Hallo Forum, Ich möchte einen Bipolaren Transistor (Stromgesteuert) mit meinem AVR, welcher - low: 0 Volt und high: +5 Volt - hat, schalten. Der Transistor ist dann am Collektor mit einer kleinen Lampe verbunden. Die Lampe habe ich mir schon ausgesucht: Ausführung Glühlampe Spannung 9 V Leistung 4.0 W Das Lämpchen soll mit einer 9 Volt Batterie betrieben werden. Jetzt brauche ich noch einen Transistor der dazu passt. Außerdem weiß ich nicht genau, wie ich den Stromkreis "schließen" soll, da mein AVR über einen USB-Anschluss mit Strom versorgt wird und meine Lampe an einer 9 Volt Batterie hängt. Ich habe jetzt errechnet, das mein Ic = 0,444 Ampere betragen wird. (A = W/V) Jetzt möchte ich noch den Basisvorwiderstand errechnen und einen geeigneten Transistor finden. Ich weiß, das ein Stromversärkungsfaktor von 100-300 häufig ist und das meißt 0,7 Volt am Transistor "Abfallen". Wirklich sicher bin ich mir allerdings nicht und möchte nichts an meinem AVR kaputt machen. Was genau sind die "gedanklichen" Schritte, welche ich jetzt noch gehen muss? Wenn ich weiß, welchen Transistor ich nehmen soll, kann ich glaube ich meinen Basisvorwiderstand schon selbst errechnen. Ich bin ein absoluter Anfänger und habe noch nie etwas praktisch mit Elektrotechnik gemacht, ich habe noch nicht mal Widerstände gelötet aber in der Schule machen wir grade etwas in die Richtung und ich wollte mal mit etwas Praxis mein "Wissen" festigen. Vielen Dank für eure Hilfe, Jonas
>Leistung 4.0 W > >Das Lämpchen soll mit einer 9 Volt Batterie betrieben werden. Das geht nicht mit einer 9V Blockbatterie.
Angenommen dein Transistor hat einen Verstärkungsfaktor von 200 dann benötigst du für 444mA Kollektorstrom 2,22mA * Sättigungsfaktor Basisstrom.
Okay stimmt, dann nehme ich eine Andere. Meine Lampe hat jetzt: Strom 75 mA Spannung 1.5 V und damit eine Leistung von 0.11 W
Dann kannst Du aber keine 9v Batterie verwenden, sondern nur eine 1,5Volt Batterie, wenn dein Birnchen nur 1,5Volt Betriebsspannung hat. 1,8Kohm Bsiswiderstand.
Doch geht leicht. Du kaufts noch einen 100 Ohm Widerstand und schaltzet den zum Lämpchen in Reihe dazu. Dann fallen an diesem 7,4Volt ab, 1,5Volt am Birnchen und 0,1V im Transistor. macht in Summe 9Volt. Der Bsiswiderstand beträgt bei angenommenen 150 Stronverst. ca. 2,7Kohm bei einer dreifachen Übersteuerungsreserve.
1 | .--------. |
2 | | | |
3 | | | |
4 | ,---. | |
5 | Lampe | X | | |
6 | 1,5V '---' | |
7 | 75mA | | |
8 | .-. + | |
9 | | | - 9V |
10 | 100R | | --- |
11 | '-' | |
12 | | - | |
13 | | | |
14 | 2.7KR | | |
15 | ___ |/ | |
16 | AVR o----|___|-----| BC547 | |
17 | |> | |
18 | | | |
19 | | | |
20 | | GND | |
21 | GNDo----------------o--------' |
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Jonas Shinaniganz schrieb: > Okay ich lass das ganze, ich hab keine Ahnung von dem Kram :D Das nenne ich mal Ehrgeiz und Durchhaltevermögen
Werner schrieb: > Jonas Shinaniganz schrieb: >> Okay ich lass das ganze, ich hab keine Ahnung von dem Kram :D > > Das nenne ich mal Ehrgeiz und *Durchhaltevermögen* Jonas hat sich echt Mühe mit seinem Eröffnungspost gegeben. Kommentare wie deine und viele in diesem Forum taugen nicht zur Ermutigung von eventuellen Talenten.
