Basiswiderstand

Nimm Komparatoren statt Opamps, und beschalte sie auch so. Die können 
die LEDs auch direkt ansteuern, sofern das keine dicken Dinger zur 
Beleuchtung sind.

Dir ist bewusst das dein Transistor ein lineares Bauteil ist? Will sagen 
vermutlich glimmt die LED deutlich vor der Temoeratur.

Nimm statt des Spannungsfolgers einen Komparator und statt der 
Transistoren FETs.

hinz schrieb:
> Die können die LEDs auch direkt ansteuern, sofern das keine dicken
> Dinger zur Beleuchtung sind.

Das wäre für Status LEDs. Natürlich noch einfacher ;)

> Nimm statt des Spannungsfolgers einen Komparator und statt der

Leider habe ich keine Komparatoren zu Hand. Kann ich meine Op´s dazu 
umfunktionieren oder ist das eher nicht zu empfehlen ?

Deine eigentliche Frage braucht man gar nicht zu beantworten. Die 
Schaltung ist für deinen gewünschten Zweck komplett falsch angelegt.

- statt OPAs nimmt man zwei Komparatoren
- mit einem Spannungsteiler aus drei Widerständen (oder zwei getrennten 
Spannungsteilern) erzeugt man die beiden Schwellenspannungen
- damit ergibt sich ein digitales Signal als Eingang für die 
Transistoren, die auf jeden Fall einen Basiswiderstand benötigen. Bei 
Komparatoren hast du meist Glück: die haben Open-Collector und der 
Arbeitswiderstand ist gleichzeitig der Basiswiderstand.
- noch einfacher ist es, den Komparator die LEDs direkt schalten zu 
lassen, wenn es welche mit nur wenigen mA sein sollten. (Viel kann es ja 
nicht sein, wenn du den BC547 als Treiber schon vorgesehen hast.

Guest schrieb:
> hinz schrieb:
>> Die können die LEDs auch direkt ansteuern, sofern das keine dicken
>> Dinger zur Beleuchtung sind.
>
> Das wäre für Status LEDs. Natürlich noch einfacher ;)

Und es geht tatsächlich um 3,3V? Und gibts noch eine weitere 
Versorgungsspannung?

Jan schrieb:
> Leider habe ich keine Komparatoren zu Hand. Kann ich meine Op´s dazu
> umfunktionieren oder ist das eher nicht zu empfehlen ?

Ja, geht auch. Die haben dann aber keine Open-Collector und du brauchst 
den Basiswiderstand. Und bei kleinen LEDs versorgen die auch diese 
direkt - mit Vorwiderstand natürlich.

Welche OPAs hast du denn verwendet? Es gibt wenige, die bei 3.3V noch 
arbeiten.

Das ganze ist eine Simulation mit 3.3 V von einem Microcontroller.

Danke für den Tipp mit dem Spannungsteiler aus 3 Widerständen :D 
Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht.

Und die Frage nach dem Basiswiderstand bleibt. Welche Spannung nehme ich 
um diesen zu berechen ?

Jan schrieb:
> Das ganze ist eine Simulation mit 3.3 V von einem Microcontroller.

Du willst gar nichts reales aufbauen?

> Welche OPAs hast du denn verwendet? Es gibt wenige, die bei 3.3V noch
> arbeiten.

MCP 6002 . In der Simulation hat auch alles mehr oder weniger 
Funktioniert. Hatte nur bedenken wegen des Basiswiderstandes...

Jan schrieb:
> Und die Frage nach dem Basiswiderstand bleibt. Welche Spannung
> nehme ich
> um diesen zu berechen ?

Überflüssige Komponenten müssen nicht berechnet werden.

hinz schrieb:
> Jan schrieb:
>> Das ganze ist eine Simulation mit 3.3 V von einem Microcontroller.
>
> Du willst gar nichts reales aufbauen?

