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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schalten mit Relais / Transistor


Autor: Carsten W. (digi303)
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Hallo zusammen!

Evtl. kann mir jemand bei einem kleinen Projekt weiterhelfen:

Ich habe 3,3V mit 100mA und muss damit 12V mit < 1A schalten.

Leider finde ich aktuell kein Relais, welches bei 3,3V anspricht. Kann 
man das nicht auch mit einem Transistor lösen?
Ich bin da echt lange lange raus :-)

Danke für Eure Hilfe.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Carsten W. schrieb:

> Ich habe 3,3V mit 100mA und muss damit 12V mit < 1A schalten.
> Kann man das nicht auch mit einem Transistor lösen?

Ja.

Autor: markus (Gast)
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Autor: Thomas R. (r3tr0)
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Was musst du damit schalten? Wenn es eine induktive Last ist, darfst du 
eine Freilaufdiode nicht vergessen.

Autor: Carsten W. (digi303)
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@Thomas R.

Es werden ca. 28 LEDs 3mm 3,3V 20mA sowie ein LED-Stripe mit 12V werden.
Die EinzelLEDs wollte ich je zu 4 in Reihe schalten. Da ich da eine KSQ 
12V vorschalten wollte kann ich auf den Vorwiderstand verzichten, denke 
ich

: Bearbeitet durch User
Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Carsten W. schrieb:

> Es werden ca. 28 LEDs 3mm 3,3V 20mA
> Die EinzelLEDs wollte ich je zu 4 in Reihe schalten. Da ich da eine KSQ
> 12V vorschalten wollte kann ich auf den Vorwiderstand verzichten,

Rechenchwäche? 4 x 3,3=13,2V+ca.3V Dropspannung der KSQ=16...17V.

Autor: Carsten W. (digi303)
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Harald W. schrieb:
> Rechenchwäche? 4 x 3,3=13,2V+ca.3V Dropspannung der KSQ=16...17V.

Nein, eher keine Ahnung. :-)
Mein Plan war: Ich gehe mit ca. 16 - 17 Volt (Akku vom Mähroboter) in 
den KSQ welcher dann ca. 12 V daraus macht. Weil dann weniger als 13,2V 
an den LEDs liegt brauche ich auch keinen Widerstand mehr.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Carsten W. schrieb:

> Ich gehe mit ca. 16 - 17 Volt in den KSQ welcher dann ca. 12 V daraus
> macht.

Die Kostantstromquelle "macht" einen konstanten Strom, und zwar den
der draufsteht. Die Spannung an den LEDs ergibt sich.

> Weil dann weniger als 13,2V
> an den LEDs liegt brauche ich auch keinen Widerstand mehr.

Nein, bei Verwendung einer KSQ brauchst Du grundsätzlich keine
Vorwiderstände. Die 12V für Deine LED-Lampen musst Du zusätzlich
mit einem kleinen Step-Down erzeugen

Autor: batman (Gast)
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EINE KSQ für 28 geschaltete LED u. Stripes. Wie soll das aussehen?

Autor: Jörg R. (solar77)
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Hallo Carsten,

- welche Leistung benötigt der Led-Stripe?
- benötigen die Leds wirklich 20 mA? Moderne Leds sind auch mit deutlich
  weniger sehr hell
- woher kommen die 3,3 Volt/100mA zum schalten der Last?

Die 7 Gruppen a' 4 Leds würde ich mit je einem Vorwiderstand versorgen.
Der Stripe benötigt 12 Volt Konstantspannung. Die Frage nach der 
Leistung bezieht sich darauf ihn mit einem Stepdown, oder einen 
klassischen Längsregler zu versorgen. Stichwort: Verlustleistung.

Zum Schalten finden sich sicherlich Transistoren aus der BC...Reihe, 
oder aber auch ein Mosfet > Logic Level, wegen der 3,3 Volt.

Ein Relais sollte sich auch finden lassen, ich würde Transistoren 
vorziehen. Evtl. käme auch ein kleines SSR (Halbleiterrelais) in Frage.

: Bearbeitet durch User
Autor: Carsten W. (digi303)
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OK, dann mal die ganz ausführliche Variante:

Das Ganze soll eine Beleuchtung für meinen Mähroboter werden. Mit 
jeweils 14 mini-LEDs wird vorne eine Lichtleiste geformt (ala 
Tagfahrlicht beim KfZ) und der LED-Stripe in Rot kommt hinten drauf.
Geschaltet wird das über eine steuerbare Platine, welche 3,3V 100mA über 
ein OC (was immer das heißt) schalten kann.