Jonas Shinaniganz schrieb: > Was genau sind die "gedanklichen" Schritte, welche ich jetzt noch gehen > muss? Als erstes rechnest du dir deinen Kollektorstrom aus. Ic = 4W/9V = 0.44A Jetzt kommt das erste kleine Problem. Deine Gluehlampe hat einen Kaltwiderstand und der laesst beim einschalten einen etwa 10x so grossen Strom fliessen. Und auf den must du deinen Transistor auslegen. Dein Transistor sollte also so rund 4A verkraften koennen. Nehmen wir mal einen BD437. Der kann 4A. Bei 4A hat er eine DC Verstaerkung von rund 40 min. Das ergibt einen mindest Basisstrom von 4A/40 = 100mA Der ist noetig damit dein Transistor sauber einschaltet. Dein AVR kann aber nur 20mA am Pin liefern. Also muesste ein Transistor gefunden werden der eine hoehere Stromverstaerlung hat oder ein weitere Transistor eingebaut werden der die Stromverstaerkung erhoeht. Das erste ist beim Bipolartransistor schwierig (die liegen alle so beim hfe) Das 2. nennt man Darlingtonschaltung. Hier multiplizieren sich die Stromverstaerkungsfaktoren der beiden Einzeltransistoren. Aber kein Vorteil ohne einen Nachteil. Die Durchschaltverluste beim Darlington sind wesentlich hoeher. Die minimale Spannung die an der Kollektor-Emitterstrecke abfaellt ist um die Basis-Emitterspannung des Transistors groesser. Nehmen wir mal an du gehst diesen Weg. Bei 4A am BD437 fallen bei ihm rund 1V am Kollektor-Emitter ab. Jetzt noch dazu die 0.7V der Basis-Emitterstrecke macht 1.7V Als Treiber nehmen wir mal einen BC337. Bei 100mA hat er eine Stromverstaerkung von rund 100min. Also muessen an der Basis jetzt 1mA fliessen. Prima das kann der AVR. Um sicherzu gehen das wir immer sauber durchschalten waehlen wir den Basisstrom um den Faktor 3..5 hoeher. Also 5mA. Die Spannung am der Basis betraegt jetzt ca. 1.4V (2 x UBE) dein AVR wird mit 5V versorgt. Also beleiben fuer den Widerstand jetzt 3.6V Deine Widerstand betraegt jetzt 3.6V/5mA = 720 Ohm, gewaehlt 680 Ohm oder 750 Ohm Normwert. Jetzt kommt der modernere Weg. Anstatt eines Bipolartransistors kann man jetzt auch einen Logik-Level Mosfet da einsetzen. Da braucht man keinen Basisvorwiderstand und die Teile schalten besser durch bis auf fast 0V Drain-Sourcespannung. Also faellt ein Kuehlkoerper fuer den Transistor weg. Im ersten Fall muesstes du naehmlich einen haben, denn 1.7V x 0.44A = 0.75W. Und da wird der BD437 schon heiss.
Helmut Lenzen schrieb: > Bei 4A am BD437 fallen bei ihm rund 1V am Kollektor-Emitter ab und bei 0,44A?
