Hallo, ich habe eine Frage zu der Funktionsweise der oben skizierten Schaltung (ich hoffe man kann halbwegs etwas erkennen). Ich habe einen PNP Transistor, dessen Basis über einen digitalen Ausgang eines beliebigen MCU geschaltet ist. Emitter gegen 5V. Der Kollektor ist über einen 10K vs GND geschaltet. Ebenfalls am Kollektor ist über einen 2K7 Arbeitswiderstand der Spannungsteiler gegen GND geschaltet. Schaltet man jetzt über den GPIO eines MCU den PNP Transistor liegen am Fototransistor 5V an. Wofür braucht man jetzt genau noch den 10 K Widerstand? Die Spannung am 2K7 Widerstand sollte jetzt linear mit der Helligkeit steigen und über einen AD-Wandler auswertbar sein. Mir geht es jetzt nicht darum die Schaltung genau zu dimensionieren, ich will nur gerne die grundsätzliche Funktionsweise verstehen und wissen ob die Schaltung überhaupt so funktioniert. Warum genau die 5V am Emitter des PNP etc. anliegen ist mir auch nocht nicht ganz klar. Danke und Gruß
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Fototrans_1.JPG
61 KB
make a photo schrieb: > Fototrans_1.JPG Photomachen will auch gelernt sein. Photoapparat gerade halten und bei weißem Papier immer überbelichten, weil die Belichtungsautomatik sonst glaubt, ein Objekt mit 8% Albedo vor sich zu haben. Entsprechend grau sieht der Schnee dann hinterher auf dem Photo aus.
5V am PNP Emitter: Ganz normale Emitterschaltung bei einem PNP. Da ist halt im Vergleich zum NPN alles rumgedreht. Der 10K ist der Lastwiderstand für den PNP, damit der nicht zu hart gesättigt wird. " Die Spannung am 2K7 Widerstand sollte jetzt linear mit der Helligkeit steigen und über einen AD-Wandler auswertbar sein." Das mit der Linearität bezweifle ich ein bischen da du da einen Transistor in Stromgegenkopplung betreibst und die Spannungsversorgung für ebenjenen Transistor ein PNP Transistor ist, der relativ hart sättigt wenn mich nicht alles täuscht. Aber da wird eine Spannung sein, die über ADC auswertbar ist, ja.
Würde aber auch funktionieren, wenn du den pnp, den Basiswiderstand und die 10 kOhm einsparst. Musst das Signal am GPIO nur mit inversem Pegel zum Ein-, oder Ausschalten des Fototransistors liefern. Bei 5 V Betriebsspannung des MCU/µC und den 2,7 kOhm am Emitter können maximal < 2 mA fließen. Das sollten GPIOs locker schaffen... Wird der MCU/µC mit weniger, als 5 V betrieben, z.B. 3,3 V und der pnp liegt weiterhin an +5 V, funktioniert das Ausschalten nicht!
make a photo schrieb: > Schaltet man jetzt über den GPIO eines MCU den PNP Transistor liegen am > Fototransistor 5V an. Wofür braucht man jetzt genau noch den 10 K > Widerstand? Den 10K Widerstand braucht man jetzt gerade nicht. Aber wenn der pnp- Transistor ausgeschaltet ist, zieht der Widerstand die Spannung am Kollektor des Fototransistors (= Kollektor des pnp) auf GND. Ohne diesen (Pulldown-) Widerstand würde sonst die Spannung an diesem Punkt floaten bzw. durch den Reststrom den pnp wären ein paar mV meßbar. Warum der Entwickler dieser Schaltung das wichtig gefunden hat, vermag ich nicht zu sagen. An sich ist das Schnuppe.
BESONDERS schnuppe, weil der Fototransistor ja bewusst aktiviert, oder deaktiviert wird. Ist schon manchmal komisch: A) Bei einer zusammengepfriemelten Bastelschaltung grübelt man wochenlang umsonst nach dem nicht vorhandenen Sinn eines Bauelements. B) Bei einer (aus Erfahrung) klugen Schaltung denkt fast jeder, dass man auf diverse Zutaten locker verzichten kann... Hier würde ich, da der TO auch keine zu beachtenden Betriebsbedingungen anführt, auf A) tippen. - Wer hält dagegen?
