Transistorschaltung zur Regelung einer Widerstandsheizung

Gast #5161996
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Hallo zusammen,

ich soll im Rahmen einer Arbeit eine Schaltung entwickeln, die ein 
Widerstandspaket in einem Luftstrom erwärmt. Dazu habe ich mir mit 
jemandem zusammen folgende Schaltung ausgedacht, da ein anderer Teil der 
Schaltung OPVs enthält die mit +-15V betrieben werden müssen. Also sind 
die +-15V in der Schaltung leider ein Muss. Leider funktioniert diese 
nicht und derjenige mit dem ich die Schaltung gebaut habe, ist gerade im 
Urlaub und nicht erreichbar. Ich bin mir nicht sicher, ob der Fehler am 
allgemeinen Aufbau der Schaltung oder an der Dimensionierung der 
Widerstände liegt.
Der Arduino Micro versorgt die Schaltung mit 0-5V PWM und 
dementsprechend soll der TIP120 stufenweise bis ganz Öffnen. Mir ist 
relativ klar was rechts des BC560B passiert. Wenn dieser öffnet liegen 
über R6 und R7 -15 bis -10V an und der TIP120 kann über diesen Bereich 
analog zum Arduino regeln. Mir ist aber ein Rätsel was vor dem BC547B 
genau passiert.
Leider habe ich zu diesem Problem im Internet wenig gefunden.

Über Hilfe würde ich mich sehr freuen.
Anbei verlinke ich noch die Datenblätter der verwendeten Transistoren.

Gruß Marco

TIP120: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TIP120.pdf
BC547B: 
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2894/MOTOROLA/BC547B.html

BC560B: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC560C-D.PDF
Angehängte Dateien:
Gast #5162021
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...und warum machst du keinen Tiefpass hinter deine PWM, damit da auch 
tatsächlich ein analoges Signal rauskommt?

Und dann kann man sicher alle Transistoren ausser den TIP120 einsparen 
denn mit nem hfe von um die 1000 brauchst du die anderen bestimmt nicht.
Gast #5162029
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THOR schrieb:
> ...und warum machst du keinen Tiefpass hinter deine PWM, damit da
> auch
> tatsächlich ein analoges Signal rauskommt?
>
> Und dann kann man sicher alle Transistoren ausser den TIP120 einsparen
> denn mit nem hfe von um die 1000 brauchst du die anderen bestimmt nicht.

wenn ich nur den TIP120 so verwende liegt über Basis-Emitter immer eine 
Spannung an und der Transistor ist dauerhaft geöffnet. Deshalb die ganze 
Schaltung davor.

Georg M. schrieb:
> Marco schrieb:
>>, da ein anderer Teil der Schaltung OPVs enthält die mit +-15V betrieben werden
> müssen. Also sind
>> die +-15V in der Schaltung leider ein Muss.
>
> Ist diese Unvermeidlichkeit auch wirklich richtig begründet?

Ja, da das Netzteil nur dies so liefern kann und nur so OPVs und 
Heizschaltung gleichzeitig funktionieren können. Wäre gut wenn es mit 
den +-15V so klappen würde.
Gast #5162038
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Marco schrieb:
> THOR schrieb:
>> ...und warum machst du keinen Tiefpass hinter deine PWM, damit da
>> auch
>> tatsächlich ein analoges Signal rauskommt?
>>
>> Und dann kann man sicher alle Transistoren ausser den TIP120 einsparen
>> denn mit nem hfe von um die 1000 brauchst du die anderen bestimmt nicht.
>
> wenn ich nur den TIP120 so verwende liegt über Basis-Emitter immer eine
> Spannung an und der Transistor ist dauerhaft geöffnet. Deshalb die ganze
> Schaltung davor.

Achso, wegen den -15V. Hatte ich übersehen.