Der LED-Stripe hat leider keine Angabe, verbaut waren 15 SMD-LEDs 
allerdings habe ich den auf - ich glaube 9 - gekürzt. Hier der Link 
(wenn nicht erlaubt bitte löschen) 
https://www.amazon.de/gp/product/B00EI3489O/ref=oh...

Die LEDs sind eigentlich Standard, rund bedrahtet, angegeben mit 20mA

https://www.reichelt.de/LEDs-3-mm/LED-EL-3-7150WS/...

Aber ich glaube so langsam wird mir das echt zu kompliziert. Ich hätte 
mir das deutlich einfacher vorgestellt...

Grüße, Carsten

Autor: batman (Gast)
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Die LEDs klassisch mit Widerständen verdrahten ist einfach und sicher, 
wenn man mit Ohmschem Gesetz und Multimeter umgehen kann. Das geht auch 
mit 12V-Stripes an 17V.

Wenn das Ganze mit einem 3.3V OC (open collector) geschaltet werden 
soll, muß man noch wissen, ob der Ausgang gegen Masse oder Plus 
schaltet. Dann hängt man den passenden Transistor dran.

Autor: Carsten W. (digi303)
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batman schrieb:
> Die LEDs klassisch mit Widerständen verdrahten ist einfach und
> sicher,
> wenn man mit Ohmschem Gesetz und Multimeter umgehen kann. Das geht auch
> mit 12V-Stripes an 17V.
>
> Wenn das Ganze mit einem 3.3V OC (open collector) geschaltet werden
> soll, muß man noch wissen, ob der Ausgang gegen Masse oder Plus
> schaltet. Dann hängt man den passenden Transistor dran.

Das weiss ich: Er schaltet gegen Masse.

Was ich immer noch nicht weiss ist wie ich das Ganze am besten anfange. 
Also welchen Transistor ich zum schalten nehme und ob ich jetzt eine KSQ 
oder einen Step Down benötige. etc.

Mein Wissen scheint nicht zu reichen. Mit einem Multimeter kann ich aber 
umgehen. Und das Ohmsche Gesetz war was mit U=R*I wenn ich nicht irre 
:-)

Autor: HildeK (Gast)
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Carsten W. schrieb:
> Mein Plan war: Ich gehe mit ca. 16 - 17 Volt (Akku vom Mähroboter) in
> den KSQ welcher dann ca. 12 V daraus macht. Weil dann weniger als 13,2V
> an den LEDs liegt brauche ich auch keinen Widerstand mehr.

Nimm vier LEDs in Reihe + einen Vorwiderstand und hänge das direkt an 
die 17V, wie es ähnlich auch in der Stripe gemacht wurde.
Bei 4*3.3=13.2V, 17V Eingangsspannung und 20mA brauchst du je Kette 
einen Vorwiderstand von 200Ω. 100mW-Rs reichen.

Für die rote Stripe schalte einfach noch einen Vorwiderstand davor, um 
die Differenz zwischen 12V und 17V zu verbraten. Die nimmt 60mA auf 
(drei Gruppen á 20mA). 5V/60mA = 82R oder 91R. 100mW-Rs reichen.

Und wenn der Akku des Mähroboters auf 16V gesunken ist, dann sind halt 
die LEDs ein wenig schwächer und bekommen nur noch 15mA. Das wirst du 
kaum bemerken.

Kostet zwar ein wenig Verluste (ein paar hundert mW) in den 
Vorwiderständen, das dürfte aber beim Akku des Roboters keine 
entscheidende Rolle spielen. Eine KSQ würde ich mir sparen, zumal der 
rote Strang nicht so richtig dazu passt und eine Spannungsquelle sehen 
will.

Die 8 Ketten schaltest du parallel und den Minuspol gemeinsam auf Masse 
mit einem LL-FET oder Transistor, der den Strom auch kann.

In Summe sind das 7 weiße Ketten mit zusammen 140mA und eine rote mit 
60mA (bei 9 LEDs), macht total 200mA. Ein BC317-40 als Treiber sollte 
locker reichen und die Steuerquelle nur minimal (<6mA) belasten. Als 
Basisvorwiderstand sind 470R ... 680R passend.

Autor: HildeK (Gast)
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Oh, ich habe den Link zu den weißen LEDs gerade erst gesehen. Wenn du 
denen 20mA gibtst, dann tut das schon in den Augen weh!

