Forum: Fahrzeugelektronik Transistor schaltet nicht bei Rechtecksignal von Impulsgeber


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von Sebastian (sp90)


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Hallo Leute,

mit der Schaltung im Anhang messe ich seit Jahren zuverlässig das 
GALA-Signal in meinem Auto. Ich wollte das nun in einem anderen Fahrzeug 
anwenden. Da hab ich zwar kein GALA-Signal, aber dafür ein 8V-Rechteck 
vom Impulsgeber am Getriebe (Reed-Kontakt).

Also hab ich die Schaltung aufgebaut und am Netzgerät überprüft. Mit 8V 
schatet der Transistor durch, funktioniert wie erwartet. Dann das Ganze 
im Fahrzeug getestet und mit Oszi gemessen. Das 8V Rechteck-Signal am 
Eingang liegt an, aber am Ausgang bleibt der Pegel immer High bzw. 5V.

Im Nachgang habe ich die Schaltung nochmal am Netzgerät überprüft und 
sie hat funktioniert (bei 8V am Eingang schaltet der Transistor den 
Ausgang auf Masse).

Jetz bin ich ziemlich ratlos?? Hat jemand eine Idee woran das liegen 
kann?

Vielen Dank und schöne Grüße!

von John B. (craftsman)


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Hallo Seb,
welchen Innenwiderstand hat denn dein Rechteck Signal? (Ri von der 8V 
Quelle + Kontaktwiderstand)?

Schau das Signal an der Basis an, ist das DORT hoch genug, wie ist die 
Signalform?

John

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian schrieb:
> Jetz bin ich ziemlich ratlos?

Masse der 5V mit KFZ-Masse verbunden ?

Übrigend liegt GALA nicht immer um 12V: 
https://www.audi-cabrio-club.info/forum/showthread.php?tid=20027

von Wendels B. (wendelsberg)


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Sebastian schrieb:
> Impulsgeber am Getriebe (Reed-Kontakt).

Ganz sicher kein Reedkontakt.

von Jens G. (jensig)


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Sebastian schrieb:
> Jetz bin ich ziemlich ratlos?? Hat jemand eine Idee woran das liegen
> kann?

Dein Ausgangssignal hat keine Masseverbindung. Es sei denn, der Plan ist 
falsch.

von Jens G. (jensig)


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Sebastian schrieb:
> Jetz bin ich ziemlich ratlos?? Hat jemand eine Idee woran das liegen
> kann?

Dein Ausgangssignal oder die 5V hat keine Masseverbindung. Es sei denn, 
der Plan ist falsch.

von Sebastian (sp90)


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Hallo,

die Masse vom Arduino war mit KFZ-Masse verbunden. Der Schaltplan ist 
ein Ausschnitt, da fehlt das tatsächlich, sorry.

Wendels B. schrieb:
> Ganz sicher kein Reedkontakt.

Was macht dich da so sicher?

Habe noch etwas beim recherchieren gefunden. Anbei der Schaltplan vom 
Tacho und der Schaltplan vom Tachoinnenleben im Detail. Am Anschluss A 
des Tachos habe ich das blaue Signal gemessen (ähnelt von der Form einem 
GALA-Signa). Am Anschluss 31b habe ich das rote Signal gemessen 
(Rechteck direkt vom Sensor).

Von der Logik her scheint mir das Signal am Anschluss A für weitere 
Verarbeitung gedacht, da divere Steuergeräte darauf zugreifen. Wenn ich 
meine Schaltung da dran hänge bricht der Pegel auf ca. 4V ein. 
Vermutlich ziehe ich da zu viel Strom trotz der hohen Widerstände. Daher 
bin ich dann auf das Signal vom Anschluss 31b umgeschwenkt.

Zum Sensor selbst hab ich folgendes in einem Forum gefunden:

"Der Geber sitzt am Getriebe und ist ein sogenannter Reedkontakt.
Das heißt, er schaltet magnetisch (in diesem Fall eine Masse).
Im Getriebe sitzen mehrere kleine Magnete im Bereich des Gebers und 
sorgen somit für den nötigen Impuls.
Kabelfarben am Geber: grün und braun.
Das braune Kabel ist die Masse und das grüne die Impulsleitung zum 
Tacho."