Missverständlich geantwortet... Die Simulation mit den LED´s ist 
durchaus real.. die stehen stellvertretend für irgenteinen Verbraucher. 
Also ja, ich möchte die Schaltung mit 3.3V aufbauen.

Jan schrieb:
> Also ja, ich möchte die Schaltung mit 3.3V aufbauen.

Nimm einen ICL7665, da hast du alles nötige drin.

> Überflüssige Komponenten müssen nicht berechnet werden.

Worauf zielt das ab ? Darauf, dass ich keinen Basiswiderstand brauche ? 
Oder darauf, dass ich einen Komperator benutzen soll.

Ich habe wie gesagt leider keine zu Verfügung...

> Nimm einen ICL7665, da hast du alles nötige drin.

Leider habe ich nur ein sehr begrenztes Sortiment an Bauteilen zu 
Verfügung. Bestehend aus Transistoren, Widerständen den LED und den 
Op´s...

Gibt es keine Möglichkeit die LED´s der Reihe nach mit Transistoren 
anzusteuern, auch wenn etwas umständlicher ?

Jan schrieb:
> Und die Frage nach dem Basiswiderstand bleibt. Welche Spannung nehme ich
> um diesen zu berechen ?

Welcher Strom soll durch die LEDs fließen? Damit beginnt die Rechnung.
Danach wird's einfach: RB = (UB-0.7V) / IB.

Wenn du ein klein wenig suchst im Forum, findest du x Beiträge, in denen 
das ausführlich behandelt wurde. Der letzte ist erst wenige Tage her ...

> Welcher Strom soll durch die LEDs fließen? Damit beginnt die Rechnung.
> Danach wird's einfach: RB = (UB-0.7V) / IB.


Ja, dass ist mir ja auch klar, das Problem ist die Spannung UB - Welche 
nehme ich da ? Die Ändert sich doch immer und ist von der Temperatur 
abhängig.

Jan schrieb:
> Leider habe ich nur ein sehr begrenztes Sortiment an Bauteilen zu
> Verfügung. Bestehend aus Transistoren, Widerständen den LED und den
> Op´s...

Und noch eine Salamischeibe....

Jan schrieb:
> Ja, dass ist mir ja auch klar, das Problem ist die Spannung UB - Welche
> nehme ich da ? Die Ändert sich doch immer und ist von der Temperatur
> abhängig.

Ja klar ändert sich die. Am Ausgang des als Komparator verwendeten OPA 
liegen entweder 0V oder 3.3V an, wenn du ihn mit 3.3V versorgst.
Deshalb nimmt man ja auch eine Komparatorschaltung: die Leds sollen 
entweder ganz an oder ganz aus sein.
Also ist UB = 3.3V.
Wenn 0V anliegen, soll ja kein Basisstrom fließen, dann ist RB auch 
egal.

Besser gefragt:

Kann ich prinzipiell einen Spannungsteiler aus dem NTC und 2 
Widerständen bauen, die jeweiligen Spannungen mit Basiswiderstand an die 
npn-Transistoren anlegen und damit die LED´s steuern ?

Und wie gehe ich bei der Berechnung von R_b mit R_b = (UB-0.7V) / IB 
vor, wenn meine Spannung sich je nach Temperatur verändert ?

> Und wie gehe ich bei der Berechnung von R_b mit R_b = (UB-0.7V) / IB
> vor, wenn meine Spannung sich je nach Temperatur verändert ?

Oke ich rechen dann den Basiswiderstand mit den (3,3-0,7)V / I_b aus.

Es fehlt ein Widerstand zwischen dem OP und Basis Q1. Der OP wird sonst 
überlastet.

Dieter schrieb:
> Es fehlt ein Widerstand zwischen dem OP und Basis Q1. Der OP wird sonst
> überlastet.

MCP6002 ist dauerkurzschlussfest und bringt bei 3,3V eh nur ca. 15mA.

