Hallo,
ich entwickle gerade eine Zeitschaltuhr, die eine Belichtungseinheit für
Platinen für eine gewisse Zeit anschalten und automatisch abschalten
soll. Ich wollte jetzt verschiedene Möglichkeite recherchieren, wie ich
die Einheit (LED-Cluster) am besten Schalten kann. Ursprünglich war mein
Gedanke einen Transistor mit 5V durchzuschalten, um ein Relais mit 12V
durchzuschalten.
Ich bin nun auf folgenden Thread gestoßen:
Beitrag "Verständnisfrage Last schalten PNP Transistor"
Ich glaube, dass dieses irgendwie etwas mit meiner Schaltung zu tun hat.
Ich habe meine Schaltung im Anhang. Der µC wird natürlich über einen
7805 an 5V betrieben. Wieso würde es den Atmega8 jetzt damit schrotten?
Ich hätte jetzt gesagt, da von Kollektor zur Basis ein Strom fließen
würde (12V-->5V), aber das würde ja bei GND noch drastischer auftreten,
halte ich jetzt also für Quatsch.
Kann mich jemand aufklären und mir eine Alternative nennen?
Mit vielen Grüßen
Polzi
Polzi wrote:
> Kann man als Gast seine Beiträge nicht editieren?
Nein, wie soll das denn auch gehen? Es gibt ja keine Möglichkeit dich
eindeutig als Ersteller der Nachricht zu identifizieren.
Okay. Da hast du natürlich Recht. Das war jetzt meine eigene Dummheit.
Wollte ich natürlich noch einbauen, aber wo lag den bei dem Kollegen das
Problem und tritt diese bei mir nicht auf? Vielleicht seh ich den Wald
vor lauter Bäumen nicht? Mosfet ist so ne Sache. Der Stiefvater meiner
Freundin ist Elektrotechniker (Und was weiß ich, wo er noch ne
Meisterprüfung hat) und der meinte, dass die Dinger sowas von
empfindlich sind... Weiß nicht, ob das für mich das richtige ist. Ohne
Erdung, ohne großes Wissen (Baue erst seit Ende 2007).
EDIT: Schalten möchte ich 32x0,02A=0,64A, aber ich brauche 12V für die
Belichtungseinheit.
>Mosfet ist so ne Sache.
Ganz so schlimm ist es nicht. Ja, das Gate ist sehr hochohmig und
deshalb empfindlicher auf ESD als bipolare Bauteile. Beim Handling das G
immer schön mit Source verbunden lassen. Um ganz sicher zu gehen, kannst
du mit einem Stück Alufolie die drei Beinchen kurzschließen, bis er
eingelötet ist.
>aber wo lag den bei dem Kollegen das Problem
Habe den Fred nicht gelesen. Vielleicht wollte er unbedingt seine Last
an Masse angeschlossen haben. Wenn das bei dir egal ist (Anschluss so
wie in deinem Bild, nur statt Relais die LEDs), ist es kein Problem.
Wenn du den Basisvorwiderstand hinzufügst, geht das mit einem bipolaren
Transistor. Zu klären ist aber noch, welchen Strom du durch das
LED-Array schicken willst. Davon abhängig muss der Transistor gewählt
werden (u.U. auch ein Darlington). Deshalb mein Vorschlag mit dem MOSFET
- das ist wirklich am Einfachsten. Bei einem geeigneten Typ kannst du
mit den 5V aus deinem µC viele Amperes schalten, bei geringer
Verlustleistung.
Ein Relais ist dann zu empfehlen, wenn die Versorgungen des
Controllerstromkreises und des LED-Stromkreises getrennt bleiben müssen.
Sehe gerade:
>EDIT: Schalten möchte ich 32x0,02A=0,64A, aber ich brauche 12V für die>Belichtungseinheit.
Geht gerade so noch mit einem BC337, BC140-16/141-16 sind auch ganz gut
oder als Darlington BD679. MOSFET z.B. IRFD014.
Kuck mal da:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Mosfet-%C3%9Cbersicht
Hey, danke für die umfangreiche Antwort.
Die Idee mit der Alufolie ist gar nicht blöd. Ich schau mal was ich hier
noch für Transistoren habe... Einen BD 433, falls dir der was sagt?
