Einige Fragen zu Schaltung (Transistor, Thyristor etc.)

[Robert R. (robertr)]

Schönen guten Abend,

mein Name ist Robert und ich beschäftige mich ab und an Hobbymäßig mit 
Elektronik. Leider habe ich noch nicht so den Durchblick, aber man muss 
ja auch alles erst lernen, zumal ich mich mit dem Thema auch nicht so 
intensiv befasse.

Jedoch genug von mir, ich will mal kurz mein Problem darstellen:

Ich habe geplant, für Silvester eine relativ einfache Schaltung zu 
bauen, die es ermöglicht, mit einem angeschlossenen digitalen Wecker und 
einer 12V Autobatterie eine Feuerwerksbatterie selbstständig um 0:00 Uhr 
zu Neujahr zu zünden. Dazu habe ich einen Transistor und einen Thyristor 
so angeordnet, dass die Schaltung an sich funktionieren sollte. Die 
Bauteile muss ich allerdings noch erst bestellen, auch habe ich kein 
Simulationsprogramm welches die Schaltung korrekt simulieren kann, 
weshalb ich auf eure Hilfe bei der Suche nach möglichen Fehlern 
angewiesen bin.

Da die Schaltung danach auch noch einen Nutzen haben soll möchte ich 
diese mit einem Vibrationssensor ausstatten um die ganze Geschichte an 
unsere Alarmanlage (selbstgebaute von einem Freund) anschließen zu 
können, welche dann eine Sirene oder andere angeschlossene Verbraucher 
einschalten kann.

Soweit ich richtig informiert bin sperrt Q2 (IRFBI 41 N 15 D, das Symbol 
stimmt allerdings nicht ganz, im Programm war das richtige leider nicht 
verfügbar) sobald Strom am Gate anliegt. Bricht dieser ab schaltet er 
frei und der Strom kann fließen. Der Sensor ist standardmäßig offen und 
Sperrt nur beim Auslösen.
Da der Vibrationssensor bei geringen Erschütterungen (etwa ein gegen die 
Tür treten) nur in kurzen Intervallen auslösen würde brauche ich einen 
Thyristor, welcher, wie beim 2N6509, den Strom auch nach abbrechen des 
Signals weiter offen lässt.
Der Transistor Q3 ist mit Sicherheit dort falsch angeschlossen, dieser 
muss höchstwahrscheinlich dort weg.
Auch soll ein hoher Strom fließen können, da zB. die Brückenzünder für 
die Raketen sehr hohe Ströme benötigen und die Schaltung ja nicht sofort 
durchbrennen soll, das wäre ja witzlos.


Ich hoffe, dass ihr mir dabei weiterhelfen könnt, denn ich müsste die 
Bauteile bald bestellen, da ich sonst nicht mehr an sie herankomme (ich 
lebe nicht in Deutschland und ein Familienmitglied bringt die Teile von 
drüben mit).

Mit bestem Dank im Voraus und schönen Grüßen verbleibt
RobertR

[mcfloppy (Gast)]

Sodala....... hoffe das ist verständlich und es ist kein denkfehler 
drinne.

R1 hällt den knoten darunter auf 5,6V (Limitiert durch die Zdiode). Über 
R2 Fliest kein strom, also schaltet T1 durch. Nun ist im regelfall aber 
S1 (Vibra schalter) geschlossen, also wird D2 kurzgeschlossen. Dadurch 
wird das zünden wie eben beschrieben verhindert. Gibt nun der Wecker 
seine 3V ab, wird das Gate von T1 nach oben gezogen, obwohl D2 
Kurzgeschlossen ist, daher R2.

Oh, Wecker 1 sollte Rakete heisen.

[Robert R. (robertr)]

Danke für diene Antwort.

Leider verstehe ich noch nicht, die das am Vibrationssensor 
funktionieren soll. Der Strom sucht sich immer den Weg des leichtesten 
Widerstandes, fließt also hauptsächlich über den kurzgeschlossenen 
Sensor welcher die Belastung sicherlich nicht verträgt. Auch wage ich zu 
bezweifeln, dass dort dank der zDiode nur noch 6,4V anliegen, der Strom 
kann ja wie geschrieben ungehindert durch den Sensor durch.
Der Sensor verträgt übrigens nur maximal 6V sowie 30mA.

Ich habe die Schaltung mal in mein Programm eingegeben, dabei den Wecker 
durch eine 3V Stromquelle ausgetauscht, man muss sich halt dazudenken 
dass dort nur manchmal Strom fließt.

Edit: R1 und R2 werden vom Programm standardmäßig immer mit 1k 
angegeben, das wird jedoch nicht der richtige Widerstand sein.

[Robert R. (robertr)]

Danke für den Hinweis im Chat, habe ihn noch gelesen.

Ich habs mal nachgerechnet, der R1 begrenzt tatsächlich auf 12mA. Da 
jedoch ein Kurzschluss an dieser Stelle entsteht wird sicher der 
Widerstand stark belastet werden, sodass er durchbrennt, oder? Es wäre 
nicht das erste Mal, dass ein Widerstand anfängt zu brennen, weil man zu 
viel Strom anschließt. Und bei einem Kurzschluss werde ich sehr 
misstrauisch, schließlich soll eine Autobatterie mit 92A dauerhaft 
angeschlossen werden.
Nach der Formel W = V*A komme ich auf 0,144W, dementsprechend dürfte ein 
Widerstand mit 500mW ja vollkommen ausreichen, was ich aber irgendwie 
etwas anzweifle.