Davon nur zwei Stufen und Du bist fertig:
http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Bandanzeigen%20-%20LEDs%20zeigen%20Staerke.htm

Jan schrieb:
> Kann ich prinzipiell einen Spannungsteiler aus dem NTC und 2
> Widerständen bauen, die jeweiligen Spannungen mit Basiswiderstand an die
> npn-Transistoren anlegen und damit die LED´s steuern ?

Ja, im Prinzip schon. Aber dann schalten deine LEDs nicht mehr sondern 
leuchten mehr oder weniger hell, je nach Temperatur.

Außerdem bekommst du eine Menge Abhängigkeiten durch die Last mit der 
BE-Strecke der Transistoren.
Wird nicht einfach das zu berechnen und das Ergebnis ist trotzdem nicht 
das was du willst: schaltende LEDS bei bestimmten Temperaturen.

hinz schrieb:
> MCP6002 ist dauerkurzschlussfest und bringt bei 3,3V eh nur ca. 15mA.

Zwar richtig, aber solche Sitten sollen bei den Anfängern erst gar nicht 
einreißen. Das ist unnötiger Stromverbrauch der Schaltung, wenn 0.X mA 
für den Q1 und die LED reichen würden.

50mW*8000h=400Wh also rund 10-15ct/Jahr gespart. Der Widerstand 
amortisiert sich unter einem Jahr.

Nochmal zurück zur Anfangsfrage: Ein Basiswiderstand ist auf jeden Fall 
nötig. Wenn die Eingangsspannung nämlich höher als 0,7 V ist, will OP1 
so wie er beschaltet ist, diese Spannung am Ausgang ausgeben. Dann 
steigt der Basisstrom von Transistor Q1 stark an und nun kämpfen OP1 und 
Q1 gegeneinander. Ein gesunder Betrieb ist das nicht.

Übrigens ist auch der Spannungswert 0,7 V ein worst-case-Wert. Die 
meisten Transistoren schalten (bei Raumtemperatur) schon bei einer 
Basisspannung von 0,5 V.

Günni schrieb:
> Nochmal zurück zur Anfangsfrage: Ein Basiswiderstand ist auf jeden Fall
> nötig. Wenn die Eingangsspannung nämlich höher als 0,7 V ist, will OP1
> so wie er beschaltet ist, diese Spannung am Ausgang ausgeben. Dann
> steigt der Basisstrom von Transistor Q1 stark an und nun kämpfen OP1 und
> Q1 gegeneinander. Ein gesunder Betrieb ist das nicht.

Das ist das Verständnisproblem des TO. Er will den Transistor zur 
Komparatorfunktion missbrauchen. Die typischen 0.7V sollen, wenn 
erreicht, den Transistor einschalten. Das geht weder mit der Rechengröße 
0.7V brauchbar noch mit irgend welchen anderen Werten. Man kann 
vielleicht akzeptieren, die UBE als Komparatorschwelle zu missbrauchen, 
wenn man eine schnelle Änderung des Eingangssignals hat und eine sehr 
einfache Lösung sucht. Bei Temperaturfühlern wird das nichts.
Wie schon mehrfach gesagt, soll er die OPAs als Komparator verschalten 
und er hat eine saubere Funktion.

Günni schrieb:
> Übrigens ist auch der Spannungswert 0,7 V ein worst-case-Wert. Die
> meisten Transistoren schalten (bei Raumtemperatur) schon bei einer
> Basisspannung von 0,5 V.

Nein, sie schalten nicht. Sie beginnen zu leiten. Es ist eine Frage des 
Stromes, wie gut sie leiten. Die Spannung an der Basis stellt sich dann 
schon passend ein. Und eine Frage der Last, ob bzw. wann der Kollektor 
ganz auf Null geht.

Sowas mit einem DoppelOP, da ja nur zwei Anzeigen benötigt werden.

https://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Kalender17/Kalender17Contest5.html

Mit Transistoren:
https://eleneasy.com/2018/11/15/an-led-bar-graph-vu-meter/

Denke das sind genug Lösungen für den TO.

