Transistor-Relais Schaltung Bauteilbestückung

OP #5120599
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Hallo.

Ich bin neu hier und habe gleich eine Frage. :)

Ich habe gerade eine Aufgabenstellung im Kopf die ich gerne lösen 
möchte.

Ich muss mit einer Spannung von 3V-6V (ist eine vorgegebene Spannung die 
ich nicht beeinflussen kann) eine Lampe von bis zu 21W bei 12V schalten.
Jetzt habe ich mir gedacht das ich mir ein Relais nehme das ich mit 
einem NPN Transistor ansteuere. Das Relais wird mit einer Freilaufdiode 
zusätzlich bestückt.(Schaltplan ist im Anhang)

Jetzt stehe ich nur vor dem großen Problem das ich mir sehr schwer tue 
die Bauteile richtig auszuwählen. Als Relais würde ich das von Reichelt 
nehmen:
https://www.reichelt.de/Print-Steckrelais/JS-12-N-K/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=7621&ARTICLE=79415

Und den Transistor auch von Reichelt den Typ BC550C:
https://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-550C/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=5014&GROUPID=7206&artnr=BC+550C&SEARCH=BC550C

Kann mir vielleicht jemand sagen ob ich die Bauteile verwenden kann und 
mir vielleicht zusätzlich sagen welche Diode und welchen Widerstand ich 
verwenden kann?

Ich danke jetzt schon für die Antworten und sry ich bin relativ neu was 
Elektronik angeht.

LG
Christofer
Angehängte Dateien:
#5120611
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Christofer W. schrieb:
> Kann mir vielleicht jemand sagen ob ich die Bauteile verwenden kann

geht

> und mir vielleicht zusätzlich sagen welche Diode

1N4148

> und welchen Widerstand ich verwenden kann?

Das RTelais braucht nur 20mA also reicht dem Transistor 1-2mA 
Basisstrom, das 1mA fliesst bei 3V bei einem Vorwiderstand von 2k2.

Worüber man nachdenken sollte, ist die Kontaktbelastung des Relais: Eine 
Halogenlampe zieht im Einschaltmoment locker mal das 20-fache des 
Nennstroms, also 35A statt 1.75A. Das macht das 8A Relais zwar mit, aber 
ein KFZ Relais wäre robuster. Auch bei einem Glühfadenbruch fliesst mehr 
Strom.
#5120613
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Hallo,

ich würde so rangehen.
Relais hat einen Spulenwiderstand laut Link von 660 Ohm.
Du schaltest das mit 12V.
Deshalb fließt einen Spulenstrom von 12V/660 Ohm = 18,2mA

Wenn du 2mA durch die Basis jagst, biste auf alle Fälle im sicheren 
Schaltbetrieb.

Jetzt musst du 6V-0,7V / 2mA rechnen und hast einen Basisvorwiderstand 
von 2,7kOhm

Oder 3V-0,7V / 2mA = 1,2kOhm

Umkehrrechnung für IB: Extremwerte:

5,3V / 1,2kOhm = 4,4mA

2,3V / 2,7kOhm = 0,85mA

Nimm 2,5kOhm und messe die Sättigungsspannung nach ob mit 3V alles im 
grünen Bereich ist. Für die Freilaufdiode würde vielleicht eine 1N4148 
ausreichen, ich würde aber lieber eine 1N4002 nehmen.
Gast #5120623
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Die Diode muss so viel Strom können, wie der Spulenstrom des Relais ist 
- quasi geht dann jede einfach Si-Diode, z.B. 1N4148.

Der Transistor ist auch verwendbar, wie auch z.B ein BC547 o.ä.

Der Basiswiderstand sollte so gewählt werden, dass der Transistor auch 
völlig durchschalten kann. Da der 550C eine recht hohe Stromverstärkung 
besitzt, reicht für die Basis 1/50 ... 1/100 des Kollektorstroms, also 
rund 20mA/50 = 400μA. Für den Basiswiderstand rechnet man dann
(3V-0.7V)/400μA = 5.75k als Maximum. Nimm 4k7 ... 3k3 und es passt.

Kritischer sehe ich das Relais. Die 21W-Lampe hat zwar kaum 2A 
Stromaufnahme beim Leuchten, aber beim Einschalten ist es ein Vielfaches 
mehr und ich rechne damit, dass die Kontakte schnell abgebrannt sind 
oder verkleben. Besser wäre ein Highside-Switch, wie der BTS443, je nach 
Ansteuersignal kann dann auch der Transistor wegfallen.
OP #5121479
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Danke für die Antworten.