Allerdings ist mir ein Problem am Thyristor aufgefallen. Schauen wir ins 
Datenblatt des 2N6509, so sieht man (falls ich das richtig erkannt habe) 
eine maximale Spannung am Gate von 1,5v sowie eine maximale Stromstärke 
von 30mA. Letztere wären kein Problem da durch R1 bereits auf 12mA 
begrenzt wird, jedoch sind schon die 3V vom Wecker zu hoch.
Auch der BT148 in mcfloppys Schaltung hält nicht mehr aus.
Wäre es möglich, vor R1 eine weitere zDiode anzuschließen, welche auf 
1,5v runterreduziert? Da beim Sensor max 6V angegeben sind wird dieser 
mit 1,5V sicher auch noch arbeiten, oder? Dementsprechend müsste die 
zDiode, die zwischen den Polen des Sensors ist, wegfallen können.
Oder man reduziert vor R1 auf 6V herunter und nach R2 auf 1,5V.

Wichtig ist jedoch zu beachten, dass der verwendete Thyristor etwa so 
viel verkraften kann wie der 2N6509, falls denn ein anderer nötig sein 
sollte. Es ist ja beabsichtigt einen Brückenzünder anzuschließen, 
welcher für kurze Zeit extrem viel Strom benötigt. Auch sollen später 
angeschlossene Geräte ebenfalls funktionieren, weshalb nicht nur ein 
hoher Impulsstrom sondern auch ein akzeptabler Dauerstrom verkraftet 
werden soll.

Nun frage ich mich noch, welchen Sinn R2 erfüllt: es kommen nach R1 ja 
nur noch 12mA an, reduziert man weiter zündet der Thyristor irgendwann 
nicht mehr.


Herzlichen Dank,
Robert

[R2D2 (Gast)]

> Nach der Formel W = V*A komme ich auf 0,144W, dementsprechend dürfte ein
> Widerstand mit 500mW ja vollkommen ausreichen, was ich aber irgendwie
> etwas anzweifle.
Stimmt aber. Einen Kurzschluss gibts hier nirgends, da ja immer R1 im 
Stromkreis hängt.

> so sieht man (falls ich das richtig erkannt habe)
> eine maximale Spannung am Gate von 1,5v sowie eine maximale Stromstärke
> von 30mA.
Das ist falsch! Gate Trigger Voltage ist die Spannung am Gate, ab der er 
sicher schaltet. Typischerweise also ab 1V, unter allen Umständen ab 
1.5V.
Da du an Silvester wahrscheinlich nicht die 25°C haben wirst für die die 
typischen Werte gelten lieber mal mit den Maximalwerten oder etwas 
drüber designen.


Das selbe gilt für Gate Trigger Current. Hier brauchst du typischerweise
9mA, bei 25°C max. 30mA und bei -40°C schon max. 75mA. Hier seh ich 
schon ein Problem. Die 75mA sind vermutlich mehr als dein Wecker liefern 
kann und wenn er mit einer 1.5V Batterie betrieben wird hast du am 
Ausgang nach der Diode noch ca. 0.8V. Also viel zu wenig.

[Robert R. (robertr)]

> Da du an Silvester wahrscheinlich nicht die 25°C haben wirst für die die
> typischen Werte gelten lieber mal mit den Maximalwerten oder etwas
> drüber designen.

Da hast du recht, werden wohl nur um die 20 Grad sein.. (wie gesagt, ich 
lebe nicht in Deutschland ;))


> Das selbe gilt für Gate Trigger Current. Hier brauchst du typischerweise
> 9mA, bei 25°C max. 30mA und bei -40°C schon max. 75mA. Hier seh ich
> schon ein Problem. Die 75mA sind vermutlich mehr als dein Wecker liefern
> kann und wenn er mit einer 1.5V Batterie betrieben wird hast du am
> Ausgang nach der Diode noch ca. 0.8V. Also viel zu wenig.

Deshalb war wahrscheinlich in der ursprünglichen Schaltung zwischen 
Wecker und Thyristor auch ein Transistor, damit genug Strom am Gate des 
Thyristors ankommt.
Wäre es nicht sinnvoll/möglich wieder einen Transistor 
dazwischenzuschalten um dieses Problem zu beseitigen?
Allerdings glaube ich nicht, dass 75mA notwendig sein werden, da ich ja 
IMMER bei Temperaturen über 10°C arbeite, welche aber nur nachts im 
Winter erreicht werden, sonst liegt die Tiefsttemperatur wohl eher bei 
knapp 15-20°C.

Wie sieht es eig. mit R2 aus? Wenn nach R1 nur noch 12mA fließen können 
(warum eigentlich 12mA wenn bei 25°C max. 30mA fließen können? Sollte es 
mal kälter werden schaltet der Thyristor ja wohl irgendwann nicht mehr 
wenn nur so wenig ankommt, oder?), was soll man da noch mit R2 weiter 
reduzieren?


Leider muss ich schon bald die Teile bestellen, damit die noch 
rechtzeitig ankommen. Ich hoffe, wir bringen die Schaltung bis dahin zum 
laufen..