Oke ich habe gemerkt, dass es deutlich elegantere Lösungen für die 
Dimensionierung der Schaltung gibt. Ich habe mir gestern eine Schaltung 
überlegt, komme dabei aber auf sehr merkwürdige Werte für die 
Basiswiderstände. Kann mir jemand sagen, ob ich dabei Fehler gemacht 
habe ?

Die Schaltung hat den Nachteil, dass die LED faded, das ist aber für 
mich soweit oke.

Jan schrieb:
> Darf ich den Widerstand also bedenkenlos weglassen

Ja, aber aus einem anderen Grund: ein normaler OpAmp liefert nicht mehr 
als ca. 20 mA und geht dann in Strombegrenzung, und das hält dein 
Transistor locker aus.

Trotzdem ist die Schaltung aus geschilderten Gründen Murks, zudem ändert 
sich die Schaltschwelle mit steigender Temperatur des Transistors.

Jan schrieb:
> Die Schaltung hat den Nachteil, dass die LED faded, das ist aber für
> mich soweit oke.

?!? Wenn man das nicht will, baut man es halt anders. Noemand zwingt 
dich, den Murks mit den Einzeltransistoren statt OpAmps aufzubauen.

Mit mehr Transistoren (5) und höherer Betriebsspannung gäbe es noch die 
Möglichkeit der long tailed pair Differenzverstarker mit UBEreverse als 
Z-Diodenersatz für stabile Referenzspannung.

Jan schrieb:
> Ich habe mir gestern eine Schaltung
> überlegt, komme dabei aber auf sehr merkwürdige Werte für die
> Basiswiderstände. Kann mir jemand sagen, ob ich dabei Fehler gemacht
> habe ?
In der Rechnung sehe ich 68k, in der Zeichnung 6.8k? Was nun?

Falsch ist folgendes:
- hfe = 420 ist für den Linearbetrieb. Du willst schalten, also rechne 
lieber mit 100. (Ok, ich hab gesehen, dass du einen Faktor 3,3 noch 
berücksichtigst, passt dann doch).
- IC ist nicht U0/R_LED, sondern (U0-U_LED)/R_LED. Das hat natürlich 
Einfluss auf den RB.
- Zum RB hinzu kommt noch der Quellwiderstand deines Spannungsteilers 
mit NTC und den Widerständen. Der ist aber <500R für den unteren und <1k 
für den oberen Teil und natürlich auch geringfügig vom NTC-Wert, also 
der Temperatur abhängig. Dies müsste man korrekterweise vom 
Basiswiderstand noch abziehen.

Beachte noch die maximale Leistung in dem NTC wegen der Eigenerwärmung. 
Es fließen zwar nicht mehr als 2mA, aber es hängt von dessen Größe und 
Bauform ab, ob er sich dabei schon selbst erwärmt.

Ansonsten sind die Gleichungen richtig; die Zahlen habe ich aber nicht 
nachgerechnet.

> Die Schaltung hat den Nachteil, dass die LED faded, das ist aber für
> mich soweit oke.
Ja, das hatte ich oben bereits erwähnt. Aber auch der Temperaturgang der 
BE-Spannung wird Einfluss haben.

R10 und R11 auf 10k verkleinern. Das Poti am Eingang hat 1k und kann für 
das Justieren für den korrekten Einsatzpunkt der ersten LED eingestellt 
werden. Der NTC wird noch in Reihe zum Poti vorgeschaltet.
Die Diode lässt das Aufleuchten der zweiten LED etwas abrupter 
erscheinen. Die zweite LED lässt sich allerdings nicht mehr nachträglich 
justieren.

Also kann ich mit dieser Schaltung nicht ohne weiteres die beiden LED´s 
an konkreten Werten für den Poti ansteuern, oder ?

Bei der angehängten Schaltung habe ich mir überlegt, dass die Spannung, 
welche am Spannungsteiler abfällt beim ersten Temperaturzustand 0,7 V 
beträgt und beim zweiten Zusand 1,7 V. So sollte erst die eine LED und 
dann die zweite LED beim erreichen der jeweiligen Temperaturen angehen. 
Leider funktioniert das ganze in LT-Spice nicht... Hab ich einen 
Denkfehler ?