Lösung: Transistor mit Charge Pump ansteuern.
Gast #5162039
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Marco schrieb:
> Typ schrieb:
> So ich das sehe, hat der uC über den 2M2 kaum Einfluss auf die
> Schaltung.
> Ist überhaupt sichergestellt, dass die +-15V-Quelle 1,5A liefern kann?
>
> Netzteil schafft bis zu 3A

Wunderbar!
Dann halbier den Widerstand, schalte ihn ganz herkömmlich per 
Logiclevel-N-Fet zwischen +15V und GND und spar dir den Käse
Gast #5162042
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Typ schrieb:
> Marco schrieb:
>> Typ schrieb:
>> So ich das sehe, hat der uC über den 2M2 kaum Einfluss auf die
>> Schaltung.
>> Ist überhaupt sichergestellt, dass die +-15V-Quelle 1,5A liefern kann?
>>
>> Netzteil schafft bis zu 3A
>
> Wunderbar!
> Dann halbier den Widerstand, schalte ihn ganz herkömmlich per
> Logiclevel-N-Fet zwischen +15V und GND und spar dir den Käse

So reicht mir aber glaub ich die Heizleistung nicht.
Gast #5162050
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THOR schrieb:
> und warum machst du keinen Tiefpass hinter deine PWM

Warum sollte er das? Damit würde ein guter Teil der Leistung in den 
analog ausgesteuerten Transistor gehen. Wenn er PWM macht landet die 
Energie (bis auf Ic mal Ucesat) in den Heizwiderständen wo sie 
hingehört.
Gast #5162059
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Marco schrieb:
> Typ schrieb:
>> Marco schrieb:
>>> Typ schrieb:
>>> So ich das sehe, hat der uC über den 2M2 kaum Einfluss auf die
>>> Schaltung.
>>> Ist überhaupt sichergestellt, dass die +-15V-Quelle 1,5A liefern kann?
>>>
>>> Netzteil schafft bis zu 3A
>> Wunderbar!
>> Dann halbier den Widerstand, schalte ihn ganz herkömmlich per
>> Logiclevel-N-Fet zwischen +15V und GND und spar dir den Käse
>
> So reicht mir aber glaub ich die Heizleistung nicht.

Denkfehler meinerseits, Widerstandswert vierteln, dann bleibt die 
Heizleistung gleich
Gast #5162065
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Marco schrieb:
> Dazu habe ich mir mit jemandem zusammen folgende Schaltung ausgedacht,
> da ein anderer Teil der Schaltung OPVs enthält die mit +-15V
> betrieben werden müssen.

Seit einem viertel Jahrhundert gibt es OPs, die weit über 90% aller 
Anwendungen mit einer einfachen Versorgungsspannung abdecken. Warum 
treibt man für eine simple Temperaturregelung den Aufwand mit einem 
Doppelnetzteil?
Gast #5162074
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Forist schrieb:
> Marco schrieb:
>> Dazu habe ich mir mit jemandem zusammen folgende Schaltung ausgedacht,
>> da ein anderer Teil der Schaltung OPVs enthält die mit +-15V
>> betrieben werden müssen.
>
> Seit einem viertel Jahrhundert gibt es OPs, die weit über 90% aller
> Anwendungen mit einer einfachen Versorgungsspannung abdecken. Warum
> treibt man für eine simple Temperaturregelung den Aufwand mit einem
> Doppelnetzteil?

Verwende für die Temperaturmessschaltung nen PT100 in einer Wheatstone 
Brücke und greife die Spannungungen mit em INA114AP ab, der mir die 
Spannung auch noch verstärken kann. Er war einfach der praktischste zu 
diesem Zeitpunkt.
Gast #5162082
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Harry schrieb:
> Q2 solltest du noch einenR von der Basis nach +15V spendieren.
>
> ..... und wenn die Anmeldung mit meinem Google-Account über dieses
> Mist-Android-Tablet wieder funktioniert, kann ich auch editieren.

Alles klar. Das mit R2 und R3 hat noch zu keiner Veränderung. Und wie 
würdest du dann die restlichen Widerstände wählen?
Gast #5162085
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Forist schrieb:
> Seit einem viertel Jahrhundert gibt es OPs, die weit über 90% aller
> Anwendungen mit einer einfachen Versorgungsspannung abdecken. Warum
> treibt man für eine simple Temperaturregelung den Aufwand mit einem
> Doppelnetzteil?

