-barricad... 
und den Modifikationen: 
http://modworks.blogspot.com/2010/09/nerf-barricad... 
Normalerweise schaltet man sie an und lässt sie die ganze Zeit laufen, 
das ist nicht nur laut (Handstaubsauger), sondern auch 
Energieverschwendung. Deshalb habe ich den Schalter, der eigentlich ein 
Taster ist, unter den Abzug gebaut. Jetzt drehen die Motoren nur noch, 
wenn ich wirklich schieße. Zur Optimierung möchte ich mir diese 
Schaltung bauen, damit die Motoren nach einer Berührung und zwischen den 
Schüssen 3 Sekunden mit voller Leistung weiterdrehen und bereit sind für 
den nächsten Schuss. Die Motoren brauchen nämlich ne Sekunde, um auf 
Touren zu kommen, Abzug betätigen geht aber wesentlich schneller.

Die Idee mit den 3 Batterien und dem Poti hab ich fallengelassen, aber 
ich könnte ja zwei Batterien in Reihe mal zwei parallel (also vier) 
nehmen, mit der erhöhten Stromstärke sollten die Motoren auch schneller 
auf Touren kommen. Müsste mir nur noch was ausdenken, wo ich die vierte 
Batterie unterkriege.

Nach wie vor stelle ich mir die Frage wie groß R und C sein müssen.

Und vielen Dank noch mal für deine Unterstützung, echt nett von dir :)

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Ich habe mal im Simulationsprogramm die passenden Werte ausprobiert. Die 
angehängte Schaltung ist etwas anders, ich habe einen MOSFET (BUZ11) 
verwendet.
Das hat die Vorteile, dass du bis ca. 5 A (die Sromaufnahme deiner 
Motoren schätze ich auf je ca. 0,1...0,2 A) keinen Kühlkörper brauchst 
und die Zeitverzögerung unabhängig vom Laststrom ist.
Mit dem Potentiometer kannst du die Verzögerungszeit einstellen.
An die Stelle der Lampe kommen deine Motoren.

Folgende Teile brauchst du:
http://www.conrad.de/ce/de/product/151334/TRANSIST...
http://www.conrad.de/ce/de/product/162221/DIODE-1N...
http://www.conrad.de/ce/de/product/446138/KONDENSA...
http://www.conrad.de/ce/de/product/430897/POTENTIO...

Bei den Potis (Trimmern) gibt es zig verschiedene Varianten (Größe, 
liegend/stehend etc.), da kannst du natürlich auch irgendein anderes 
nehmen.
Die Anschlussbelegung des BUZ11 steht im Datenblatt:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15...

Gruß Johannes

Autor: Blaster (Gast)
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Wow, nice, einstellbar, was will man mehr? Krass, dass der mit so nem 
kleinem Elko auskommen soll. Ich vertrau dir mal und hab bestellt. 
Vielen vielen Dank für deine Hilfe!

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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> Vielen vielen Dank für deine Hilfe!

Gern geschehen! ;)

> dass der mit so nem kleinem Elko auskommen soll

Feldeffekt-Transistoren wie der BUZ11 sind im Gegensatz zu bipolaren 
Transistoren spannungsgesteuert, es fließt nahezu kein Gate-Strom (bei 
niedrigen Frequenzen) und somit reicht in dieser Schaltung ein kleiner 
Kondensator.
Das Poti ist entsprechend hochohmig, damit trotzdem eine Zeit im 
Sekundenbereich eingestellt werden kann.

Übrigens sind FETs gegen elektrostatische Aufladungen etwas empfindlich, 
man sollte sich deshalb vor dem direkten Berühren des Transistors (im 
nicht eingebauten Zustand) z. B. an einem Heizungsrohr oder dem 
Schutzleiter einer Steckdose erden.

Falls du noch Fragen hast, melde dich.

Ansonsten viel Erfolg beim Aufbau!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich würde noch eine Z-Diode am Gate vorsehen. Nur zur Sicherheit (Wenn 
du schon einen DC-Motor dranhängen hast...).

Autor: Blaster (Gast)
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Oh-Oh, geerdet hab ich mich nicht, wir werden sehen, ob er noch geht. 
Ich nehme mal an, die Verwendung von nem nicht abgeschirmten Lötkolben 
fällt damit auch flach? An welchen Anschlüssen ist der FET denn 
empfindlich? Wenns nur Drain wäre, könnt ich den einfach Schrauben, 
ansonsten muss ich improvisieren. Sind noch irgendwelche anderen 
empfindlichen Bauteile dabei?

Ne Z-Diode werd ich mir jetzt auch nicht mehr bestellen, bei 5€ Versand. 
Es sei denn, ich hab mir den FET kaputt gemacht.

Autor: Blaster (Gast)
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Ich habs jetzt einfach alles zu einem abstrakten Kunstwerk 
zusammengelötet, und siehe da: es funktioniert! Hurra! Den Poti hab ich 
auf Anschlag, und krieg ca. anderthalb Sekunden, bevor der Motor wieder 
runterdreht. Was müsste ich ändern, wenn ich die Zeit verlängern möchte? 
Widerstand noch höher?

Oh, und ein Wort zur Warnung für alle Nachahmer: niemals den Poti ganz 
runter (oder hoch? Also auf 0 Sekunden) Stellen. Bei mir hats angefangen 
zu rauchen und zu stinken, funktioniert aber glücklicherweise alles 
noch.

Autor: Na, (Gast)
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das wundert nicht, bei der Schaltung ! Der Potischleifer muß an das Gate 
!

Autor: Blaster (Gast)
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Danke, habs korrigiert

Autor: Johannes F. (emitterfolger)
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Stimmt, wenn der Schleifer zu weit gegen Masse gedreht wird, gibt es 
einen Kurzschluss bzw. eine zu hohe Verlustleistung im Poti. Da hab ich 
nicht dran gedacht...

Wenn der Schleifer ans Gate gelegt wird, hat das aber den Nachteil, dass 
der FET bei kleineren Verzögerungszeiten eine geringere 
Gate-Source-Spannung bekommt und möglicherweise nicht richtig 
durchsteuert.

Bei der ursprünglichen Schaltung dagegen liegen am Gate immer die vollen 
9V, wenn der Taster gedrückt ist.
Man muss das Poti ja nicht so weit runterdrehen. Wenn man es 
idiotensicher machen will, kann man auch noch einen 1k Widerstand in 
Reihe zum Poti schalten.

Blaster schrieb:
> Was müsste ich ändern, wenn ich die Zeit verlängern möchte?
> Widerstand noch höher?

Ja, oder Kapazität vergrößern.

Grüße

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