Jan schrieb:
> Leider funktioniert das ganze in LT-Spice nicht... Hab ich einen
> Denkfehler ?

Was geht denn nicht, was ist das Ergebnis?
Hänge doch auch den *.asc-File an, dann können wir mit wenig Aufwand das 
nachsimulieren.

Der zweite Transistor sollte bei ca. 1.4V sxhalten, nicht bei 1.7V. Typo 
oder dein Fehler?

Jan schrieb:
> Hab ich einen Denkfehler ?
Nein, nicht einen. Stattdessen stehst du auf einem dicken Schlauch, 
befüllt mit vielen Denkfehlern.
Nimm deine (vorhandenen) Operationsverstärker als (idealerweise als 
unendlich spannungsvestärkenden, aber temperaturunabhängigen) 
vergleicher, deren Schaltwert in deiner Schaltung vorgegeben duch 
Spannungteilende Widerstände aka Spannungsteiler  (auch eine "Kette" von 
Widerständen wurde ja schon vorgeschlagen) zum vergleichen mit der 
Spannung des Spanugsteilers am Punkt R+Rntc.

Wie die Ausgangsstufe hinter deinen Operationsverstärkern (also an deren 
Ausgang) auszusehen hat ist dann völlig unabhängig davon... Zumindest 
einen Vorwiderstand zur Basis einer NPN-emitterschaltung wurde ja auch 
schon als zwingend empfehlenswert erwähnt.

HTH


Das bei deiner angehängten Schaltung -auch in der Simulation- nichts 
leuchtet... könnte an fehlenden Leuchtdioden liegen :P
SCNR

> 1.4V
Vertippt

Ich glaube ich les mir am besten nochmal den Thread durch, mach mit ein 
paar Gedanken und schreibe dann meine Fragen präziser als bisher.

2 Cent schrieb:
> Jan schrieb:
>> Hab ich einen Denkfehler ?
> Nein, nicht einen. Stattdessen stehst du auf einem dicken Schlauch,
> befüllt mit vielen Denkfehlern.

Da übertreibst du etwas. Ich würde es nicht als Denkfehler bezeichnen, 
eher als schwaches Design.
Wenn er einen recht weichen Übergang von AUS zu AN seiner LEDs 
akzeptieren kann, dann geht die Schaltung schon - also: nicht falsch 
gedacht. Die Verwendung der vorhandenen OPAs als Komparatoren haben wir 
ihm oben schon erläutert und empfohlen. Das ist klar die bessere 
Schaltung.
Die hier ist eben maximal simpel, mit den genannten Nachteilen.

@Jan:
Wenn du zwischen R7 und Basis Q2 noch einen Widerstand nach GND 
hinzufügst, dann kannst du auch die zweite Schwelle beeinflussen. 
Geschätzt mal so 50-150k.
Durch die Diode D1 wird halt der Übergang von AUS zu EIN noch weicher.

Ich habe dir mal eine 'richtige' Schaltung angehängt, die auch sauber 
bei den Schwellen schalten wird. Sieht etwas kompliziert aus, ist es 
aber eigentlich nicht.
Einige Erklärungen:
- zwei Komparatoren mit OC (die sind beide in einem DIL8-Gehäuse)
- R9 und R11 sind gleich wie R13 geählt, dann kann man mit R8 und R10 
direkt den NTC-Wert, bei dem geschaltet werden soll, einstellen.
Es darf aber auch ein gleicher Faktor gewählt werden (R9,R11 = n * R13 
und R8, R10 = n * R_NTC), um z.B. weniger Strom durch diese Teiler zu 
haben.
- R17 und R18 sorgen für eine Hysterese, deshalb sind beim OC-Ausgang 
auch R12 und R16 notwendig - sonst geht der Ausgang nicht richtig nach 
HIGH wegen der LEDs. Damit gibt es kein Flattern am Umschaltpunkt. Du 
kannst R17/R18 auch größer wählen (220k, 470k), dann wird eben die 
Hysterese kleiner.
R12 und R16 kann man weglassen, wenn du deinen oben genannten OPA mit 
Push-Pull-Ausgang verwendest. Willst du keine Hysterese, können alle 
vier Widerstände R12, R16, R17, R18 entfallen.
- ich habe für die beiden Schwellen mit R8-R11 getrennte Teiler 
genommen. Das ist leichter zu rechnen und einzustellen; man braucht halt 
einen Widerstand mehr.
- die kleinen LED-Ströme kann der Komparator direkt treiben. Auch dein 
oben verwendeter OPA.