Les den Eingangspost richtig:

Marco schrieb:
> da ein anderer Teil der
> Schaltung OPVs enthält die mit +-15V betrieben werden müssen.

@Marco:
Trotz allesm stellt sich die Frage: Warum müssen die Lastwiderstände 
zwischen +15 und -15V liegen.
Könnte man nicht statt dessen die Widerstände zwischen +15V und Masse 
hängen (für gleiche Leistung braucht man dann doppelten Strom)
Üblicherweise legt man die -15V als Hilfsspannung eh schwächer aus, da 
sie meist nur für die (einen Teil der) Steuerung benötigt wird.
Gast #5162104
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Typ schrieb:

> Denkfehler meinerseits, Widerstandswert vierteln, dann bleibt die
> Heizleistung gleich

Das wäre eine Möglichkeit, aber dazu müsste ich das Widerstandspaket, 
das sich in nem Schaluch befindet, durch den Luft strömt, 
herausschneiden, neu zusammenlöten und wieder in den Schaluch packen. 
Das sind schon 84 Widerstände und weiß nicht ob ich das dann nochmal in 
den Schaluch bringe.
Gast #5162116
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Hubert G. schrieb:
> Rechen dir doch mal den Strom aus der in die Basis des Q3 fließen
> kann.
> Dann wirst du sehen, das es nicht einmal für 5W reicht.
> Die Schaltung ist für +-15V schon fast OK, aber vollkommen falsch
> dimensioniert.

In die Basis müssten bei dieser Beschaltung, wenn der BC560B voll 
geöffnet ist, 0,5 mA fließen, richtig? Habe den R7 mithilfe des 
Datenblatts ausgerechnet.
Gast #5162123
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Ausm Bauch raus ohne groß zu rechnen:
R1 1k
R2 entfernen
R3 entfernen
R4 3.3k
R5 4.7k
R6 4.7k
R7 1k

.... oder nen passenden N-FET, Source auf -15V, GS-Widerstand 1-4.7k und 
mit einem NPN-Trans GND vom Arduino über 100 Ohm aufs Gate. GND liegt ja 
15V höher als S vom FET.
Gast #5162127
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Dietrich L. schrieb:
> Hubert G. schrieb:
>> R2 und R3 entfallen.
>> R1 2k2
>> R4 10k
>> R5 3k3
>> R6 entfällt
>> R7 0 Ohm
>
> Ich würde R6 lassen und 10k nehmen.
> Ebenso würde ich zwischen Basis und Emitter von Q2 noch eine Widerstand
> von z.B. 22k spendieren.
> Beides hilft, die Transistoren sicherer (Kollektor-Reststrom) und
> schneller (Basis entladen) abzuschalten.

Alles klar. Vielen Dank an euch beide. Ich werde es mal testen.
Gast #5162129
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Harry schrieb:
> Ausm Bauch raus ohne groß zu rechnen:
> R1 1k
> R2 entfernen
> R3 entfernen
> R4 3.3k
> R5 4.7k
> R6 4.7k
> R7 1k
>
> .... oder nen passenden N-FET, Source auf -15V, GS-Widerstand 1-4.7k und
> mit einem NPN-Trans GND vom Arduino über 100 Ohm aufs Gate. GND liegt ja
> 15V höher als S vom FET.

Vielen Dank. Ich sehe mal was sich machen lässt.
Gast #5162130
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Hubert G. schrieb:
> Marco schrieb:
>> In die Basis müssten bei dieser Beschaltung, wenn der BC560B voll
>> geöffnet ist, 0,5 mA fließen, richtig? Habe den R7 mithilfe des
>> Datenblatts ausgerechnet.
>
> Diese Rechnung möchte ich sehen.
> An R6 liegen max. 5V, das ergibt abzüglich Vbe 2,5V und das sind dann
> 0,25mA Basisstrom. Das mal 1000 ergibt 250mA.

Achja. Habe Vbe außer Acht gelassen. Sorry.

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