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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsabfall in Schaltung. Woher?


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Autor: Rolf Z. (rolfzueber)
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Hallo,

ich habe ein Problem mit einer sehr einfachen Schaltung (handelt sich um 
eine Schaltung zur Steuerung zweier Lichter welche beim öffnen einer 
Türe angehen sollen). Für den Türsensor habe ich einen Reed Switch 
verwendet. Als Mikrocontroller kommt ein ESP8266 als Wemos D1 zur 
Verwendung (aufgrund Einbindung ins Smart Home System).

Mein Problem ist folgendes. Ich gehe mit 12V in die Schaltung hinein. 
Ein LM1117T regelt die Sapnnung auf 5V runter zur Versorgung des MCU. 
Zwei BD437 NPN Transistoren ( 
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BD437-D.PDF --> Datenblatt) 
steuern die LED Streifen.

Jetzt zu meinem Problem. Sobald ich die LED's anschließe messe ich 
zwischen den angezeichneten Punkten im angehängten Schaltplan ca. 8V. 
Ohne LED's messe ich die ganz normalen 12V. Die LED'S haben somit nicht 
die volle Leuchtkraft. Schließe ich die LED's direkt an 12V zu 
Testzwecken, erstrahlen sie in voller Helligkeit. Ich komme leider nicht 
auf den Fehler, deshalb bitte ich um Hilfe. So ähnliche Schaltungen mit 
dem gleichen Transistor und LED's habe ich schon einige gemacht jedoch 
ist mir dieses Problem neu.

Danke
Lg
Rolf

: Verschoben durch Moderator
Autor: Jens M. (schuchkleisser)
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Annahme: Der Transistor ist nicht voll aufgesteuert.
Beweis: Miss 12V gegen GND
Ergebnis: 12V
Maßnahme: verringere den Basiswiderstand.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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hFE von ~30 macht bei 3.3V und 10k in Reihe einen CE-Strom von etwa 
10mA.

Reicht das für die LED-Streifen?



Ansonsten mach mal Fotos von deinem Aufbau. Nicht, dass du versuchst, 
viel Strom durch wenig Kupfer zu schieben.

Und wie viel Strom brauchen die LED-Streifen?

Autor: Das Übliche (Gast)
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Rolf Z. schrieb:
> ich habe ein Problem mit einer sehr einfachen Schaltung

Wer Mikrokontroller-Schaltungen ohne Abblock-Kondensatoren aufbaut,
nachmacht oder verfälscht, insbesondere bei existierenden
Schaltungen die Abblock-Kondensatoren weglässt oder falsch
verschaltet oder selbst solche Schaltungen entwirft, in Verkehr
bringt und/oder aufbaut ohne Abblock- Kondensatoren nach Hersteller-
Empfehlungen zu verwenden, wird mit Zugangs-Ausschluss vom
Mikrokontroller-Forum nicht unter zwei Jahren bestraft.

Beitrag #5844795 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Marek N. (bruderm)
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Dem LM1117 fehlen ein paar Kondensatoren.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

auch ohne rechnen sind mir 10k Basiswiderstand zu groß. Nimm 1k, der 
ESP8266 hat mit max. 12mA der GPIO genug Reserve dafür.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Nimm (Gast)
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eine Autobatterie mit 12 Volt. Dann miss noch einmal. Und dann berichte!

Autor: Jörg R. (solar77)
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Deine Versorgungsspannung bricht um 4 Volt ein, das kommt mir merkwürdig 
vor. Liegt es evtl. am Aufbau. Foto?

Unabhängig davon, weshalb nimmst Du keine Mosfets zum schalten?

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Rolf Z. schrieb:
> Sobald ich die LED's anschließe messe ich
> zwischen den angezeichneten Punkten im angehängten Schaltplan ca. 8V.
> Ohne LED's messe ich die ganz normalen 12V. Die LED'S haben somit nicht
> die volle Leuchtkraft. Schließe ich die LED's direkt an 12V zu
> Testzwecken, erstrahlen sie in voller Helligkeit. Ich komme leider nicht
> auf den Fehler,

Dann müßte der Transistor ordentlich warm werden.

MfG

Autor: Joachim B. (jar)
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Jörg R. schrieb:
> Deine Versorgungsspannung bricht um 4 Volt ein

nö! Bild nicht verstanden

> das kommt mir merkwürdig
> vor. Liegt es evtl. am Aufbau?

ja am Basiswiderstand und die 4V liegen am Transistor Uce, Erklärung 
gabs ja schon vorher.