@ Graph: einen gibt es immer, der was zu meckern hat. Man kann doch eindeutig alles erkennen :) @Alle anderen: Vielen Dank schon einmal. Das hat mir sehr geholfen. Nehmen wir einmal an der Emitter des PNP ist mit 5V beschaltet und der Ausgang des MCU schaltet auch im Bereich von 5V. Ich fasse zusammen: - 1K Widerstand reguliert Basistrom 1. GPIO auf LOW Level -> T. sperrt -> der 10K Widerstand legt Kollektorspannung auf GND -> ADC Wert über MCU ist die untere Grenze auswertbar. 2. GPIO auf HIGL Level -> T. schaltet durch -> 5V/2700Ohm = 1.95 mA können fließen -> ADC Wert ist über Spannungsteiler von 5V, Fototransistor und 2K7 Widerstand auswertbar @Asgard: Es handelt sich in der Tat um a). Die Schaltung stammt aber natürlich nicht von mir. Ich würde sie aber trotzdem gerne nachvollziehen können.
make a photo schrieb: > Nehmen wir einmal an der Emitter des PNP ist mit 5V beschaltet und der > Ausgang des MCU schaltet auch im Bereich von 5V. Das ist eine ausgesprochen komische Formulierung für: Emitter des pnp hängt an der Betriebsspannung (die hier halt zufällig 5V ist). Und daß ein CMOS-Ausgang für H ziemlich genau die Betriebsspannung liefert. > Ich fasse zusammen: > - 1K Widerstand reguliert Basistrom Nicht "reguliert". "Begrenzt" trifft es eher. > 1. GPIO auf LOW Level -> T. sperrt > 2. GPIO auf HIGL Level -> T. schaltet durch Falsch. Gehe zurück auf Los ... nein, geh besser zu Wikipedia oder sonst einer Wissenquelle deines Vertrauens und lies nach wie ein Transistor funktioniert. Wie soll denn bei H am µC-Ausgang an Basisstrom in den pnp fließen?
Mal noch eine kleine Äußerung von mir... Mit dieser Schaltung wird offenbar die Belichtungsstärke anhand der damit verbundenen Wiederstandsänderung des Fotoelektrischen Widerstandes gemessen. Dieser Sensor ist durch den PNP-Transistor ein- bzw. ausschaltbar. Die Widerstandsänderung wird über einen ADC mit Hilfe eines Spannungsteilers berechnet. Der 10k Widerstand dient meiner Meinung dazu, im ausgeschalteten Zustand des Sensors, den ADC-Eingang auf GND zu ziehen. Die Spannung am ADC-Eingang berechnet sich dann mit Hilfe der Spannungsteilerregel: (Ua/Ue)=(2.7k)/(R_Foto+2.7k). Beachte, dass über den Transistor ungefähr 0.7V abfallen... Somit ist Deine Spannung Ue = (Ue1-0.7V) LG Christian
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@Christian @Axel vielen Dank. Sehr nett. Wieder dazu gelernt!
make a photo schrieb: > make a photo Asgard schrieb: > Wird der MCU/µC mit weniger, als 5 V betrieben, z.B. 3,3 V und der pnp > liegt weiterhin an +5 V, funktioniert das Ausschalten nicht! Eine kleine Frage noch: Das bedeutet dass der PNP ohne weiteres auch an 3,3V liegen kann, wenn der MCU mit 3.3V schaltet???!
> Das bedeutet dass der PNP ohne weiteres auch an 3,3V liegen kann, wenn > der MCU mit 3.3V schaltet???! Nicht nur kann, sondern muss. Eben damit der Transistor nicht dauerhaft durchschaltet. Sparfüchse kriegen dass mit einem einzigen digitalen I/O Pin hin. Vielleicht hast Du Lust, das auch mal auszuprobieren:
1 | 100Ω 100nF |
2 | I/O Pin o---[===]----+----||------| |
3 | | |
4 | +---[===]----| |
5 | Photowiderstand oder Transistor |
Zuerst schaltest zu den I/O Pin als Ausgang und auch High, dadurch lädt sich der Kondensator auf. Ein bisschen warten, dann den I/O Pin als Eingang umschalten (ohne Pull-Up) und abwarten, bis er auf Low geht. Je mehr Licht auf den Sensor fällt, umso schneller passiert das. Oder noch eine andere Variante mit nur einem I/O Pin, jedoch einem analogen:
1 | |
2 | I/O Pin o------[===]----| |
3 | Photowiderstand oder Transistor |
Du konfigurierst den I/O Pin als Eingang mit internem Pull-Up Widerstand. Dann misst du die Spannung an dem Pinmit dem ADC. Je mehr Licht auf den Sensor fällt, umso geringer ist die Spannung. In beiden Fällen schaltet man den Ausgang auf Low, wenn man Strom sparen will während man den Sensor gerade nicht benötigt.