Angeblich bis 4A, aber im Datenblatt steht irgendwas, dass der für
Autoradios sei :-) 635, 636, 639, 640 habich noch. Die gehen bis 1A, das
sollte eigentlich reichen, die nehm ich glaubich. Aber was ist den nun
mit der Schaltung? Kann ich mit den 5V aus dem Controller die 12V
Schalten? Beide Spannungen kommen aus einem Netzteil und haben die selbe
Masse, aber ich bin mir da nicht so ganz schlüssig. Kann mir jemand
definitiv sagen, ob das geht?
EDIT: Die Reihe mit 337 habe ich auch in allen Verstärkungsstufen. Aber
lieber auf Nummer Sicher und den 635er?
>Einen BD 433, falls dir der was sagt?>Angeblich bis 4A, aber im Datenblatt steht irgendwas, dass der für>Autoradios sei :-)
Was im Autoradio funzt, taugt auch für andere Scherze... ;-)
0.64 A willst Du schalten, das packt der BD433 locker. DC Current Gain
liegt laut Datenblatt bei 100, d. h. in die Basis sollten mindestens 6.4
mA fließen. Bei 330 Ohm Basisvorwiderstand und 5 V Spannung sind's 15
mA; das halte ich für einen guten Wert (die Übersättigung schadet dem
Transistor nicht und er ist dann garantiert ganz "auf"). Gibt auch keine
Lieferschwierigkeiten seitens des AVRs. Kühlkörper brauchst Du keinen,
da ja kaum Leistung umgesetzt wird.
>Kann ich mit den 5V aus dem Controller die 12V Schalten?
Eindeutig ja. Der µC kriegt von den 12 V ja gar nichts mit; er sieht nur
die eine Seite des Basisvorwiderstands, die er entweder mit GND oder mit
5 V verbindet.
Das freut mich wirklich. Keine Ahnung, was ich mir da mit der verlinkten
Seite zusammengesponnen habe. Naja, die Schaltung auf dieser kapiere ich
trotzdem noch nicht... :-)
Danke für die ausführliche und freundliche Hilfe, bin ich von Gulli
nicht gewohnt.
Ich habe mir das Datenblatt des BD433 genauer angesehen. Da steht, dass
die "Emitter-Base Voltage" maximal 5V betragen darf und das auch nur,
wenn kein Kollektorstrom fließt (Ic=0). Dann wäre ich mit 5V
Steuerspannung aber schon hart am Limit. Oder habe ich da jetzt einen
Denkfehler drin?
Außerdem ist der Verstäkungsfaktor bei 500mA und 1V etwa 85 - 140. Die
nächste Stufe ist 2A und 1V mit hfe=50. Wie kommst du auf hfe=100? Man
rechnet schließlich mit dem ungünstigsten Fall, nämlich hfe=65
(geschätzt bei 0,64A). Dann würde der Basiswiderstand kleiner ausfallen.
Sorry, dass ich den letzten Beitrag nicht editiert habe, aber da war
wieder kein Link zum bearbeiten, obwohl ich eingeloggt war.
EDIT: Ich glaube, das heißt, dass das Emitterpotenzial nur 5V höher sein
darf, wie das Basispotenzial, oder? Das wäre jetzt aber peinlich... :-)
Ein NPN mit Emitter an Masse und Last am Kollektor ist kein Problem für
den µC, da über der Basis-Emitterstrecke immer nur die 5V
anliegen/abfallen. Die 12V treten nur an der Collektor-Emitterstrecke
auf. Einen PNP darfst du aber nicht so anschliesen, da dort die 12V in
den µC schlagen können.
Sven
Aha, dann liegts praktisch an der Art des Transistors, also ob NPN oder
PNP? Dann werde ich mich doch mal schalu machen, warum das so ist. Denke
für die Hilfe!
>Da steht, dass>die "Emitter-Base Voltage" maximal 5V betragen darf und das auch nur,>wenn kein Kollektorstrom fließt (Ic=0). Dann wäre ich mit 5V>Steuerspannung aber schon hart am Limit.
Du hast doch den Basisvorwiderstand drin. An dem werden von den 5 V
Steuerspannung vom µC-Ausgangspin etwa 4.3 V abfallen. Die restlichen
0.7 V bleiben als BE-Spannung für den Transistor übrig. Miss es mal
nach!