Okay, vielen Dank für die etwas ausführlicheren Antworten, also nochmal. Das Folgende ist eher als Frage zu verstehen und möchte ggbf korrigiert werden. Die Schaltung soll dann aussehen wie die von Axel R. Schritt 1: Lampe, Batterie und AVR gegeben. Microlampe: Watt 0,11 W Spannung 1.5 V Batterie: 9Volt AVR: High + 5 Volt Schritt 2: Berechnen des Vorwiderstandes für die Lampe, weil die Lampe 1,5 Volt braucht aber die Batterie 9 Volt liefert. 9 V – 1,5 V = 7,5 Volt (Reihenschaltung von Widerständen) R = U/I -> 7,5 Volt / 75mA = 100 Ohm Schritt 3: Auswahl des Transistors: Hierfür muss der Strom Ic ausgerechnet werden, der Strom wird durch den einzigen Verbraucher bestimmt (Die Microlampe): Ic = W / U -> 0,11W / 1,5 V = 75 mA Bei der Auswahl des Transistors schauen, ob er zu dem Wert, den Ic hat, passt. Ic ist der Strom welcher fließt und beträgt wegen der Microlampe 0,075 Ampere. Irgendwo habe Ich gelesen, dass man aber besser einen Transistor nimmt, der für die Doppelte Stromstärke geeignet ist, also 150 mA. Da habe ich dann einfach den erst-besten NPN Transistor ausgewählt. NPN, weil diese mit einer Positiven Spannung an der Basis geschaltet werden? Der AVR hat ja +5 Volt High. Eher eine Frage als eine Aussage... Bipolar-Standard-Leistungstransistor BC547B NPN Gehäuseart TO-92 I(C) 200 mA Emitter-Sperrspannung U(CEO) 45 V Im Datenblatt schaue ich dann noch die Stromverstärkung nach, da stehen 3 Werte: DC current gain – Kollektor-Basis-Stromverhältnis H fe VCE = 5 V, IC = 10 typ. 150 VCE = 5 V, IC= 2 mA 200...450 VCE = 5 V, IC= 100 mA typ. 200 Da mir die 100 mA irgendwie am nächsten erscheinen gehe ich einfach mal von dem Faktor 200 aus…? Was sagt mir der Wert Vce? Ist Vce = Uce? Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter sind doch bei mir 0V und nicht 5V? Ich dachte, am Transistor fällt nur eine vernachlässigbare Spannung ab? Schritt 4: Berechnung des Basisvorwiderstandes: Ic = Ib * Stromverstärkungsfaktor 75 mA / 200 = 0,375 mA (Ib) Bei + 5 Volt High: 0,7 Volt fallen (fast) immer am Transistor ab. 5 V – 0,7 V = 4,3 V Spannung müssen am Basisvorwiderstand abfallen. Dann: R = U / I -> 4,3 V / 0,375 mA = 11,47 kOhm (Rb) Schritt 5: Die Sachen kaufen: Dann kaufe Ich jetzt einen 9 Volt Block, die besagte Lampe, den 100 Ohm Widerstand für die Lampe, den 11,47 kOhm Widerstand für die Basis und den BC547B NPN. Ist es unproblematisch den Minus-Pol der 9 Volt Batterie zusammen mit Ground/Masse des AVR zu schließen, wie in der Abbildung von Axel R?
> Ich weiß, das ein Stromversärkungsfaktor von 100-300 häufig ist > VCE = 5 V, IC = 10 typ. 150 > VCE = 5 V, IC= 2 mA 200...450 > VCE = 5 V, IC= 100 mA typ. 200 > Da mir die 100 mA irgendwie am nächsten erscheinen gehe ich einfach mal > von dem Faktor 200 aus…? Ja, aber der gilt nicht im Schaltbetrieb, bei dem man den Transistor in Sättigung bringen will, da gilt was im Diagramm UCEsat steht, meist Ib=Ic/10 oder Ib=Ic/20. > und das meißt 0,7 Volt am Transistor "Abfallen". Schätzwert zwischen Basis und Emitter. Zwischen Kollektor und Emitter sollten es im gesättigten Shcaltbetrieb weniger sein, man sollte sich nur erinnern daß es nicht 0 ist und unter 1V liegen sollte. Helmut hat eigentlich alles gesagt, und richtig dazu. Nun hat eine Glühlampe im Einschaltmoment wirklich einen Kaltwiderstand bei dem der 10-fache Strom fliessen würde. Aber es tut der Glühlampe gar nicht gut wenn der fliesst, es stresst die Glühlampe unnötig. Daher ist es in Ordnung, wenn die Schaltung im Einschaltmoemtn NICHT ganz durchschaltet und weniger als 4.44A fliessen lässt. Hauptsache es sind mehr als 0.44A. Also ist es in Ordnung, wenn der Basisstrom nach diesen 0.44A berechnet