Dann macht das erst recht nichts aus:

HildeK schrieb:
> Und wenn der Akku des Mähroboters auf 16V gesunken ist, dann sind halt
> die LEDs ein wenig schwächer und bekommen nur noch 15mA. Das wirst du
> kaum bemerken.

Autor: HildeK (Gast)
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HildeK schrieb:
> Die nimmt 60mA auf
> (drei Gruppen á 20mA). 5V/60mA = 82R oder 91R. 100mW-Rs reichen.

Mist. Das stimmt nicht, U²/R macht 270mW - hier also einen etwas 
dickeren R einplanen.

Autor: Carsten W. (digi303)
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Das ist eine Superhilfe. Ganz lieben Dank.

Ich glaube so bekomme ich das hin.

Sobald das Projekt fertig ist und alles läuft stelle ich mal ein Bild 
online.

Autor: batman (Gast)
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Genauso würd ichs machen, außer: Es sollte wohl ein PNP in der 
Emitterschaltung sein, z.B. BC327, wegen aktiv-LO.

Autor: Carsten W. (digi303)
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OK, dann fasse ich mal zusammen, was ich verstanden habe:

die Basis den BC327-40 klemme ich über einen 500Ohm Widerstand an den 
Schaltkontakt des OCs.

Die ca. 17 V vom Akku kommen an den Emitter und die Masse an C.

In diese Leitung kommen dann die 2 x 4 Ministripes (4 LEDs mit 1 x 
200Ohm) parallel geschaltet ebenso wie das Rücklicht mit 82 Ohm 0,6 W 
ebenfalls parallel.

Muss der Massepin vom OC mit der Batteriemasse verbunden werden?

Autor: batman (Gast)
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Ich würde den Basiswiderstand um 1600 Ohm setzen, entsprechend 20x 
Stromverstärkung.

Welcher Massepin? Hängt der OC nicht an der Robotersteuerung?

Autor: Carsten W. (digi303)
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batman schrieb:
> Welcher Massepin? Hängt der OC nicht an der Robotersteuerung?

Doch schon, es sind aber über einen Pfostenverbinder GND und OC 
rausgeführt.

Autor: batman (Gast)
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Ja dann muß der noch extra an Masse. War wohl für eine Strombegrenzung 
gedacht.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Carsten W. schrieb:

> was mit U=R*I wenn ich nicht irre

Ja, wie der Kanton in der Schweiz.

Autor: HildeK (Gast)
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batman schrieb:
> Genauso würd ichs machen, außer: Es sollte wohl ein PNP in der
> Emitterschaltung sein, z.B. BC327, wegen aktiv-LO.

Ganz oben stand doch:

Carsten W. schrieb:
> Ich habe 3,3V mit 100mA und muss damit 12V mit < 1A schalten.

Jetzt sind wir bei active Low und Open Collektor. Sind schon 
Unterschiede ...

@Carsten W.: was hast du für eine Steuerquelle?

Autor: Carsten W. (Gast)
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HildeK schrieb:
> @Carsten W.: was hast du für eine Steuerquelle?

Der Entwickler hat das geschrieben:

Das Robonect Hx Modul hat 2 Open-Collector Ausgänge. Ein OC schaltet 
gegen Masse, d.h. das diese geschaltete Ausgang weitestgehend unabhängig 
von der Betriebsspannung ist. Die Kamera schließt man eben an 3.3V und 
einen dieser OCs. Genausso kann man aber die LEDs zwischen 19V 
Batteriespannung und einen OC hängen und es funktioniert auch...

und weiter:

Wieviel Strom vertragen denn die OC-Ausgänge?

Jeweils ca. 100mA.

Meintest Du das mit Steuerquelle?

Autor: HildeK (Gast)
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Carsten W. schrieb:
> Meintest Du das mit Steuerquelle?

Ja, war aber etwas irreführend, weil ich davon ausging, du hast einen 
Ausgang, der 3.3V bis 100mA liefern kann.
Dann natürlich muss ein PNP (BC327-25 oder -40) verwendet werden, E an 
den Akku-Plus. An C dann alle Pluspole der LED-Stränge (mit den oben 
besprochenen Widerständen), deren andere Seite auf GND.
Von der Basis dann einen Widerstand mit 1.5 ... 2k an den OC-Ausgang.
Wenn der OC-Ausgang auf LOW geht, leuchten die LEDs. :-)

Autor: Amateur (Gast)
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Festbeleuchtung am Rasenmäher!
Leert der Motor die Batterien nicht schnell genug?