Die "Base Emitter Voltage"-Angabe von 5 V unter den absolute maximum
ratings im Datenblatt hat einen anderen Hintergrund. Manche Leute
schalten Transistoren nicht dauerhaft, sondern periodisch nur für eine
sehr kurze Zeit ein, z. B. 1 ms an, danach 7 ms aus, danach wieder 1 ms
ein, und danach wieder 7 ms aus und immer so weiter. Man sagt
Pulsbetrieb dazu. Eine typische Anwendung dafür ist das Zeit-Multiplexen
von Anzeigemodulen, das dazu dient, die Anzahl der benötigten
Steuerleitungen zu reduzieren. Eine 8-stellige Siebensegment-Anzeige hat
insgesamt 56 Segmente, aber es wäre teuer (Platinendesign, Kabel,
µC-Pins) so viele Leitungen von einem extra großen µC dahin zu führen.
Multiplexen heißt das Zauberwort: je ein Pin und ein Transistor für jede
der acht Stellen, und je ein Pin für jedes der sieben Segmente, macht
zusammen 8 + 7 = 15 I/O-Pins. Die acht Stellen werden über die
Treibertransistoren reihum so schnell durchgeschaltet (125 Hz), dass das
träge menschliche Auge davon nichts merkt. Für den Betrachter sind
einfach alle Stellen gleichzeitig an; in Wirklichkeit leuchtet zu jedem
Zeitpunkt nur eine. Damit die aber auch hell leuchtet und nicht nur
glimmt, muss man während der kurzen Einschaltphase einen viel höheren
Strom durchjagen, damit es im zeitlichen Mittel wieder passt (das
zeitliche Mittel ist für die Helligkeit entscheidend). Ihr Transistor
muss also kurzzeitig einen hohen Strom schalten können. Dazu muss man in
seine Basis richtig was reinpowern, was einen kleinen Basisvorwiderstand
erfordert. Aber was geht maximal? Genau darüber gibt nun das
Basis-Emitter-Voltage-Limit im Datenblatt Auskunft: Das grundsätzlich
äußerste Erlaubte ist, die Basis ohne Vorwiderstand (!) auf 5 V zu legen
(gemessen gegen den Emitter), für eine hinreichend kurze Zeit versteht
sich. Die Zeit noch kürzer wählen und die Basis zum Ausgleich auf 10 V
legen ist dagegen nicht mehr zulässig; dafür garantiert der Hersteller
keine korrekte Funktion mehr.
>Außerdem ist der Verstäkungsfaktor bei 500mA und 1V etwa 85 - 140.
Das ist ja nicht so furchtbar weit weg von 100, oder? Ich hab die 100
mehr als "Hausnummer" genommen, um eine erste Vorstellung von der Größe
des Basisstroms zu bekommen (6.4 mA), und dann den Basiswiderstand mit
330 Ohm so gewählt, dass mehr als das Doppelte davon fließt (15 mA).
>Dann würde der Basiswiderstand kleiner ausfallen.
Ist ja kein Problem, vorausgesetzt, der µC-Ausgang kann den Strom auch
bereitstellen. Nimm Dein DMM zur Hand und lass den Transistor die echte
Last einschalten, mit Basis über 330 Ohm an 5 V. Zwischen Kollektor und
Emitter (= GND) stellt sich eine bestimmte Spannung "UCEsat" ein. Sie
liegt bei wenigen 100 mV, evtl. auch deutlich darunter. Je kleiner sie
ist, desto besser ist der Transistor "auf". Miss diese Spannung. Wenn
sie Dir zu groß erscheint (>500 mV), verkleinerst Du den
Basisvorwiderstand passend.
>dass das Emitterpotenzial nur 5V höher sein>darf, wie das Basispotenzial, oder?
Umgekehrt, das Basispotential darf im äußersten Grenzfall 5 V höher sein
als das Emitterpotential, aber niemals noch höher.
>>dass das Emitterpotenzial nur 5V höher sein>>darf, wie das Basispotenzial, oder?>> Umgekehrt, das Basispotential darf im äußersten Grenzfall 5 V höher sein> als das Emitterpotential, aber niemals noch höher.
Blöde Frage: Wie soll das funktionieren? Zwischen Basis und Emitter ist
doch ne Diodenstrecke.