Zusammengefasst hab ich an 31b 8V und wenn der Magnet anliegt zieht es 
den Pegel auf Masse. Im Endeffekt halt ein Rechteck, da müsste meine 
Schaltung doch funktionieren. Oder übersehe ich da jetzt was?

Danke und LG

von Günter N. (gnter_n)


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Mit R_G1 100 Kiloohm und R_G2 22 kOhm hast du einen Teiler 1:6 vor der 
Basis. Ist das das, was du willst? Ich hätte eher R_G1 mit 100 Ohm 
gewählt, sonst schaltet der Transistor erstens langsam und zweitens 
nicht voll durch.

von Marcel V. (mavin)


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Günter N. schrieb:
> Ich hätte eher R_G1 mit 100 Ohm gewählt

Das ist brutal wenig! Sowohl RG1 als auch RG2 können beide gleich 
gestaltet werden. Zum Besispiel beide 10k, oder beide 4k7.

von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Würde mich erstaunen, wenn da ein Reedkontakt eingebaut ist 
(störanfällig). Ich würde eher auf einen Hallsensor tippen. Manchmal 
auch eine simple Spule, welche ausgewertet wird.

von H. H. (hhinz)


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Jan S. schrieb:
> Würde mich erstaunen, wenn da ein Reedkontakt eingebaut ist
> (störanfällig).

Wurde durchaus so gemacht. Ist weniger störanfällig als ein mechanischer 
Tacho.

von Günter N. (turtle64)


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Ich denke, der Widerstand an der Basis ist mit 100 kOhm zu groß.
Bei 8 V am GALA-Eingang (Deine Testschaltung) hast du dann 1,44 V an der 
Basis, das sollte den Transistor durchschalten.
Aber was ist, wenn das ein Rechtecksignal ist? Welche Frequenz? Wie 
schnell steigt die Spannung an? Wenn die Spannung nur bis 4 V ansteigt, 
bevor wieder LOW kommt, steigt die Spannung an der Basis gerade mal auf 
0,7 V, der Transistor bleibt gesperrt.
Mach mal den Basiswiderstand kleiner, z.B. 1 k und 10 k als Pulldown.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Günter N. schrieb:
> Mit R_G1 100 Kiloohm und R_G2 22 kOhm hast du einen Teiler 1:6 vor der
> Basis.

Nee, aber trotzdem unsinnig gering, eher auf 100k erhöhen.

Günter N. schrieb:
> Bei 8 V am GALA-Eingang (Deine Testschaltung) hast du dann 1,44 V an der
> Basis, das sollte den Transistor durchschalten.

Bei 1,44 V UBE wäre der Transistor kaputt, der begrenzt das auf 0,7 
Volt.

Mit 8V-Eingagssignal und 100k fließen 70µA, davon zieht der 22k 30µA 
weg. Bleiben 40µA Basisstrom, die für 5V/10k = 500µA Kollektorstrom 
ausreichend sind (Rechenwerte gerundet).

Günter N. schrieb:
> Wenn die Spannung nur bis 4 V ansteigt,
> bevor wieder LOW kommt, steigt die Spannung an der Basis gerade mal auf
> 0,7 V, der Transistor bleibt gesperrt.

Du hast den Transistor nicht verstanden, Grundlagen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jan S. schrieb:
> Würde mich erstaunen, wenn da ein Reedkontakt eingebaut ist
> (störanfällig)

Mein alter Micra (BJ 1995) hatte den Reedkontakt oben im Tacho und wurde 
von einem Magneten in der Tachowelle aktiviert. Der Facelift 2 (BJ 2002) 
hatte dann den Reedkontakt im Getriebe und wurde nur noch mit Kabel zum 
Tacho verbunden. Aber es waren tatsächlich echte Reedkontakte, die immer 
funktioniert haben.
Mein jetziges historisches E-Auto hat einen Hallgeber im Getriebe.

von Sebastian (sp90)


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Hallo,

da noch niemand koplett widersprochen hat, liegt meine Schaltung wohl 
nicht ganz daneben. Ja, die Widerstände sollten auf den 8 V Pegel 
angepasst werden. Aber da es am Netzgerät funktioniert, sollte der 
Transistor auch mit 8V am Eingang durchschalten.