Autor: Arduino Fanboy D. (ufuf)
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Ich erwarte einen Angabe über den vom LED Stripe benötigten Strom.
(und verstehe nicht, wie man diesen, als Erbauer der Schaltung, 
ignorieren kann)

Autor: Jörg R. (solar77)
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Joachim B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
> Deine Versorgungsspannung bricht um 4 Volt ein
>
> nö! Bild nicht verstanden

Verstanden schon, aber nicht richtig gesehen. Aber um die Fehler anderer 
zu suchen bist Du ja da;-)


> das kommt mir merkwürdig vor. Liegt es evtl. am Aufbau?
>
> ja am Basiswiderstand und die 4V liegen am Transistor Uce, Erklärung
> gabs ja schon vorher.

Ja, aber dass Missverständnis kommt durch meinen Fehler die Messpunkte 
nicht richtig erkannt zu haben.

Pass mal schön weiter auf;-) Vielleicht werde ich mal so fehlerfrei wie 
Du.

: Bearbeitet durch User
Autor: Joachim B. (jar)
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Jörg R. schrieb:
> Vielleicht werde ich mal so fehlerfrei wie
> Du.

bestimmt, wenn du besser aufpasst :) (BTW hast du Kinder?)

: Bearbeitet durch User
Autor: Msd (Gast)
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Es gibt hier nur eine korrekte Antwort und zwar ist das eine Rückfrage:

Wieviel Strom zieht der LED-Streifen?

Erst dann kann man abschätzen/berechnen wieviel Spannung über dem FET 
abfällt. Und damit ist dann auch die entsprechende Maßnahme geklärt.

Und danach kann man sich um Abblockis und den restlichen Quatsch 
kümmern.

Autor: Msd (Gast)
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Msd schrieb:
> über dem FET

**Transistor

Autor: Jens M. (schuchkleisser)
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Msd schrieb:
> Es gibt hier nur eine korrekte Antwort und zwar ist das eine Rückfrage:

Quatsch.
Selbst eine einzelne LED würde kaum mit dem erwarteten Basisstrom und 
hFE funktionieren, ein "Streifen" jedweder Art erst recht nicht.
Der Transistor muss voll ausgesteuert werden, ansonsten wird er zuviel 
Spannungsabfall haben, egal welche Last da dran hängt, und dann ist die 
Leistung an ihm zu groß.

Wenn man die Belastbarkeit von 4A nutzen will, brauchts 100mA 
Basisstrom, den schafft der ESP eh nicht, d.h. selbst mit maximaler 
ESP-Belastung kann es sein das der ominöse Streifen nicht "kommt".
Auch das würde OP aber an der fehlenden Spannung und entstehenden Hitze 
merken.

tl,dr: falscher Transistor benutzt. Ein Logic Level MOSFET wäre 
sinnvoller.
IRF3708 z.B., der macht bei 4A angesteuert mit 2,8V weniger als 0,46W 
Verlust und damit gemächliche 30° mehr als außen, ohne Kühlung.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Alle wollen den Stromverbrauch des Led Streifens wissen. Ich könnte je 
nach Stimmung auf dieses Wissen verzichten, wenn seine Erlangung zu 
aufwändig wäre.

MfG

Autor: Route 6. (route_66)
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Msd schrieb:
> Msd schrieb:
>> über dem FET
>
> **Transistor

Wo ist der Unterschied?
Ein FET ist genau wie ein NPN, PNP oder sonstige Typen ein Transistor!

Autor: Rolf Z. (Gast)
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Hallo,
Es war der basiswiderstand hab statt 47ohm 4k7 ohm genommen.

Meinst du mit abblockkondensatoren die Filterkondensatoren für die 
Eingangsspannung/Spannungsregler ? Die sind verbaut war nur zu faul die 
fürs Forum in den Schaltplan einzuzeichnen da für die Fehlerfindung 
nicht wirklich nötig.

Lg
Rolf

Autor: Rolf Z. (rolfzueber)
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Die LED's verbrauchen 1,5A (gemessen mit labornetzteil). 47Ohm sollte 
als Basiswiderstand hinkommen denke ich.

Warum sollte ich einen Mosfet nehmen? Welchen Vorteil soll der bringen 
in dieser Schaltung?

Edit : Abblockkondensatoren wie ihr sie wsl meint sind ja schon im Wemos 
D1 eingebaut.

: Bearbeitet durch User
Autor: Michael B. (laberkopp)
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Rolf Z. schrieb:
> Sobald ich die LED's anschließe messe ich
> zwischen den angezeichneten Punkten im angehängten Schaltplan ca. 8V.