Brechen die angeschlossenen 5V aus dem Beispiel nicht zusammen? Gibt
doch einen riesigen Strom..
>Brechen die angeschlossenen 5V aus dem Beispiel nicht zusammen? Gibt>doch einen riesigen Strom.
Nein. Wenn sonst kein Basisvorwiderstand da ist, wird der Basisstrom
durch den internen, durch das Halbleitermaterial selbst verursachten
Basisbahnwiderstand begrenzt. Er bewegt sich bei Leistungstransistoren
im Bereich 1...10 Ohm (*). Nehmen wir mal 10 Ohm für den BD433 an
("medium power transistor"), dann kommen wir für die maximalen 5 V
BE-Spannung auf einen Basisstrom von 500 mA. Ganz schön happig, könnte
man meinen. Andererseits: Der BD433 packt laut Datenblatt 7 A
Kollektorstrom im Pulsbetrieb. Damit er die schalten kann, muss er
kräftig übersättigt werden, d. h. das IC/IB-Verhältnis darf nicht zu
groß sein. Da die Stromverstärkung bei hohen Strömen ohnehin nicht so
toll ist, rechnen wir mal mit IC/IB = 20. Das ergibt einen nötigen
Basistrom von 7 A/20 = 350 mA. Und schau an, das ist gar nicht so weit
weg von den 500 mA. Fazit: Es "passt" durchaus.
(*)
http://de.wikipedia.org/wiki/Ersatzschaltungen_des_Bipolartransistors
Also es tut mir jetzt echt leid, aber ich habe mich jetzt dumm und
dusslig gesucht und ich habe zum Thema "12V mit 5V schalten" sehr viele
Schaltungen gefunden, aber keine einzige, bei der die Basis eines
NPN-Transistors über einen Widerstand direkt an einen IO-Pin
angeschlossen wird. Teilweise finde ich da sehr abstruse Dinge,
Konstruktionen mit Komplementärtypen, Rückkopplungen und noch vieles
mehr...
Ich bin jetzt wirklich verwirrt, aber ich habe mein eigentliches
Vorhaben nochmal als Bild angehängt. Der Atmega bracuht natürlich noch
Feinheiten, wie eine Taktversorgung und eine ISP-Schnittstelle,
Abblockkondensator und an PortD einen Steckverbinder zum LCD, aber ich
denke die Funktion sollte klar sein: Ich möchte eine Belichtungseinheit
mit dem Ersatzwiderstand von 12V/0,64A=18,75R über einen Transistor
(BD433) per Atmega8 ein- und wieder ausschalten. Das komplizierte daran
ist wohl, dass das Kollektorpotenzial höher ist, wie das Basispotenzial.
Wenn jetzt irgenjemand Einwände hat, so möge er mir diese doch bitte
nennen. Ich bestelle vor dem Bau eh noch bei Reichelt, daher sind
Änderungen kein Problem, aber da ich eine Bauanleitung zur Verfügung
stellen möchte, sollte die Schaltung schon funktionieren und nicht in
Rauch aufgehen.
Vielen Dank und die Bitte um Entschuldigung meiner Blödheit
Polzi
>Ich möchte eine Belichtungseinheit>mit dem Ersatzwiderstand von 12V/0,64A=18,75R über einen Transistor>(BD433) per Atmega8 ein- und wieder ausschalten.
Dann musst Du es nur genau so machen wie in Deinem Schaltplan. Stimmt
doch alles.
>Das komplizierte daran>ist wohl, dass das Kollektorpotenzial höher ist, wie das Basispotenzial.
Nein, Du siehst Kompliziertheiten wo keine sind. Wenn Dir die Sache aber
partout nicht geheuer ist, dann mach in Jesus Namen von einem
Optokoppler Gebrauch (z. B. 4N35, Reichelt, 0.17 €). Oder alternativ von
einem 5 V-Kleinrelais (die klicken so schön). Das aber über nen BC337 o.
ä. schalten, nicht direkt an den µC-Pin hängen. Und die Freilaufdiode
nicht vergessen.
Okay, okay. Ich sag ja schon nichts mehr :-)
Ich finde es halt einfach komisch, dass im Forum x Lösungen für dieses
Problem bestehen und es trotzdem eine so einfach gibt.
Ich denke das ist damit durch. Danke für die Hilfe