Für mich gibts daher zwei Fehlerquellen:
1) Kontaktfehler durch den Aufbau am Steckbrett und mit Klemmen
2) der Strom vom Signal ist zu gering, dass über meinen hohen 
Eingangswiderstand kein ausreichender Basisstrom fließen kann.

Ich werde die Schaltung daher mal auflöten und erneut probieren, aber 
ich möchte auch einen kleinen Ausflug in die Theorie machen und die 
Ströme berechnen. Aber da komm ich nicht ganz auf einen Nenner...

Manfred P. schrieb:
> Mit 8V-Eingagssignal und 100k fließen 70µA, davon zieht der 22k 30µA
> weg. Bleiben 40µA Basisstrom, die für 5V/10k = 500µA Kollektorstrom
> ausreichend sind (Rechenwerte gerundet).
Wie kommst du auf die Werte?

Ich würde erst den notwendigen Basisstrom berechnen:

I_B = I_C/B

B = 20 (Stromverstärkung bei Sättingung lt. Datenblatt)

I_C = U_Ard/R_G3 = 5/10000 = 0,5 mA

I_B = 50/20 = 0,025 mA

Also müssen 0,025 mA über die Basis fließen können, damit der Transistor 
vollständig schaltet.

Dann würde ich als nächstes den Spannungsteiler dimensionieren. In dem 
Fall würde ich aber gerne mit den getesten Widerständen rechnen. Dann 
ergeben sich folgende Ströme:

Ue = 8V
U_RG1 = 6,56 V
U_RG2 = U_B = 1,44 V

I_RG2 = U_B/RG_2 = 1,44/22000 = 0,065 mA

I_ges = I_B + I_RG2 = 0,025+0,065 = 0,09 mA

ABER es gilt doch auch: I_ges = U_RG1/R_G1 = 6,56/100000 = 0,066 mA

Und so bekomme ich zwei unterschiedliche Werte für I_ges. Wo liegt da 
mein Fehler? Oder heißt dass schon, dass über R_G1 der nötige Strom 
theoretisch nicht fließen kann?

Oder is das Blödsinn und U_B = U_BE = 0,7 V? Dann wäre nämlich:

I_RG2 = 0,7/22000 = 0,032 mA

I_ges = U_RG1/R_G1 = (Ue - U_BE)/R_G1 = (8-0,7)/100000 = 0,073 mA

Das deckt sich schon mal mit dem Ergebnis von Manfred P., aber wenn ich 
I_ges über die Summe berechne ergibt das wieder nicht 0,073 mA und ich 
habe eine Ungleichnis.

I_ges = 0,025+0,032 = 0,057 mA

Oder heißt dass jetzt 0,057 mA müssen fließen, 0,073 mA können über R_G1 
fließen, alles gut...

Und nur zum Verständnis: R_G2 brauch ich ja nicht unbedingt. Der dient 
ja nur dazu, die Basis auf Masse zu ziehen bei einem offenen 
Signaleingang (und daher hochohmig sein). Aber ich finde die Variante 
mit Spannungsteiler eleganter.

Vielen Dank für eure Anmerkungen und LG

von Manfred P. (pruckelfred)


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Sebastian schrieb:
> Wie kommst du auf die Werte?

Indem ich DEINE AUSLEGUNG gerechnet habe.
Ich gehe natürlich davon aus, dass der Emitter die gemeinsame Masse ist, 
darauf wurdest Du hingewiesen.

Der Transistor B-E verhält sich wie eine Diode und klemmt die Spannung 
auf 0,7 Volt.

