Hallo zusammen, dies ist mein erster Beitrag in diesem Forum und ich hoffe, ihr könnt mir helfen. Vorab sei gesagt, dass ich noch nie zuvor mit Transistoren gearbeitet habe und ich deren Berechnung irgendwie "mysteriös" finde. Hier im Forum und im Wiki habe ich mir bereits folgende Beiträge bzw. Artikel angesehen: - [Anfängerfrage: Wie finde ich geeigneten Transistor?] - Beitrag "Re: Anfängerfrage: Wie finde ich geeigneten Transistor?" - [RIchtigen Transistor bestimmen] - Beitrag "RIchtigen Transistor bestimmen" - [Basiswiderstand] - http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand - [Relais mit Logik ansteuern] - http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern - [Transistor] - http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor Mein Vorhaben: Ich möchte einen elektrischen Türöffner mit einem der GPIOs eines Raspberry Pi ansteuern. Der Türöffner läuft mit 12 V. Da ich kein Datenblatt habe, weiß ich nicht genau, welchen Strom er zum Schalten (Öffnen der Tür) benötigt. Vergleichbare Türöffer liegen bei etwa 0,85 A. Sicherheitshalber bin ich daher mal von 1A bis 1,5A ausgegangen. Sofern ich weiß, beträgt die max. Strombelastbarkeit eines GPIOs des Raspberrys 16mA, sofern der Gesamtstrom aller GPIOs nicht 51 mA übersteigt. Angedachte Umsetzung: 1) Direkte Ansteuerung des Türöffners mit einem NPN-Transistor in Emitterschaltung. Diesen Fall habe ich noch nicht durchgerechnet, habe mich aber schon nach entsprechenden Transistoren umgeschaut (z.B. BD433/437). Ich weiß allerdings noch nicht, ob ich hier den nötigen Basisstrom erreichen kann. Tipps hierzu wären sehr nett. 2) Ansteuerung des Türöffners über Relais, welches wiederum von einem Transistor geschaltet wird. Für das Relais (TR5V-M 12V, Rei) habe ich eine Ansprechleistung von 100 mW und eine Leistungsaufnahme von 150mW gegeben. Sollte ich ein anderes Relais verwenden, liegen diese Werte darunter, sodass das ausreichend sein sollte. Bei 12 V beträgt der Kollektorstrom also 12,5mA (berechnet über [math] I=\frac{P}{U}[\math]). Sicherheitshalber habe ich im weiteren Verlauf mit 25mA gerechnet. Für den Transistor fiel die Wahl auf den BC328 (wie im entsprechenden Artikel zur Berechnung des Basisstromes durchgerechnet). h_Fe beträgt lt. Datenblatt 100. Wie im Wiki-Artikel für die Sättigung allerdings nur 30. Mit [math]I_b=\frac{I_c}{h_FE}=\frac{25 mA}{30}=0,83 mA [\math], habe ich anschließend den Basisstrom bestimmt. Genau hier wurde ich stuzig, dieser Wert erscheint mit doch sehr sehr gering. Gefühlt würde ich sagen, dass dieser Basisstrom zum Durchschalten des Transistors viel zu klein ist. Mit den 3,3V HIGH-Pegeln am GPIO des Raspberry und einer angenommenen Toleranz von 5 % (lt. Datenblatt des Spannungsreglers NCP1117 nur 1%, wobei ich hoffe, dass die 3,3V am GPIO vom NCP1117 kommen) und dem Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter von 0,7V ergibt sich eine Spannung von 2,4V, sodass sich der Basiswiderstand zu 2891 Ohm berechnet. Stimmt meine Rechnung? Wie gesagt, bei dem doch sehr kleinen Basisstrom bin ich stuzig geworden. Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen. Vielen Dank Sven
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Du hast das soweit schon richtig bestimmt, allerdings bringt der Aufwand wenig. Der Transistor fungiert als Schalter und sollt somit in Sättigung betrieben werden, also der Basistrom sollte höher gewählt werden, also die Berechnung über die Stromverstärkung ergibt. Der Umweg über ein Relais ist nicht unbedingt nötig. 12V bei 1A sind Daten, die mit einem MOSFET direkt geschaltet werden können. Wenn Du einen geeigneten Logic-Level-MOSFET für 3V verwendest, sind die Verluste und somit die Erwärmung am Transistor minimal. Ein solcher MOSFET kann dann über einen Umladewiderstand direkt vom GPIO gesteuert werden. Was jedoch (eigentlich auch beim Betrieb mit Relais) notwendig ist, antiparalell zum Türöffner eine Diode zu schalten, um die Induktionsspannung von der Magnetspule im Öffner zu überbrücken.
