Basiswiderstand (Transi schaltet LED mittels µC-Ausgang)

OP #7348484
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Hallo,

ich möchte eine LED (Möller/Eaton M22 https://datasheet.eaton.com/datasheet.php?model=216557&locale=de_DE) mit 24 V betreiben und durch einen Ausgang eines Arduino Nano V3 (also 5 V) schalten.

Dazu habe ich bisher einen BC547C in der Emitterschaltung mit einem Basiswiderstand von 1 kOhm verwendet. Am Kollektor liegen 24 V an, am Emitter 0 V (gemeinsamer GND mit dem Arduino) und an der Basis die 5 V des Arduinopins. Allerdings schaltet der Transistor nicht durch, von den 24 V ohne Basisstrom liegen immer noch 21 V mit Basisstrom an.

Ist der Basiswiderstand falsch berechnet? Ist der Transistor defekt?

Auf die 1 kOhm kam ich übrigens, weil ich den Strom vom Arduinopin auf unter 5 mA begrenzen wollte (U=R*I) und weil ich der Meinung war, daß der BC547C bei diesen 5 mA vollständig schalten sollte... tut er aber nicht.

Würde mich über Hilfe freuen.

#7348490
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Norbert schrieb:

Am Kollektor liegen 24 V an, am Emitter 0 V (gemeinsamer GND mit dem Arduino) und an der Basis die 5 V des Arduinopins. Allerdings schaltet der Transistor nicht durch

Wahrscheinlich tat er das mal, und dann war er kaputt.

Wenn er mit dem Kollektor an 24V und dem Emitter an 0V eingeschaltet wird, versucht er, dein 24V Netzteil kurzzuschliessen.

Das wird er nicht ganz schaffen und aufgeben.

Ich würde zwischen Kollektor und 24V noch deine LED bauen.

Da du GND des Arduino mit GND der 24V verbunden hast, an der Basis eben NICHT 5V, sondern einen 1k Vorwiderstand was ca. 4mA Basisstrom ergibt, sollte er 80mA LED Strom schalten können - und die LED braucht 0.45W also 18mA.

OP #7348497
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Sorry, habe vergessen zu erwähnen, daß zwischen Emitter und GND natürlich noch diese 24-V-LED geklemmt ist. Sowohl die LED als auch das Netzteil funktionieren noch.

Spielt es eigentlich eine relevante Rolle, ob die LED vorm Kollektor oder hinter dem Emitter angeschlossen wird?

Der BC547C ist richtig herum eingebaut, C und E sind definitiv nicht vertauscht.

#7348504
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Norbert schrieb:

Spielt es eigentlich eine relevante Rolle, ob die LED vorm Kollektor oder hinter dem Emitter angeschlossen wird?

Ja klar. Denn ob der T ein/ausschaltet, bestimmt schließlich die Ube, also Spannung zw. B und E, und nicht zw. B und Masse. Und wenn die LED zw. E und Masse hängt, dann kann Ue nicht höher gehen als Ub, da ja dann Ube zu klein werden würde, um den T zum ausreichenden Leiten zu bewegen. Und da die LED in der E-Leitung hängt, ist Deine Aussage, es sei eine Emitterschaltung, falsch. Und dann mußt Du uns noch erklären, wie Du auf die 21V gekommen bist. Doch nicht etwas Uce gemessen? Also, die LED gehört in die C-Leitung. Schließlich ist der T kein Relais, bei dem das eher egal wäre ...

#7348507
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Norbert schrieb:

Spielt es eigentlich eine relevante Rolle, ob die LED vorm Kollektor oder hinter dem Emitter angeschlossen wird?

Ja natürlich. Denn die Spannung an der Basis muss um die 0,7V höher sein als am Emitter. Wenn du die Basis mit 5V ansteuerst kommen am Emitter höchstens 4,3V an. Das stimmt mit deinen gemessenen 21V etwa überein (falls du die Spannung zwischen Emitter und Kollektoer gemessen hast).

