Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfe bei Schaltung Last mit 5V


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von Sascha (Gast)


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Hallo,

ich habe folgende Frage und weiß nicht wie ich so recht suchen soll.
Ich möchte mit einem Arduino eine 5V Last schalten. Die Last (eine LED 
Lichterkette) zieht ca, 1A bzw etwas weniger.

Der Plan ist über einen Vorwiederstand am ArduinoPin einen Mosfet o.ä 
anzuschliessen, der dann zwischen 5V und Colletor in Richtung Emitter an 
GND meine LEDs ein/ausschaltet.

Nach einem geeigneten Mosfet/Transistor habe ich bereits gesucht, aber 
ich ich verstehe die Datenblätter nicht so recht, leider.

Daher meine Frage, welchen Wiederstand und welchen Transistor würdet Ihr 
für diese Schaltung empfehlen. Für 12V finde ich im Netz jede Menge, 
aber ob das dann mit 5v und einem IRLZ44N oder einem IRF520 geht (die 
hätte ich da) ist mir einfach nicht klar.

Daher bitte ich hier um Hilfe :)

VG
Sascha

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sascha schrieb:
> Der Plan ist

unverständlich. Zeichne das mal auf.

Und da ich es in den vergangenen Tagen alle zwei Tage wiederholen 
musste: Den Minus Pol schaltet man mit N-Kanal MOSFET oder NPN 
Transistoren. Den Plus-Pol schaltet man mit P-Kanal MOSFET oder PNP 
Transistoren.

Wer sich nicht daran hält, muss zusätzliche eine Ladungspumpe oder 
hilfs-Versorgungsspannung vorsehen - was ich Anfängern nicht empfehlen 
würde.

von Michael B. (laberkopp)


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Sascha schrieb:
> welchen Wiederstand und welchen Transistor würdet Ihr
> für diese Schaltung empfehlen

Widerstand 100k aber nicht zwiaschen Pin und MOSFET (dort 
Direktverbindung) sondern von Pin+MOSFET nach Masse weil dein 
Arduino-Pin ja auch Eingang sein kann.

MOSFET IRLML2502 (LogicLevel N channel genug Spannung genug Strom) 
IRLZ44 geht auch.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Sascha schrieb:
> Ich möchte mit einem Arduino eine 5V Last schalten. Die Last (eine LED
> Lichterkette) zieht ca, 1A bzw etwas weniger.

Z.B.: 
Ebay-Artikel Nr. 272462323456

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Schau in 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf 
Kapitel 2.2.2 und 3.4.4. Dort sind die Grundlagen kurz und Knapp 
erklärt.

Da du mit 5V im Last-Kreis arbeiten willst benötigst du einen MOSFET 
Transistor, bei dem ein bisschen weniger (4,5V) sicher genügen, um die 
1A schalten zu können.

Dazu brauchst du zwei Angaben aus dem Datenblatt:

1) Die maximale Gate-Source Threshold Voltage.
2) Das Diagramm Ugs versus Ids.

Nehmen wir mal als Beispiel den IRF9530 
(https://www.vishay.com/docs/91076/sihf9530.pdf). Dort ist die maximale 
Gate-Source Threshold Voltage mit 2.0V bis 4.0V angegeben. Das bedeutet, 
dass der Transistor typischerweise bei 3V, im ungünstigsten Fall jedoch 
erst bei 4V Steuerspannung zu leiten beginnt.

Wir rechnen mit den 4.0V weil wir unser Glück nicht herausfordern 
wollen.

Jetzt schauen wir uns das Diagramm "Fig 3" an. Da sehen wir für 1A bei 
15°C typischerweise etwas mehr als 4 Volt brauchen. Der typische Fall 
interessiert aber nicht, sondern der "worst case". Also verschieben wir 
die Kurve so weit nach rechts, dass sie nicht bei den typischen 3V 
sondern bei den 4V beginnt.

Daraus ergibt sich, dass wir fast 5V brauchen, um 1A schalten zu können. 
Dieser Transistor ist also knapp geeignet. Es gibt bessere, wo es nicht 
so knapp passt.

von Sascha T. (sascha_t758)


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Stefanus F. schrieb:
> Sascha schrieb:
>> Der Plan ist
>
> unverständlich. Zeichne das mal auf.
>
Im Grunde dachte ich soll das so auseshen, eine Spannungsquelle mit 5V 
DC soll einen Wemos D1 und die LED - Lichterkette versorgen.
Die Lichterkette soll dann eben mit einem Pin des Wemos geschaltet 
werden.


Aber wie ich weiter unten lese muss der Wiederstand dann zwischen 
"Basis" un d GND.

@Michael B. aka laberkopp,

Sollte das dann so funktionieren wie in der Grafik dargestellt mit 
geändertem Wiederstand ?

Danke & VG
Sascha

von Günter Lenz (Gast)


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Sascha schrieb:
>aber ob das dann mit 5v und einem IRLZ44N oder einem IRF520 geht (die
>hätte ich da) ist mir einfach nicht klar.