Rowland schrieb: > 12V bei 1A sind > Daten, die mit einem MOSFET direkt geschaltet werden können. Zweifellos, aber die Türöffner laufen meist mit Wechselspannung.
Rowland schrieb: > also der Basistrom sollte höher gewählt werden, also > die Berechnung über die Stromverstärkung ergibt. Hat er doch, er rechnet mit 30 statt 100.
Sven G. schrieb: > 1) > Direkte Ansteuerung des Türöffners mit einem NPN-Transistor in > Emitterschaltung. > Diesen Fall habe ich noch nicht durchgerechnet, habe mich aber schon > nach entsprechenden Transistoren umgeschaut (z.B. BD433/437). Ich weiß > allerdings noch nicht, ob ich hier den nötigen Basisstrom erreichen > kann. > Tipps hierzu wären sehr nett. + Um den Basisstrom zu treiben, kann man den Verstärker mehrstufig aufbauen. + Als Leistungstransistor (Schalter) eignet sich besser ein FET. Für 12V DC gibt es eine große Auswahl für Automotive. + Es muss unbedingt das Verhalten der I/Os des PI in verschiedenen Situationen beachtet werden. Was passiert bei Power On? Nicht das ungewollt die Tür geöffnet wird. + Bei AC Last kann der Schalttransistor mit einem Brückengleichrichter im Lastkreis betrieben werden. + Ein bipolarer Schalttransistor wird mehrfach übersteuert. Siehe auch: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1506161.htm
hinz schrieb: > Rowland schrieb: >> 12V bei 1A sind >> Daten, die mit einem MOSFET direkt geschaltet werden können. > > Zweifellos, aber die Türöffner laufen meist mit Wechselspannung. Da bietet sich doch bestimmt auch ein TRIAC an. Bzw. auch ein Solid-State-Relais, weil ich das in einem Nachbarthread gerade sah.
Die Verwendung eines MOSFET dämmerte mir ehrlich gesagt schon, allerdings habe ich davon abgesehen, weil ich im Moment noch nicht einmal die "normalen" Transistoren komplett verstanden habe. Die derzeitige Ansteuerung des Türöffners erfolgt über zwei Transistoren an einer der Signalleitung der RS232-Schnittstelle eines Computers, der Öffner läuft also auch jetzt schon mit Gleichspannung. In der Zwischenzeit habe ich mir mal die Standard-MOSFETs angesehen (http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET und http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html). Nach aktuellem Kenntnisstand habe ich mich für folgenden entschieden: IRL3803. Habt ihr sonst noch irgendwelche Anmerkungen? Würdet ihr mir für meinen Anwendungsfall eher einen anderen Logic-Level-MOSFET empfehlen?
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www.transistoramp.de dort kannst du kostenlos das Programm Transistoramp runterladen, damit lassen sich ganz einfach Transistorschaltungen durch Parametereingabe berechnen - sehr empfehlenswert!
Versuchs mit 'nem Relais. Damit bist Du auf der sicheren Seite. Die meisten Türöffner arbeiten wie bereits gesagt mit Wechselspannung und die Umgebung ist nicht gerade die "Sauberste". Jede Menge Spikes und der Strom (>> 1 A)ist auch nicht gerade ohne.
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