Hallo, ich versuche mich grad ein wenig mit Mikrocontrollern zu beschäftigen. Meine Elektronikkenntnisse sind allerdings nicht die Besten. Ich will jetzt eine Infrarotdiode (soll ein Signal mit 36Khz senden) und eine andere LED (zum Anzeigen, dass was passiert) mit einem Atmel µC steuern. Die Dioden haben zusammen einen Durchlassstrom von 130mA. Den Ausgang des µC soll man nun ja nicht mit mehr als 10mA belasten. Also brauch ich wohl 'nen Transistor zum Schalten. Ich hab bloß keine Ahnung, was man da für einen nimmt. Kann mir vielleicht jemand ein passendes Modell nennen (am Besten wäre es, wenn es das bei reichelt gibt)? Und dann hab ich dazu noch weitere Fragen: Die Diode(n) will ich direkt an die 5V-Spannungsversorgung hängen. Wie berechne ich den Vorwiderstand bzw. wie fließt der Transistor in die Rechnung mit ein? Und wie groß muss so ein Basiswiderstand des Transistors sein? Ich habe bereits ein wenig in diesem Forum nach den Antworten gesucht, bin aber nicht wirklich schlau aus dem geworden, was ich da so gefunden hab. Vielen Dank im Voraus.
Erstmal brauchst du eine Duchlassspannung der Dioden. Die liegen irgendwo zwischen 1,2V und 3,7V. Der von dir so genannte "Durchlassstrom" ist wohl eher der maximal zulässige Strom. Der Spannungsabfall zwischen Kollektor und Ermitter liegt irgendwo bei 0,05 - 0,2V und spielt hier wohl erst mal eine untergeordnete Rolle. Was für ein Transistor genommen wird ist relativ egal, hauptsache er schafft die 130mA dauerhauft (und hat hier villeicht noch ein wenig Reserve). Villeich BC875 o.ä. Nehmen wir mal eine Verstärkung von 100 des Transistors an, so müssten zwischen Basis und Ermitter mindestens (130mA/100) 1,3mA fließen, wobei hier 0,7-0,8V abfallen. Der Vorwiderstand darf also höchstens (5V-0,8V)/1,3mA = 3,23kOhm betragen. Übersteuern wir die Basis ein wenig und nehmen einfach 1kOhm :-) Bei 1KOhm liegt im Worse-case Fall der Strom bei 5mA (5V/1KOhm) und somit unterhalb der erlaubten 10mA. Damit dürftest du dann die Vorwiderstände der Dioden selber berechnen können. Ach, und du solltest für die Kontroll LED und die IR LED getrennte Vorwiderstände nehmen - den Transistor dürfen sie sich aber teilen.
@Björn, oder nimm einen BS170, der ist spannungsgesteuert und hat genug reserve beim Strom. Malte's Berechnung sieht dann etwas anders aus, am Mosfet fällt keine fixe Spannung ab sondern er bringt ca. 5Ohm on Widerstand mit. Vorteil ist man spart den Basiswiderstand. Als SMD geht ein BSS123. Robert
@ Malte, bei einem Transistor als Schalter nimmt man einen Übersteuerungsfaktor (klassisch 5), damit der Schaltvorgang auch (von den Flanken) zügig abläuft. MW
@Malte Wie kommst du auf die Stromverstärkung von 100 beim BC875? Laut Datenblatt hat der mind. 1000. Bei 130mA und Vce = 10V sogar 3750.
@Michael Wilhelm: Naja, der Basisstrom für die Sättigung ist keine Naturkonstante in Höhe von 1/5. Das kommt nämlich ganz schön auf den Transistor drauf an... Und mit den Flanken hat das relativ wenig zu tun, sondern viel mehr mit der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung, die nämlich in der Emitterschaltung im Schaltbetrieb möglichst gering sein soll. Für schnelles Ein- und Ausschalten, also für die Flanken, arbeitet man mit einem Kondensator über den Basiswiderstand (Beschleunigungskondensator). Kleines Beispiel, um den BC368 bei 135mA Kollektor-Strom in die Sättigung zu fahren, reichen bereits 2mA Basisstrom aus. Die Kolletor-Emitter-Sättigungsspannung beträgt dabei bereits weniger als 0,1 Volt. Viel mehr Basisstrom bringt da kaum noch etwa. @Klaus: Woher soll er die 10 Volt nehmen, wenn er nur 5 Volt zur Verfügung hat und ausserdem noch die Durchlassspannung seiner Infrarot-LED abziehen muß? @Björn: Bei Deinen Gegebenheiten empfehle ich Dir eine Kollektor-Schaltung (Emitterfolger). Das funktioniert natürlich nur, wenn die Durchlassspannung Deiner Infrarot-Led so bei maximal 3 Volt liegt. Ansonsten wird's knapp mit dem Dimensionieren. Der Emitterfolger hat den Vorteil, dass er bei 38KHz auch noch ordentliche Signale liefert, und kein Wischi-Waschi wie die Emitterschaltungen die den Transistor in die Sättigung fahren. Dazu kommt die Basis direkt an den Mikrocontroller-Pin, ohne Widerstand. Der Kollektor des NPN-Transistors an die 5 Volt, und an den Emitter schliesst Du über einen Widerstand in Reihe mit der Infrarot-LED nach Masse an. Dann rechnest Du in etwa: 5 Volt - 0,8 Volt - Durchlassspannung für Deine Infrarot-Led. Dieses Ergebniss teilst Du durch den gewünschten Strom (0,13 Ampere bei Deiner Infrarot-LED) und erhälst somit den Widerstand. Welche Transistoren hast Du zur Verfügung?
@ Michael (ein anderer), wir haben uns missverstanden. Naturkonstante, Blödsinn, nein, wenn ein Transistor als Schalter dimensioniert wird und man nur den Stromverstärkungsfaktor heranzieht zur Berechnung des Basisvorwiderstandes, ist es möglich, daß der Transistor (vorausgesetzt ein fauler, schlechter Typ, Fabrikation unteres Limit) ganz eben noch im A-Betrieb fährt. Und das reduziert die Schaltzeiten. Und der Faktor 5 (5 x mehr Basisstrom als nominell nötig) ist eine Faustformel. MW
Erstmal danke für die zahlreichen Antworten. @Michael (ein anderer): Die Infrarot-LED hat eine Durchlassspannung von 1,3V. Das sollte also nicht das Problem sein. Die Transistoren wollte ich mir jetzt erst bestellen. Darum hab ich praktisch jeden üblichen Typ zur Auswahl. ;-)
@Michael Wilhelm: Ich hatte das Datenblatt grade nicht zur Hand (nur eine Tabelle, in der alle Transistoren die ich verwende mit Pinbelegung und dauerhafte Strombelastung eingetragen sind). Die Verstärkung von 100 war eine ziemlich pessimistische Schätzung, in der Annahme, dass diese wohl von den meisten gebräuchlichen Transistoren erfüllt werden würde.
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