> Beachte, dass über den Transistor ungefähr 0.7V abfallen...
Nicht ganz richtig. An der Basis-Emitter Strecke fallen ca 0,7V ab.
Aber an der Basis-Kollektor Strecke fällt bei derart geringen Strömen
wesentlich weniger ab. Ich würde hier ca 0,1V erwarten.
Hallo Stefan, Deine beiden Lösungsvorschläge finde ich gut. Danke für die Anregungen! Helge
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schaltung_example.JPG
31 KB
Hallo Stefan, vielen Dank für die ganzen Infos. Ich werde das erstmal versuchen zu verstehen und dann einmal umzusetzten. Konkret würde ich jetzt mit dem folgenden PNP Transistor, den ich hier rumfliegen habe versuchen umzusetzen: http://www.futurlec.com/Transistors/S9012.shtml Ich würde es gerne wie oben (Schaltung example) angegeben ausprobieren: PNP Transistor mit Emitterschaltung. Emitter vs 3,3V. 1K Strombegrenzer über digitalen I/O des MCU. PNP schaltet durch wenn I/O Pin auf LOW Level. ADC an analogen Pin des MCU lässt sich dann nach Formel (Ua/Ue)=(2.7k)/(R_Foto+2.7k auswerten. Funktioniert dies so? Schönen Dank an Alle
make a photo schrieb: > Ich würde es gerne wie oben (Schaltung example) angegeben ausprobieren <seufz> Warum haben wir dir eigentlich oben eine Schaltung erklärt, die zumindest prinzipiell funktioniert (auch wenn es einfacher ginge) wenn du jetzt mit so einem dysfunktionalen Müll daher kommst?
Axel S. schrieb: > wenn du jetzt mit so einem dysfunktionalen Müll daher kommst? Die Schaltung ist etwas verquer gezeichnet, aber der einzige Unterschied zur prinzipiell funktionierenden Originalschaltung ist, dass der pnp jetzt mit 3,3V versorgt wird (was zur Ansteuerung mit 3,3V passt). Sofern der Fototransistor richigrum eingebaut wird sollte das also funktionieren. make a photo schrieb: > ADC an analogen Pin des MCU lässt sich dann nach Formel > (Ua/Ue)=(2.7k)/(R_Foto+2.7k auswerten. Bei einem Fotowiderstand passt die Formel - dort wird wirklich der Widerstandswert durch die Beleuchtung verändert und das ganze funktioniert als Spannungsteiler. Ein Fototransistor wirkt aber im Wesentlichen wie eine lichtgesteuerte Stromquelle: bei mehr Licht fließt mehr Strom, der Innenwiderstand der Schaltung ist in allen Fällen hoch (zumindest solange der Fototransistor nicht in Sättigung geht). Dein Signal ergibt sich daher einfach aus U_e = I_photo*2k7.
Achim S. schrieb: > Axel S. schrieb: >> wenn du jetzt mit so einem dysfunktionalen Müll daher kommst? > > Die Schaltung ist etwas verquer gezeichnet, aber der einzige Unterschied > zur prinzipiell funktionierenden Originalschaltung ist, dass der pnp > jetzt mit 3,3V versorgt wird (was zur Ansteuerung mit 3,3V passt). Oh f*ck. Wer zeichnet denn sowas - GND nach oben und die 3.3V Versorgung nach unten. Aber gut, ich hätte auch selber genauer hinsehen sollen. Ich ziehe meinen Rant hiermit zurück :-|
Axel S. schrieb: > Oh f*ck. Wer zeichnet denn sowas - GND nach oben > und die 3.3V Versorgung nach unten. Manche Menschen denken eben stets negativ. :-)
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