Autor: batman (Gast)
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Das hält die Ratten fern. :)

Autor: Carsten W. (digi303)
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batman schrieb:
> Das hält die Ratten fern. :)

hmm, Ratten hatte ich noch nicht, Aber Luis (so heißt der Kleine) hat 
mal einen Igel überfahren. Glücklicherweise ohne Igelschaden.

Ich hatte mich morgens gewundert, warum er "hochgebockt" mitten auf dem 
Rasen steht...

Autor: Route 66 (route_66)
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Hallo Carsten W.
Du hast noch sechs gelbe LEDs vergessen - für die Blinker: zwei vorn, 
zwei hinten und zwei in den Spiegeln ;-)

Autor: Ottmar K. (wil1)
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Hallo Carsten1
Carsten W. (digi303)

Hier mal ein konkreter Vorschlag wie man das mit Transistor, Relais und 
Vorwiderständen machen könnte. Achtung! die Anlage zeigt eine Simulation 
mit LTSpice, keine reale Schaltung. Es können daher in der Praxis etwas 
abweichende Spannungs- und Stromwerte auftreten.

Beachte bitte den Spulenwiderstand des Relais, dessen Spulenstrom durch 
den Eingangswiderstand nach der einfachen Formel U : R = I berechnet 
wird. Für  locker den doppelten Strom muss der zulässige Kollektorstrom 
des Schalttransistors ausgelegt sein. Für die gezeigteen Werte reicht 
der 2N2222 (auch BC337-40) mit Ic max = 1A völlig aus.

 Das Relais braucht nur 2 Kontakte über welche Du Deine LEDs schaltest. 
Das Relaismodell in der Schaltung hat einen Ruhekontakt, den Du nicht 
brauchst. Der angegebene Induktivitätswert "Lr" der Relaispule braucht 
Dich nicht zu interessieren. Dieser dient in der Simulation nur dazu die 
Selbstinduktionsspannung der Spule beim Ausschalten darzustellen.
Ohne die Freilaufdiode parallel zur Relaisspule, würde diese 
Selbstinduktionsspannung den Transistor zerstören.

 Den Vorwiderstand  zu jeder LED-Reihe musst Du so anpassen, dass der 
Arbeitsstrom (10-15mA müssten reichen) nicht überschritten wird. Mit 12 
V kannst Du nur eine bestimmte Anzahl von LEDs, abhänging von deren 
Flussspannung schalten.

Beachte daher, dass die LEDs eine Flussspannung haben, welche je nach 
Farbe (weiss z.B., blau, grün, rot usw) und dem durch die LED einen 
anderen Wert hat und mit zunehmenden Strom typisch grösser wird.

Mein Rat:
Vielleicht solltest Du Dich erst mal mit ein paar verschiedenfarbigen 
LEDs, Transistoren, ein paar Widerständen und einer 4,5V-Batterie und 
einem Vielfachmessgerät, ein wenig in die Materie einarbeiten, um die 
Zusammenhänge besser zu verstehen.
mfG Ottmar

Autor: HildeK (Gast)
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Carsten W. schrieb:
> Aber Luis (so heißt der Kleine) hat

Toll! Und wie heißen dein Multimeter, Lötkolben, Netzgerät und Oszi?

Autor: Manfred (Gast)
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Ottmar K. schrieb:
> Hier mal ein konkreter Vorschlag wie man das mit Transistor, Relais und
> Vorwiderständen machen könnte.

Dein Schaltungsvorschlag wird funktionieren, keine Frage. Dass der 
2N2222 nicht 1A darf, sondern mit 800mA max. spezifiziert ist, ändert 
nichts an dessen Eignung.

Energetisch ist dieses Konzept grober Unfug: Die 4 LED-Stränge ziehen in 
Summe 80mA, die können an Stelle des Relais direkt an den Transistor.

Soweit ich dem amazonlink von Carsten interpretiere, sind auf den 
Stripes je 3 LED plus Vorwiderstand drauf, damit kann er direkt an 12 
Volt.

> Mein Rat:
> Vielleicht solltest Du Dich erst mal mit ein paar verschiedenfarbigen
> LEDs, Transistoren, ein paar Widerständen und einer 4,5V-Batterie und
> einem Vielfachmessgerät, ein wenig in die Materie einarbeiten, um die
> Zusammenhänge besser zu verstehen.

Ein guter Hinweis!

Autor: michael_ (Gast)
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Manfred schrieb:
> Dass der
> 2N2222 nicht 1A darf, sondern mit 800mA max. spezifiziert ist, ändert
> nichts an dessen Eignung.

Den gibt es von verschiedenen Herstellern.
Bei manchen schafft der mehr als 1A.

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