10k Basiswiderstand sind halt zu hochohmig. Nimm 1k.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Rolf Z. schrieb:
> 47Ohm sollte als Basiswiderstand hinkommen denke ich.
>
> Warum sollte ich einen Mosfet nehmen?

Aber nicht mit dem BD437. Sonst wird dir der ESP8266 was husten.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Rolf Z. schrieb:
> Warum sollte ich einen Mosfet nehmen? Welchen Vorteil soll der bringen
> in dieser Schaltung?

Spannungsabfall im durchgeschaltetem Zustand nahezu 0 Volt.

@Joachim B.
Richtig😀

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Nimm 1k.

Und was soll das?
Hast du dir mal die DC Verstärkung vom BD437 im DB angeguckt und 
versucht, das mit den 1,5A für die LEDs in Einklang  zu bringen?

Autor: Rolf Z. (rolfzueber)
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Hallo

Laut Datenblatt besitzt der BD437 einen hfe Wert von 30.
Ich möchte 1500mA schalten. 1500/30 ergibt 50mA.
Wemos D1 hat 3,3V Ausgänge. Minus Toleranz und spannungsabfall rechne 
ich mit 2.3V. 2.3V/0.05A ergibt 46Ohm für den Basiswiderstand. Die 
Rechnung ist von Mikrocontroller.net. Falls ich in der Rechnung was 
falsch verstanden habe bitte sagen.

Lg
.

Beitrag #5845165 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Msd (Gast)
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Route 6. schrieb:
> Ein FET ist genau wie ein NPN, PNP oder sonstige Typen ein Transistor!

Verdammisch, FET war falsch. Ich meinte Bipolar.

Autor: Msd (Gast)
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Jens M. schrieb:
> Der Transistor muss voll ausgesteuert werden, ansonsten wird er zuviel
> Spannungsabfall haben, egal welche Last da dran hängt, und dann ist die
> Leistung an ihm zu groß.

Ja eben! Deswegen meine Aussage.

Man stellte fest, dass der benötigte Laststrom nicht Ursache des 
Spannungsabfalls sein kann. Dann geht der Gedanke in Richtung "Schaltet 
der Transistor überhaupt richtig durch". Und man landet da wo man jetzt 
ist.

Hätte er einfach einen viel zu großen nicht genannten Strom verwendet, 
würde die anfängliche Diskussion bezüglich Vorwiderstand ins nichts 
führen.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Rolf Z. schrieb:
> Hallo
>
> Laut Datenblatt besitzt der BD437 einen hfe Wert von 30.
> Ich möchte 1500mA schalten. 1500/30 ergibt 50mA.
> Wemos D1 hat 3,3V Ausgänge. Minus Toleranz und spannungsabfall rechne
> ich mit 2.3V. 2.3V/0.05A ergibt 46Ohm für den Basiswiderstand. Die
> Rechnung ist von Mikrocontroller.net. Falls ich in der Rechnung was
> falsch verstanden habe bitte sagen.

Und was sagt das DB des Wemos D1? Welchen Strom liefert ein Pin max? 
Wieviel Strom darf ingesamt über die Versorgung fließen?

Weshalb unbedingt der BD437?

Autor: Wolfgang (Gast)
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Rolf Z. schrieb:
> Die
> Rechnung ist von Mikrocontroller.net. Falls ich in der Rechnung was
> falsch verstanden habe bitte sagen.

Dir fehlt noch der Blick ins Datenblatt vom ESP8266.
Da steht etwas von max. 12mA für einen GPIO - ein Bruchteil von 50mA.

Autor: Franz Brannt, Wein-Trinker (Gast)
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50mA können I/O Pins nicht liefern.

Man könnte statt je eines einfachen Transistors auch je einen
Darlington benutzen bzw. kann man so einen sogar mit je einem
kleinen Zusatz-Transistor vor dem je bisher verwendeten "bauen".

Oder man benutzt je einen Logik Level FET. Dessen Gate- Umlade-
strom kann ohne die Anforderung "muß schnell schalten" sogar
extrem weit verringert werden, und hat er geschaltet, braucht
er plötzlich gar_keinen_mehr ...

Darlington kommt aber auch mit wirklich geringem Basisstrom aus,
und ist bei 12V noch völlig ok.

Das mußt Du wissen, schon ein oft daheim vorhandener Standardtyp
wie der BC547 macht Dir vorgeschaltet einen Darlington - FETs
müßtest Du wohl erst bestellen.