Beitrag #7348518 wurde von einem Moderator gelöscht.
OP #7348558
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Michael B. schrieb:

Guckst du vorher nie nach, wie man es richtig macht ?

Nein, ich wurschtele einfach mit irgendwelchen Leitungen herum und hämmere blind auf die Tastatur in der Hoffnung, daß schon irgendso ein Laberkopp seinen Senf dazugibt.

Allen anderen vielen Dank für die Hilfe :)

Nächstes Mal dann mit Schaltbild - auch wenn es bloß drei Bauteile sind.

Diese LED ist so ein Industriestandard, habe ich (noch) nicht aufgebohrt, weiß nicht, wie die ihren Bereich von 12-30 V schafft. Es gibt auch die 230-V-Version, die von 85 bis 300 V zufrieden ist.

#7348667
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Sebastian W. schrieb:

Wie verhält sich dieses Produkt eigentlich in Abhängigkeit von der Eingangsspannung? Eine "einfache" LED scheint es ja nicht zu sein ...

Da liefert der To zumindest einen Link zum Bauteil, und Du guckst noch nicht mal rein. Schäm' Dich ...

Norbert schrieb:

Nächstes Mal dann mit Schaltbild - auch wenn es bloß drei Bauteile sind.

Da Du trotz nur drei Bauteilen es nicht schaffst, die Schaltung sauber in Prosa zu beschreiben, ist ein Schaltplan erst recht Pflicht.

Diese LED ist so ein Industriestandard, habe ich (noch) nicht aufgebohrt, weiß nicht, wie die ihren Bereich von 12-30 V schafft. Es gibt auch die 230-V-Version, die von 85 bis 300 V zufrieden ist.

Ist 'ne ganz einfache LED mit Vorwiderstand ...

OP #7348731
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Jens G. schrieb:

Da Du trotz nur drei Bauteilen es nicht schaffst, die Schaltung sauber in Prosa zu beschreiben, ist ein Schaltplan erst recht Pflicht.

Entschuldigung, auf der Arbeit habe ich kein KiCad und mit MS-Paint wollte ich Euch nicht belästigen, daher der prosaische Ansatz. Meine nächste Prosa wird ausführlicher ;-)

Dieser Aufbau funktioniert nun. R1 steckt in der Blackbox "M22-LED", scheint aber ~2,3 kOhm zu sein.

Angehängte Dateien:
#7348790
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Norbert schrieb:

Dieser Aufbau funktioniert nun.

Kaum macht man's richtig, schon geht's.

R1 steckt in der Blackbox "M22-LED", scheint aber ~2,3 kOhm zu sein.

Eaton hätte wenigstens eine Konstantstromdiode nehmen können und einen Brückengleichrichter einbauen.

Auf https://datasheet.eaton.com/datasheet.php?model=216557&locale=de_DE steht übrigens:

Mit integriertem Vorwiderstand: nein

Mit integrierter Diode: ja

Aber Fachwissen beim Grosskonzern ist wohl zu viel verlangt.

#7348826
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Norbert schrieb:

Entschuldigung, auf der Arbeit habe ich kein KiCad

abgelehnt, es gibt noch Papier und Stift!

Norbert schrieb:

Sorry, habe vergessen zu erwähnen, daß zwischen Emitter und GND natürlich noch diese 24-V-LED geklemmt ist.

woher soll denn die benötigte 24V Spannung kommen?

Norbert schrieb:

Nein, ich wurschtele einfach mit irgendwelchen Leitungen herum

so sieht es aus! Aber zurück zu konstruktiver Kritik,

Grundlagen gibt es hier: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm

Gast #7348963
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Joachim B. schrieb:

woher soll denn die benötigte 24V Spannung kommen?