wurde, die Glülampe geht dann nur etwas langsamer und stressfreier an, dafür kommt mehr Stress auf den Transistor. Transistoren die 0.44A schaffen gibt es viele. Der BC338 wäre der kleinste. Der BC368 schafft mehr, sit aber genau so klein. Der BD135 ist etwas grösser. Er hat ein Diagramm für UCEsat mit Ib=Ic/20 http://www.fairchildsemi.com/ds/BD/BD135.pdf Also rechnen wir mal: Für 0.44A müssten 0.022A in die Basis fliessen, von den 5V die der AVR liefert, nach Figure 3 ziehen wir 0.85V für den Transostor ab, bleiben 4.15V macht 188 Ohm, nimm 180 Ohm (weil der AVR auch keine 5V mehr liefert). Im EINSCHALTMOMENT wo für die Lampe 4A fliessen müssten, lässt der Trasnistor alut Figure 2 gerade mal 1A durch. Es entsteht kurz ene Verlustleistung von 9 Watt, die hält der Transistor auch aus. Warm wird er nicht, weil das zu kurz ist. Zusätzlich gilt noch, da0 die 9V Blockbaterie wohl keien 1A liefern wird, und bei 0.44A schnell leer ist, aber das ist egal wenn man es nur mal ausprobieren will. Eine 1.5V Lampe hat das Problem, mehr Strom für dieselbe Helligkeit zu brauchen. Man tut sich also keinen Gefallen, wenn man schon zuvor Probleme mit dem Strom hatte. Man sollte lieber eine Lampe mit mehr Volt und viel weniger Strom kaufen. Es gibt einen zweiten Trick wenn der Einschaltstrom zu viel für den Transistor ist: Man lässt die Lampe vorwärmen 9V | (X) Lampe | +----+ | | -|< R |E | Masse Ein Widerstand R lässt bei eingeschalteter Versorgungsspannung so viel Strom fliessen, daß der Glühfaden ehiss ist aber noch nicht leuchtet (nur dunkelrot glüht). Dann ist der Einschaltstrom nicht mehr so gross, leider ist die lampe nie ausgeschaltet und die Batterie schnell leer, bei Batteriebetrieb ist das also keine Lösung (wirda aber bei lichtorgeln oft so gemacht, die sollen schnell aufleuchten, und dan hunderte Mal pro Minute).
Es müssen zwingend beide "Minusse" zusammengetüdelt werden. Sonst geht das nicht... Man kann einen Transistor tatsächlich so betreiben, das an ihm selbst 5Volt "hängen" bleiben (bei Vorverstärkerstufen macht man das). In deinem Fall fällt die sog. Sättigungsspannung am Transistor ab. meist als Uce_sat angegeben. Da gibt es spezielle Transistoren, die auf geringe Uce_sat "gezüchtet" sind. Das ist hier alles nicht nötig, betrachtet zu werden. Gut, wenn mans halt eben weis. Ich hatte die 11.xxKohm mit 8,2kohm angenommen und dann noch mal durch drei geteilt, damit etwas mehr Basisstrom fliesst. Der Hinweis/Einwand mit dem Kaltstartstrom bei Glühlampen ist berechtigt und wahr. Der 100 Ohm Vorwiderstand verhindert hier schlimmeres :) Viel Erfolg!! Axelr. Edit MaWin war (etwas) schneller :))
Einen Vorteil hat die Sache mit der 1.5V Lampe und dem Vorwiderstand aber auch. Bei einschalten wird die Lampe nicht so gestresst wie beim direkten einschalten. Der Vorwiderstand ist bei einem so hohen Spannungsabfall von 7.5V zu 1.5V der Lampe quasi eine Konstantstrommquelle. Wenn man am Widertsand von 100 Ohm jetzt 9V anlegt, also der Zustand der kalten Gluehlampe kann maximal ein Strom von 9V/100Ohm = 90mA fliessen. Im warmen Zustand der Lampe wo dann die 1.5V an der Lampe abfallen sind es dann nur noch 75mA. Also bleibt der Strom fast gleich was dann einer Konstantstrommquelle nahe kommt.
manchmal kommt auch beim Axel was bei raus. (hier eher zufällig), aber was solls. Ja der Widerstand sorgt aktiv für ein langes Lampenleben. Hat aber auch zur Folge, das die Lampe nicht aufm Plautz an ist, sondern "hochdimmt". Ein Vorglühwiderstand parallel zum Transistor (siehe oben) könnte helfen, sollte die Lampe zu langsam an gehen,was ich aber nicht glaube. Haste das denn nun mal ausprobiert? Funktioniert das denn schon?