Der Schaltplan wurde eingescannt. ;)

Ich fasse einmal zusammen.

Das Relais muss ich mir ein anderes aussuchen. Ihr habt recht was das 
Relais angeht von Einschaltstrom und die Langlebigkeit von dem Relais. 
Da ist dann das Wort Highside Switch gefallen, was ist das genau und wo 
kann man das kaufen, würde alle Bauteile gerne bei Reichelt bestellen.
Wie kann man am besten ein KFZ Relais (was eigentlich optimal wäre) an 
eine Platine anbringen?

Die Freilaufdiode 1N4148 kann ich für jedes beliebige Relais nehmen was 
dann schlussendlich ausgewählt wird?

Als Transistor nehme ich den BC550C und als Widerstand habt ihr 
geschrieben zwischen 4k7 und 3k3 also soll ich jetzt 4k7 oder doch 3k3 
nehmen weil in der Mitte also 4k Widerstand gibt es nicht, oder doch?

Danke wenn ich so viel nachfrage aber möchte das die Schaltung gut und 
lange funktioniert.

Danke für eure Unterstützung.
Gast #5121703
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Christofer W. schrieb:
> Da ist dann das Wort Highside Switch gefallen, was ist das genau und wo
> kann man das kaufen, würde alle Bauteile gerne bei Reichelt bestellen.

Gut, den den ich nannte, hat Reichelt nicht, aber dafür andere, z.B. den 
hier:
https://www.reichelt.de/BS-Transistoren/BTS-432-E2/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=39349&GROUPID=2884&artnr=BTS+432+E2&SEARCH=%252A
Der ist zwar doppelt so teuer wie dein Relais, aber dafür sind auch 
Überlastschutzmechanismen enthalten - du kannst den auch an der 
Autobatterie verwenden und den Verbraucher durch einen Kurzschluss 
ersetzen. Er wird es auch ohne Sicherung überleben, dein Relais nicht.
Es ist im Prinzip ein p-Kanal-MOSFET mit Ansteuerelektronik, 
Strommessmöglichkeit und Überlastschutz.

Kannst du die Lampe auch gegen GND schalten? Dann wäre ein Logic-Level 
nMOSFET geeignet, der dann direkt die Lampe bedient.
Also: statt T1 den MOSFET und statt des Relais direkt die Lampe. Einen 
geeigneten Typen wird man dir sicher schnell nennen könne - ich hab die 
nicht auswendig im Kopf :-)
Gast #5121738
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Christofer W. schrieb:
> Die Freilaufdiode 1N4148 kann ich für jedes beliebige Relais nehmen was
> dann schlussendlich ausgewählt wird?

Sowohl Freilaufdiode als auch Transistor und dessen Beschaltung hängen 
von dem gewählten Relais ab. Das neu gewählte hat 240mA Spulenstrom, den 
muss der Transistor könne und, weil im Abschaltmoment der gleiche Strom 
durch die Diode ganz kurz noch weiterfließt, ist auch die 1N4148 nicht 
mehr ganz geeignet. Dann würde ich eine 1N400x wählen (ich kauf nur 
1N4007).

Christofer W. schrieb:
> Wie kommt ihr beim BC337 auf 1k-1,5k?

Der BC337 braucht für 240mA Kollektorstrom keine 100mA Basisstrom. Wenn 
du den B337-40 nimmst (-40 steht für die Stromverstärkungsklasse), dann 
hat der minimal 170 Verstärkung, das sind dann als Mindestbasisstrom 
240mA/170 ≈ 1.5mA.
Dann sieht die Rechnung so aus:
(3V-0,7V)/0,0015 = 1.5kΩ. Mit 1k - 1.5k liegt man auf der sicheren 
Seite.
Beim -16 oder -25 muss der Basiswiderstand aber kleiner werden. Der -16 
bräuchte mindestens 4mA, was dann zu RBmax = 560Ω führt. Also der 
Bereich 470Ω ... 560Ω wären dann brauchbar.