Autor: Franz Brannt, Wein-Trinker (Gast)
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Wolfgang schrieb:
> Dir fehlt noch der Blick ins Datenblatt vom ESP8266.
> Da steht etwas von max. 12mA für einen GPIO - ein Bruchteil von 50mA.

Sorry, Post übersehen. Zwei mal die gleiche Info.  :-(

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Der BD hat eine eher mittelprächtige Stromverstärkung.
Gehe ich von einem Faktor von 20 aus,
so sieht das ganze folgendermaßen aus:
5V (µP) -0,9V (Ube) = 4,1V
4,1V / 10 KOhm = 0,00041 A
0,00041 A * 20 = 0,0082 A
8,2 mA reichen zwar für eine einzelne, effektive LED, aber mehr auch 
nicht.

Da meine Glaskugel gerade in der Werkstatt ist, kann ich Dir nicht 
sagen, was Deine LED-Zeile daraus macht. Ich kenne sie ja nicht mit 
Vornamen.

Ich glaube aber nicht, dass Du mit dem BD... glücklich wirst.

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Ich glaube aber nicht, dass Du mit dem BD... glücklich wirst.

Deswegen nimm einfach einen Logik-Level-MOSFET und alle Probleme sind 
gleichzeitig gelöst. Zum Beispiel IRF3708 im TO220 Gehäuse für ca. 1 
Euro.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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>Deswegen nimm einfach einen Logik-Level-MOSFET und alle Probleme sind
>gleichzeitig gelöst. Zum Beispiel IRF3708 im TO220 Gehäuse für ca. 1
>Euro.
Nicht unbedingt!
Wenn die Versorgungsspannung Kniebeugen (12V -> 8V) macht, ist irgendwo 
der Wurm drin.

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Nicht unbedingt!

Gut. Klar, das ist dann natürlich was anderes.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Sebastian S. schrieb:
>>Deswegen nimm einfach einen Logik-Level-MOSFET und alle Probleme
> sind
>>gleichzeitig gelöst. Zum Beispiel IRF3708 im TO220 Gehäuse für ca. 1
>>Euro.
> Nicht unbedingt!
> Wenn die Versorgungsspannung Kniebeugen (12V -> 8V) macht, ist irgendwo
> der Wurm drin.

Macht sie ja nicht, habe ich auch erst gedacht. Der TO misst die 8 Volt 
nicht gegen GND sondern über der Led+Widerstand.

Autor: Wo? (Gast)
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Wo bitte? Zeig mal her.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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Wo? schrieb:
> Wo bitte? Zeig mal her.

Siehe Bild vom Ausgangs-Post des TOs.

Autor: Wo (Gast)
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Ich sehe so etwas wie einen Stift mit einer Spannungsangabe und einen 
unbenannten. Zwei spannungsabgaben auf einer Leitung, wie geht das?

Autor: Msd (Gast)
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Wo schrieb:
> Ich sehe so etwas wie einen Stift mit einer Spannungsangabe und einen
> unbenannten. Zwei spannungsabgaben auf einer Leitung, wie geht das?

Eben. Üblicherweise misst man so eine Spannung. Sollte nicht soviel 
dazuhören das zu erkennen. Gibt auch viele Sim-Tools, in denen das dann 
genau so aussieht.

Autor: äxl (Gast)
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Wo schrieb:
> Ich sehe so etwas wie einen Stift mit einer Spannungsangabe und einen
> unbenannten. Zwei spannungsabgaben auf einer Leitung, wie geht das?

Stell dich nich so an, Du weisst genau, was gemeint ist. haste eben 
nicht gleich gesehen, ist doch kein Problem...

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Wenn das so ist - mit den Spannungsangaben - dann verbrät der Transistor 
4 V.
In dem Falle gilt mein vorheriger Post, in dem ich die mangelhafte 
Stromverstärkung des BD monierte.

Möglicherweise hilft es in dem Falle den Basiswiderstand zu reduzieren. 
Es kann aber nicht schaden, den zulässigen Treiberstrom des µP im Auge 
zu behalten.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Wenn die Versorgungsspannung Kniebeugen (12V -> 8V) macht, ist irgendwo
> der Wurm drin.

Nein, nicht die Versorgungsspannung, sondern die Spannung an der 
LED-Leuchte macht die Kniebeuge, weil sich der Transistor auf Grund der 
für Schaltzwecke völlig unzureichenden Ansteuerung die restlichen 4V 
greift.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Möglicherweise hilft es in dem Falle den Basiswiderstand zu reduzieren.