8 Volt Eingang minus 0,7V = 7,3 Volt, ergibt bei 100kOhm die 73µA. Der 
RG2 liegt also an 0,7Volt, 22k ergibt die errechneten 32µA. Was bleibt, 
sind 41µA in die Basis.

Das hast Du doch komplett nachvollzogen, weshalb ich Deine Nachfrage 
nicht verstehe.

Davor hast Du eine Berechnung gemacht, die mir nicht passt, weil:
Sebastian schrieb:
> Oder is das Blödsinn und U_B = U_BE = 0,7 V?

Ja, ja und nochmal ja: Der Transistor klemmt die Spannung auf 0,7 Volt, 
egal, wieviel Strom der bekommt. (Nicht ganz, irgendwann geht er 
kaputt.) Die von Dir angenommenen 1,44 Volt gibt es nicht.

Nehme Dir einen BC_irgendwas, 10kOhm vor die Basis und zum Emitter ein 
Labornetzteil dran. Meßgerät Basis-Emitter und dann die Spannung 
aufdrehen: Die steigt auf etwa 0,7 Volt und bleibt da, egal, ob das 
Netzgerät nun 1 Volt oder 50 Volt liefert. Wenn U(BE) deutlich größer 
wird, ist der Transistor kaputt.

Du rechnest mit B=20 25µA Basisstrom aus, das kannst Du tun. Es tut aber 
nichts zur Sache, wenn der Basisstrom größer wird, selbst mit 5mA 
Basisstrom würde der schalten.

Der Fehler muß anderweitig liegen, Deine Dimensionierung hat zu 
funktionieren.

von Mani W. (e-doc)


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R1 auf 10K, R2 auf 4K7

von Manfred P. (pruckelfred)


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Mani W. schrieb:
> R2 auf 4K7

Warum so niederohmig, der NPN sperrt auch ohne diesen.

von Mani W. (e-doc)


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Persönlich würde ich den RV an der Basis zwischen 1 und 10K
ansetzen, ohne Widerstand gegen Masse...

Manfred P. schrieb:
> der NPN sperrt auch ohne diesen.

von Sebastian (sp90)


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Hallo zusammen,

Manfred P. schrieb:
> Ja, ja und nochmal ja: Der Transistor klemmt die Spannung auf 0,7 Volt,
> egal, wieviel Strom der bekommt. (Nicht ganz, irgendwann geht er
> kaputt.) Die von Dir angenommenen 1,44 Volt gibt es nicht.

Dann wage ich zu behaupten, dass ich die Theorie nun verstande habe. 
Danke für die Erklärung!

Ich habe das ganze nun nochmal probiert und soweit möglich auch den 
Durchgang der Kontake mit Multimeter geprüft und zuvor alles am 
Netzgerät ausprobiert. Dann Test im Fahrzeug:

1) Schaltunng unverändert -> Transisitor schaltet wieder nicht
2) zurück ans Steckbrett, um verschiedene Widerstände zu testen
3) R_G2 entfert ->Transistor schaltet nicht
4) R_G1 von 100k auf 47k reduziert (ohne R_G2) -> Transistor schaltet, 
alles funktioniert!
5) R_G2 wieder eingesetzt mit R_G1 = 47k -> funktioniert (R_G2 schien 
nicht schuld)
6) Gegenprobe gemacht und wieder R_G1 = 100 k genommen (mit R_G2) -> 
funktioniert nun auch???
7) R_G2 wieder entfert -> funktioniert auch!

Ich kanns mir echt nicht erklären, möglicherweise sind die 
Übergangswiderstände am Steckbrett schon teils zu hoch für die paar µA.

Aber es tut jetz was es soll! Jetzt stellt sich mir aber die Frage, wie 
ich das Signal am wenigsten belaste? Theoretisch wäre ohne R_G2 besser, 
oder? Die Signale sind dann aber nicht mehr ganz rechteckig (siehe 
Anhang). Das müsste dem Arduino beim Impulse zählen aber egal sein.

Danke und LG

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