Wie viel Ström könnte denn deine Ansteuerschaltung liefern?
Gast #5121925
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HildeK schrieb:
> Wer hat denn das ausgerechnet, dass es nun 240mA sind - hab ich einfach
> geglaubt :-)

Jener. "Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)"
>>Christofer W. schrieb:
> Kann man das nehmen? :)
>
>Das Relais ist gut, aber jetzt brauchst du einen etwas stärkeren
>Transistor, da nun etwa 240mA durch die Spule fliessen. Ein BC337 oder
>BC639 (Pinning anders) sind geeignete Kandidaten.
>
>Basisvorwiderstand bei 1k - 1,5k und das klappt.
>

Ich glaubte bis dahin, das Ohmsche Gesetz zu kennen bzw. mein Rechner 
sei kaputt, der spuckte nämlich 0,047430830039525691699604743083A, also 
knapp 50mA aus.
#5122490
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Christofer W. schrieb:
> Ib=100mA und laut dem ohmschen Gesetz ist

IB ist der Strom, der von deiner 3-6V Quelle kommen soll.

Kann die denn überhaupt 100mA liefern ?

Sie muss nicht, es reicht 1/10 bis 1/20 des Kollektorstromes von 240mA, 
also 12-24mA, daher 180 Ohm. Die 1k5 halte ich für zu viel, da hat wohl 
jemand mit der hFE des linearen Betriebs gerechnet.

HildeK schrieb:
> Wer hat denn das ausgerechnet, dass es nun 240mA sind - hab ich einfach
> geglaubt :-)

Umps, ich auch.

Wir merken uns: In diesem Forum ist eigentlich alles falsch.

Also 50mA, mach 2.5 bis 5mA IB, macht maximal 920 Ohm. Immer noch keine 
1k5. Es ist einfach alles immer falsch was hier gepostet wird.
Gast #5122966
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Michael B. schrieb:
> Wir merken uns: In diesem Forum ist eigentlich alles falsch.

Nein. Meistens wenigstens nicht.

Michael B. schrieb:
> da hat wohl
> jemand mit der hFE des linearen Betriebs gerechnet.

Wenn im DB bei 1V UCE und 300mA Ic ein hFE von 170 steht, dann bin ich 
durchaus auf der sicheren Seite, wenn ich mit 100-150 rechne. Bei dem 
Datenblattwert von min. 170 kommen man zu den 1.5k.
Es ist ja nicht zwingend, dass die CE-Restspannung so nahe wie möglich 
an Null kommt, das Relais zieht schon bei 8.5V garantiert an.
Gast #5123080
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Veit D. schrieb:
> Für die Freilaufdiode würde vielleicht eine 1N4148
> ausreichen, ich würde aber lieber eine 1N4002 nehmen.

Ob "vielleicht" oder nicht, weiß das Datenblatt.
Die Diode muss den Strom der Relaisspule nur kurz während des 
Entladevorgangs des Magnetfeldes übernehmen. Für eine 1N4148 ist als 
I_FSM über 1s ein Maximalstrom von 1A angegeben. Bei 20mA Relaisstrom 
fließt also weniger als 2% (i.W. zwei Prozent) des zulässigen Stromes.
Meinst du nicht, dass das reicht?
Gast #5123082
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HildeK schrieb:
> Das neu gewählte hat 240mA Spulenstrom, den muss der Transistor könne und,
> weil im Abschaltmoment der gleiche Strom durch die Diode ganz kurz noch
> weiterfließt, ist auch die 1N4148 nicht mehr ganz geeignet.

Wie kommst du zu dieser Überzeugung?
Auch bei 240mA bietet eine 1N4148 noch mehr als einen Faktor 4 Reserve.
Gast #5123114
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HildeK schrieb:
> Wenn im DB bei 1V UCE und 300mA Ic ein hFE von 170 steht, dann bin ich
> durchaus auf der sicheren Seite, wenn ich mit 100-150 rechne

Nein.

Diese typische Kurve schwankt locker um 1:2 (wenn der Transistor in 
Stromverstärkungsklassen ausgemessen wurde) oder 1:6 wenn das nicht der 
Fall ist UND ist zusätzlich noch temperaturabhängig.

Erst mit 1/3, also 57, kommt man langsam in den sicheren Bereich.
OP #5126481
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Entschuldige das ich erst jetzt schreibe.

Danke für die vielen Erklärungen, ich bin jetzt auch schlauer geworden.

Ich werde jetzt einmal die 1N4148 Diode probieren (die ist mir auch 
geläufig) und dann schau ich ob ich nicht doch die andere nehme.

Danke für die ganze Hilfe!!

Der Threat wäre von meiner Seite hier abgeschlossen.

Danke
LG
Christofer

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