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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lautsprecher über Transistor an AVR


Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
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Hallo.

Ich bin momentan dabei mir eine neue Türklingel zu bauen. Hier möchte 
ich einen kleinen Lautsprecher an einen ATTINY2313 anschließen. Im 
Grunde funktioniert die gesamte Schaltung und Software auch schon - 
allerdings könnte der Ton etwas lauter sein. Im Anhang der Schaltplan, 
wie der Lautsprecher bis jetzt angeschlossen ist (R15 ist momentan 100 
Ohm). Der Lautsprecher hat eien Impedanz von 8 Ohm und 0,8W - sollte 
also noch einiges gehen.

Leider bin ich in Sachen Transistorberechnung nicht gerade fit - hab 
noch keine vernünftige Erklärung gefunden für Dimensionierung von 
Basisvorwiderstand usw. :(

Bisher komme ich mit meinen Berechnungen auf folgende Werte (bitte 
korrigieren, falls ich mich hier irre):

An Widerstand R15 (100 Ohm) fallen ca. 4,63V ab (5V / (100 Ohm + 8 Ohm) 
* 100 Ohm), am Lautsprecher fallen ca. 0,37V ab (5V - 4,63V).
Somit fließt durch R15 und Lautsprecher ein Strom von ca. 47mA (4,63V / 
100 Ohm bzw. 0,37V / 8 Ohm).
An R15 werden somit ca. 0,22W "verbraten" und beim Lautsprecher 0,017W 
(kommt mir sehr wenig vor, dafür dass man schon was hört).

Wenn ich jetzt für R15 einen Widerstand mit 50 Ohm nehmen wollte, dann 
sollte laut meinen Berechnungen folgende Werte rauskommen:

An Widerstand R15 fallen ca. 4,31V ab, am Lautsprecher ca. 0,69V.
Durch R15 und Lautsprecher fließt ein Strom von ca. 86mA.
R15 "verbrät" ca. 0,37W und der Lautsprecher 0,06W.

Über R15 geht dann ganz schön was verloren und mir würde hier ein 
normaler 1/4W-Widerstand wohl nicht mehr reichen, also entweder 1/2W 
nehmen oder 2 x 100 Ohm 1/4W in Serie schalten...

Wenn das Ganze jetzt so klappen würde, dann wäre mein Basiswiderstand 
folgender:

I(B) = 86mA/20 = 4,3mA
V(OH) = ca. 4,9V - 5% Toleranz = ca. 4,6V (Spannung an Output-Pin 
ATTiny2313 bei I(OH) = 4,3mA)
V(BE) = ca. 0,8V (an T1 bei I(C) = 86mA)

R(VB) = (V(OH) - V(BE)) / I(B) = (4,6V - 0,8V) / 4,3mA = ca. 883 Ohm

Diesen Wert abgerundet würde ich nun an Stelle von R18 (1,5 KOhm) jetzt 
820 Ohm nehmen.

Vielen Dank schon einmal für eure Antworten, Kritik und Vorschläge!

Gruß

Jens

Autor: Jens G. (jensig)
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also wenn es deutlich lauter werden soll, dann am besten einen 
Transistor mit etwas mehr Stromtragfähigkeit nehmen (manche BC-Typen 
könmnen bis 1A oder gar noch mehr, ansonsten BD-Typen, die üblicherweise 
ab 1,5A losgehen.
Serien-R im LSp Kreis raus.
Den Basisspannungsteiler würde ich etwas niederohmiger gestalten - 1k 
oder noch weniger ist nicht verkehrt, und für einen üblichen µC 
ertragbar.
Und das Tastverhältnis sollte 50% sein (über das Tastverhältnis von 
0-50% kannste auch die Lautstärke steuern softwaretechnisch)

Autor: gülsenbrecht (Gast)
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Mach z.B. so

Beitrag "Klingel mit 100 Melodien - last minute Weihnachtsgeschenk"

oder schau mal bei Hannes Lux auf die Seiten.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
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An einen anderen Transistor habe ich auch schon gedacht, da der 
Transistor ja allein bei 50 Ohm (R15) mit 86mA schon bald an der Grenze 
ist...

Den Vorwiderstand im Lautsprecher-Kreis wollte ich lieber nicht ganz 
rausnehmen, da ja sonst der Lautsprecher sonst mit 3,125W angesteuert 
wird und ja nur 0,8W aushält... (5V / 8 Ohm = 0,625 A => 0,625 A * 5V = 
3,125W). So sehe ich das zumindest...

Was das Tastverhältnis angeht... gute Frage^^ Ich benutze einfach den 
Sound-Befehl in Bascom für die Ausgabe... Keine Ahnung, was das dann für 
ein Tastverhältnis ist. Aber An/Aus müsste doch 50% sein...

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
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Was mich hier natürlich auch interessiert ist, ob meine Berechnungen 
überhaupt stimmen würden ;)

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Der Transistor kann leicht 300mA, einen 560 Ohm Basiswiderstand und 22 
Ohm in Serie zum LSP.

Autor: Gast (Gast)
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Hi Jens,

ich bin mir nicht sicher, doch würde ich den Lautsprecher und 
Vorwiderstand zwischen Kollektor und Vcc machen, da du ja am Transistor 
U_BE (ca.0.8V) brauchst, damit du ihn überhaupt durchsteuern kannst. 
Wenn du davon ausgehst, dass  am Lautsprecher und Vorwiderstand zusammen 
5V abfallen und an der Basis des Transistors 5V anliegen, dann fehlen 
die 0.6V der Basis-Emitter-Strecke.
Wenn du den Lautsprecher und Vorwiderstand zwischen Vcc und Kollektor 
legst, dann würde ich das so rechenen:

Ic = 100mA, => R = 5V/100mA = 50 Ohm wähle R15 = 47 Ohm somit erhält man 
einen Kollekorstrom vom I = 5V / (47 Ohm + 8 Ohm) = 90 mA
Im Datenblatt habe ich für die Stromverstärkung einen Wert von B = 100 
gefunden, somit ergibt sich als Basisstrom Ib = 0.9 mA
Ebenfalls aus dem Datenblatt findet man für 25°C ein Ube von 0.8V
Die Ausgangsspannung des Tiny liegt bei 5V (weiss nicht genau, ob sie 
nicht doch noch etwas absinkt) und wenn man davon ausgeht, dass am 
Spannungsteiler R16 und R18 (R17 weg lassen) Ube an R16 abfällt und der 
Ausgangspin mit 2 mA belastet wird ergibt sich für R16 = Ube/(2mA - Ib) 
= 0.8V / (2mA - 0.9mA) = 727.3 Ohm (ein 1 kOhm - Poti, Abgriff an die 
Basis) und da R16 + R18 = 5V / 2mA = 2.5 kOhm => R18 = 1.5 kOhm.

Wie gesagt, so würde ich es machen.

Viele Grüße...

Autor: Gast (Gast)
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Ach ja...
Vielleicht kannst du den Ausgangsstrom noch etwas höher wählen, da der 
Transistor ja nicht permanent an ist. Das würde ich von der Temperatur 
abhängig machen...

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