Im Datenblatt findest du Kennlinien, da kannst du
das Verhalten gut ablesen. Ansonsten einfach
mal ausprobieren. Ein Testaufbau ist doch
schnell mal gemacht.

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf520.pdf

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Das Wemos D1 Board liefert nur ca 3 Volt und maximal 12mA. Deine Last 
braucht aber 5V. Das musst du beim Schaltungsaufbau berücksichtigen.

Sicher kannst du einen NPN Transistor für diese Aufgabe verwenden. In 
dem oben verlinkten PDF ist auch diese Variante Fall samt Berechnung 
beschrieben. Du brauchst einen NPN Transistor mit einem 
Verstärungsfaktor (HFE) größer als 100 bei 1A Laststrom. Könnte 
schwierig werden.

Ich würde lieber einen MOSFET verwenden, und zwar einen N-Kanal MOSFET. 
Deine Schaltung scheint das ja zu erlauben. Es ist einfacher, geeignete 
N-Kanal MOSFET zu finden, als P-Kanal.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sascha T. schrieb:
> Wiederstand
Was ist das?
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand
Und nein, das hat jetzt nichts mit "Akribie" zu tun.

> Aber wie ich weiter unten lese muss der Wiederstand dann zwischen
> "Basis" un d GND.
Wo liest du? Und kannst du da auch lesen, warum der dort reingehört?

> Sollte das dann so funktionieren wie in der Grafik dargestellt mit
> geändertem Wiederstand ?
kann so funktionieren, wenn man den richtigen Transistor hat. Allerdings 
würde ich da wie viele Andere einen Mosfet vorschlagen. Das sind die 
Bauteile, die man heute für solche Aufgaben nimmt.

von Karl B. (gustav)


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Sascha T. schrieb:
> Aber wie ich weiter unten lese muss der Wiederstand dann zwischen
> "Basis" un d GND.

Hi,
der Widerstand (ca. 10 kOhm dient zum schnelleren Abschalten (zum 
Ausräumen der Sperrschicht) gegen GND (Emitter) und für den Fall, dass 
der Ausgang des µP einen Pullup hat, würde der Transistor ja nie 
sperren, sondern ständig auf "High" sthen. Wenn mit Open Drain bzw. Open 
Source Technik gearbeitet wird und nicht Totem Pole.
Der Widerstand gegen GND hilft in beiden Fällen.

Der Widerstand an der Basis zum Ausgang des µP dient zur Begrenzung des 
Basisstromes.
Den kann man auch berechnen. Über den Daumen gepeilt:
Strom am Kollektor geteilt durch hfe Stromverstärkung.
Vcc geteilt durch Ergebnis.
Beispiel:
1A Kollektorstrom
Stromverstärkung 100
benötigter Basisstrom: 10 mA
Vcc = 5V
R= 5 geteilt durch 10 mA = 500 Ohm

Da die Transistoren oft eine höhere Stromverstärkung haben, kann der 
Vorwiderstand zwischen 4,7 kOhm und 1 kOhm variieren, meistens.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor

@Stefanus hat es doch schon oben angegeben.
Hier nur die Daumenpeil-Kürzestfassung.

Stefanus F. schrieb:
> Schau in
> 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf

ciao
gustav

von HildeK (Gast)


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Sascha schrieb:
> Für 12V finde ich im Netz jede Menge,
> aber ob das dann mit 5v und einem IRLZ44N oder einem IRF520 geht (die
> hätte ich da) ist mir einfach nicht klar.

Du zeichnest immer bipolare Transistoren, fragst aber nach der 
Verwendbarkeit von MOSFETs.

Beim bipolaren Transistor wird es schwierig, wie schon gesagt. Da 
bräuchtest du jedoch nur den Widerstand zwischen Pin und Basis, wie in 
deiner Zeichnung.

Beim MOSFET, der mehrfach empfohlen wurde und den du da hast (der 
IRLZ44N sollte gehen, der andere eher nicht), sollte man das Gate mit 
einem Widerstand (imho nicht größer als 10k) nach GND beschalten, weil 
z.B. beim Reset der µC-Pin hochohmig sein wird. Einen R zwischen Pin und 
Gate brauchst du jedoch nicht.

von Sascha T. (sascha_t758)


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Ich werde jetzt folgendes Testen.
Einen Wemos Pin mit Gate eines IRLZ44N vebinden. Dazu an dem Gate einen 
Widerstand von 10k gegen Masse schalten, ebenso Source.
Die Lichterkette kommt an +5V DC und den Drain Anschluss des MOSFET.

Dann einschalten, Daumen drücken und hoffen das es nicht qualmt :)

Vielen Dank für eure Unterstützung.
Vor allem Stefanus F für die Hilfe zur Selbsthilfe was Datenblätter 
angeht und das PDF :)

VG
Sascha

: Bearbeitet durch User

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