Nein, lies mal den Thread.
Der ESP8266 kann über sein GPIO gar nicht genug Strom liefern, um den 
BD437 mit seinem etwas minimalistischen Stromverstärkungsfaktor 
ausreichend anzusteuern.

Autor: Joachim B. (jar)
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Wolfgang schrieb:
> Der ESP8266 kann über sein GPIO gar nicht genug Strom liefern, um den
> BD437 mit seinem etwas minimalistischen Stromverstärkungsfaktor
> ausreichend anzusteuern.

und dann waren da ehemals noch die 10k im Basiszweig

Autor: Wolfgang (Gast)
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Joachim B. schrieb:
> und dann waren da ehemals noch die 10k im Basiszweig

... ob da 10kΩ, 1kΩ oder 100Ω als Basisvorwiderstand verbaut sind, ist 
völlig schnuppe.

Der ESP8266 würde erheblich außerhalb seiner Spezifikation betrieben, 
wenn man damit versucht, einen BD437 für 1.5A Kollektorstrom ordentlich 
durchzusteuern.

Autor: Joachim B. (jar)
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Wolfgang schrieb:
> ... ob da 10kΩ, 1kΩ oder 100Ω als Basisvorwiderstand verbaut sind, ist
> völlig schnuppe.
>
> Der ESP8266 würde erheblich außerhalb seiner Spezifikation betrieben

tut mir leid das du es nicht verstehst, selbst wenn der ESP den Strom 
liefern KÖNNTE, nicht durch 10k!

Autor: Wolfgang (Gast)
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Joachim B. schrieb:
> ... selbst wenn der ESP den Strom liefern KÖNNTE

Er KANN es nicht.
Da kannst du den Widerstand so klein machen, wie du möchtest.

Autor: Wolfgang (Gast)
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p.s.
Wenn der ESP an seinem Ausgang eine Spannung von 300V liefern KÖNNTE, 
würde es auch mit 10kΩ funktionieren.

Und natürlich kann man auch GLÜCK haben, dass man einen Transistor mit 
deutlich höherer Verstärkung als dem garantierten Mindestwert erwischt. 
Dann würde die Ansteuerung der LED-Lampe sogar funktionieren, wenn man 
den Widerstand auf den maximal zulässigen Ausgangsstrom des ESP 
dimensioniert - wenn man Glück hat ...

Autor: Joachim B. (jar)
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Wolfgang schrieb:
> p.s.
> Wenn der ESP an seinem Ausgang eine Spannung von 300V liefern KÖNNTE,
> würde es auch mit 10kΩ funktionieren.

Wolfgang schrieb:
> Er KANN es nicht.

:-)

Autor: Schubs (Gast)
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Ich lese÷ led÷streifen. Wie viele leds sind hinter ein ander mit ein 
ander verbunden? Ein led brUcht wie vlele Spannung? Kldro!

Autor: Forist (Gast)
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Schubs schrieb:
> Ich lese÷ led÷streifen. Wie viele leds sind hinter ein ander mit ein
> ander verbunden? Ein led brUcht wie vlele Spannung? Kldro!

Kümmer dich mal um deine Rechtschreibung, statt über fremde Problem zu 
sinnieren, die gar nicht Thema dieses Threads sind.

Rolf Z. schrieb:
> Schließe ich die LED's direkt an 12V zu Testzwecken, erstrahlen sie
> in voller Helligkeit.

Autor: Schubs (Gast)
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Dorry ich bin Asylbewerber und sprecher shon gut deuts unx will hardwar 
entwikem.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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@Wolfgang
Ich glaube Du unterliegst einem Fehler.
Wenn ich davon ausgehe (Unsinn), dass der LED-Streifen 0 Ohm hat, 
beträgt der maximale Strom 0,055 A [12V/220Ohm].
Unterstelle ich jetzt, dass die Stromverstärkung des BD... etwa 20 ist, 
so wäre ein Basisstrom oberhalb von 3 mA sinnvoll [0,05454.../20].
Ich kann mir kaum vorstellen, dass der µC dabei bereits schlapp macht.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Sebastian S. schrieb:
> Ich glaube Du unterliegst einem Fehler.
> Wenn ich davon ausgehe (Unsinn), dass der LED-Streifen 0 Ohm hat,
> beträgt der maximale Strom 0,055 A [12V/220Ohm].

Die 220R scheinen aber nicht korrekt zu sein, denn...

Rolf Z. schrieb:
> Die LED's verbrauchen 1,5A (gemessen mit...

Der BD437 ist NICHT geeignet. Den TO interessiert dass aber nicht mehr.

: Bearbeitet durch User

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