HildeK schrieb:
> Ich habe dir mal eine 'richtige' Schaltung angehängt

Die funktioniert mit 3.3V aber nicht. Der LM393 misst höchstens bis 
(3.3-1.5=) 1.8V, am Spannungsteiler 1350/3k9 liegen aber mit 2.45 
deutlich mehr an.

Und man kann sie deutlich vereinfachen, ich würde 5 Widerstände 
weglassen.

MaWin schrieb:
> Die funktioniert mit 3.3V aber nicht. Der LM393 misst höchstens bis
> (3.3-1.5=) 1.8V, am Spannungsteiler 1350/3k9 liegen aber mit 2.45
> deutlich mehr an.
Ja, du hast recht. Ich hatte das leider nicht nachgeschaut. Da er aber 
oben den R2R-OPA schon mal vorgeschlagen hatte: mit dem würde es ohne 
Änderung gehen.
Kann man aber dadurch beheben, dass man R9, R11 und R13 auf 1k 
reduziert. Intention war, dem NTC etwas weniger Strom zu spendieren ...

> Und man kann sie deutlich vereinfachen, ich würde 5 Widerstände
> weglassen.
Welche fünf?
Klar, die beiden Teiler kann man zusammenfassen und die Hysterese 
weglassen. Das hatte ich auch angemerkt und auch, warum ich es trotzdem 
so vorgeschlagen habe.
Und mit dem OPA braucht man trotz Hysterese R12 und R16 nicht. Auch das 
hatte ich erwähnt.

HildeK schrieb:
> Welche fünf?

Left as an exercise to the reader...

4 ist leicht, 5 ist tricky.

HildeK schrieb:
> Kann man aber dadurch beheben, dass man R9, R11 und R13 auf 1k
> reduziert. Intention war, dem NTC etwas weniger Strom zu spendieren
Geht auch. Siehe R101 mit Beispielsweise 3k3.

2 Cent schrieb:
> Geht auch. Siehe R101 mit Beispielsweise 3k3.

Ja. Die Empfindlichkeit lässt dann aber deutlich nach, viel mehr als mit 
der Reduzierung auf 1k.  Je nach Sensorgröße und dem, woran er fühlt, 
werden die maximal 1.4mA durch ihn vermutlich nichts ausmachen - nur 
wissen wir darüber nichts und auch nichts über die notwendige 
Genauigkeit der Schwelle, die sich durch Eigenerwärmung verändern 
könnte.
Mit 1k wären es w.c. ≈ 2.7mW, mit den 3k9 allerdings nur 0.7mW.
Ich wollte es nur erwähnt haben.

Es gibt noch weitere Möglichkeiten:
- NTC unten und R13 oben, Komparatoreingänge vertauschen.
- anderen Komparator mit R2R-Eingang oder den R2R-OPA, den der TO oben 
schon verwenden wollte.

Viele Wege führen nach Rom ...

HildeK schrieb:
> Viele Wege führen nach Rom ...

Stimmt. Des TO Schaltung anbei eine Nachbesserung mit Transistoren 
anhand seines ersten Schaltungsentwurfes. Die Transistoren habe auch 
eine Temperaturdrift, die aber nicht gegenphasig zum NTC das Ganze 
beeinflussen (aber lehrreich).