Das wird zui nwenig verwendet: http://de.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9venin-Theorem http://www.youtube.com/watch?v=i4F7bX77FLU http://www.stefan-schenke.de/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=123:ersatzspannungsquelle&catid=42:grundlagen-der-elektrotechnik&Itemid=66
Hallo. Ich habe es heute mal ausprobiert und es hat leider nicht geklappt. Die erste Microlampe habe ich zerstört als ich sie testenshalber direkt an die 9 Volt Batterie gehalten habe. Sie leuchtete Hell aber kurz. Bei der Zweiten war ich dann schon schlauer und habe den 100Ohm Widerstand, den ich extra dafür gekauft habe, zwischengehalten; und die Lampe leuchtete hell. Danach habe ich meine Schaltung vervollständigt. Leider habe ich vergessen den Emitter mit dem LOW des AVR zu verbinden und habe nur die Verbindung zwischen Minus der 9 Volt Batterie und dem Emitter hergesellt. Dann habe ich die Basis inklusive Vorwiderstand an das HIGH des AVR angeschlossen während der Rest schon fertig war und ich war in guter Hoffnung, das der Transistor jeden Moment durchschlaten würde und den Stromkreis für meine Lampe öffnet. Leider ist nichts passiert und als ich den Fehler gesucht habe ist mir aufgefallen, was ich oben schon geschildert habe. Also habe ich die Verbindung von AVR LOW, Emitter und -Pol 9V Batterie, hergestellt. Nix ist passiert und als ich danach nochmal testen wollte, ob denn die Lampe überhaupt geht, ist auch diese Lampe defekt gewesen, denn trotz direkter Verbindung zu einer 1,5 Volt Batterie / 9V mit 100Ohm (Beides probiert) hat sich in Sachen leuchten nix mehr getan. Keine Ahnung wie meine zweite Lampe kaputt gehen konnte... Vielleicht hätte ich noch großzügiger bestellen sollen. Schöne Grüße
Du musst vorher alles genau aufmalen und nacheinander abhaken! Es schadet nichts, zusätzlich zu den 100 ohm Widerständen auch 220 ohm, 330 und 470 ohm mit zu bestellen. ( falls wie hier die Lampen tatsächlich zu hell sein sollten ) Dann Lämpchen, widerstände und Transistoren IMMER im Zehnerpack bestellen;)
Ich hatte damals einen örtlichen Radio und Fernsehtechniker, da konnte ich die benötigten Teile auch einzeln bekommen, häufig auch ausgeschlachtete um sonst. Hilfreiche Tipps gab es auch ... die ersten LEDs habe ich auch damals gehimmelt, da ich nicht wusste das die ein Vorwiederstand benötigten ... und da waren die noch echt teuer ... such Dir auch in deiner nähe so einen Laden ... Gruss Ralf
Hallo, du wirst es schon schaffen - ist alles keine Zauberei und mit ein wenig googeln kannst du dir auch schnell das notwenige Wissen aneignen. (Transistor Schaltbetrieb, Relais an Mikrocontroller, Leistung mit einen Mikrocontroller schalten usw. sind geeignete Suchbegriffe). Und heute verwendet mann eigentlich keine Glühlämpchen mehr - LEDs sind für Anzeigezwecke und selbst für "kleine" Beleuchtungszwecke deutlich besser geeignet, die berechnung des bei einer bestimmten Spannung notwendigen Vorwiderstand ist sehr einfach, es gibt da auch sehr viel Infos im Netz welche sich an die absoluten Anfänger richtet. Die oft noch als Standardstrom (LED) gewählten 20mA können in der Praxis locker auf 10mA oder sogar noch geringere Werte abgesenkt werden. Noch ein Hinweis aus den praktischen Bastlerleben: Bestell lieber einige Bauteile mehr als du aktuell brauchst - besonders der "Anfängerkram" ist so "billig" (im positiven Wortsinn) geworden das der größte Kostenfaktor in den Versandkosten liegt. mfg Bastler
old-school_offline schrieb: > ... die ersten LEDs habe ich auch damals gehimmelt, da ich > nicht wusste das die ein Vorwiederstand benötigten ... ... und den Unterschied zwischen "wieder" und "wider" kennst du heute anscheinend immer noch nicht.
Troll schrieb: > ... und den Unterschied zwischen "wieder" und "wider" kennst du heute > anscheinend immer noch nicht. Deshalb ist die LED auch abgeraucht.
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