Na von einer Steuerung (SPS / PLC) natürlich, bzw. von einem Ausgangsmodul, das an einer Steuerung hängt. Jedenfalls im Automatisierungsumfeld. Da sind 24V genauso Standard wie 230V an Steckdosen.

Gruß

Marcus

#7349219
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Jörg B. schrieb:

Wie wäre es mit einem MOSFET?

Geht natürlich auch, ist für Anfänger aber noch verwirrender... Was hier schon an Schaltungen aufgetaucht sind, wo nur das Gate am IO war ("ist ja Spannungsgesteuert"), und Arduino-GND -> FET Source nur über den Umweg der Entstörkondensatoren in Wandwarzen verbunden war... Und so ein FET mag halt 100V AC nicht so gerne am Gate, auch wenn's nicht stark belastbar ist.

#7349304
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Norbert schrieb:

Dieser Aufbau funktioniert nun. R1 steckt in der Blackbox "M22-LED", scheint aber ~2,3 kOhm zu sein.

Verbesserung: Wenn du beim Arduino Strom sparen willst, solltest du R2 deutlich größer machen. Um die 12mA der LED zu schalten, reichen als Basisstrom 1mA oder noch weniger. Das gilt besonders deswegen, weil der Transistor nicht stark in der Sättigung betrieben werden muss. Ob da jetzt 1V als Kollektor-Emitterspannung verloren geht ist bei 24V völlig unwichtig.

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7349346
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Norbert schrieb:

Nächstes Mal dann mit Schaltbild - auch wenn es bloß drei Bauteile sind.

Nein, es sind mehr: der Arduino, die Versorgung des Arduino, der Basiswiderstand, der Transistor, die LEDs, die LED-Versorgung, und nicht zuletzt die Potentialverbindung (Masse) zwischen all diesen Bauteilen.

Norbert schrieb:

mit MS-Paint wollte ich Euch nicht belästigen, daher der prosaische Ansatz.

Besser Paint statt Prosa.

R1 steckt in der Blackbox "M22-LED", scheint aber ~2,3 kOhm zu sein.

Wie hast du das gemessen?`

Laut Datenblatt hat das Ding bei 12V einen Strom von 5mA und bei 30V einen Strom von 14mA. Der Innenwiderstand ist also (30V-12V)/(14mA-5mA) = 18V/9mA = 2 kOhm. An 2kOhm fallen bei 5mA dann 10V ab, bei 14mA sind es 28V. Damit bleiben in beiden Fällen für die LED (und einen Gleichrichter) noch 2V über. Das erscheint mir in allen Fällen eher knapp.

OP #7349376
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Dietrich L. schrieb:

Verbesserung: Wenn du beim Arduino Strom sparen willst, solltest du R2 deutlich größer machen.

Stimmt, nächstes Mal nehme ich einen R von 5 kOhm.

Lothar M. schrieb:

Norbert schrieb:

Nächstes Mal dann mit Schaltbild - auch wenn es bloß drei Bauteile sind.

Nein, es sind mehr: der Arduino, die Versorgung des Arduino, der Basiswiderstand, der Transistor, die LEDs, die LED-Versorgung, und nicht zuletzt die Potentialverbindung (Masse) zwischen all diesen Bauteilen.

Drei für die Frage relevante Bauteile: Basiswiderstand, Transistor, Blackbox-LED. Aber gut, nächstes Mal dann Paint oder besser daheim KiCad.

Lothar M. schrieb:

R1 steckt in der Blackbox "M22-LED", scheint aber ~2,3 kOhm zu sein.

Wie hast du das gemessen?

Habe ich nicht gemessen, das war die Schätzung von Sebastian W. (wangnick) 14.02.2023 17:31 Vielleicht komme ich heute dazu, so eine LED an einem regelbaren Netzteil anzuschließen. Vielleicht kann ich auch irgendwann mal eine aufbohren und reingucken.

OP #7349481
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Joachim B. schrieb:

Norbert schrieb:

Ich trolle nicht, ich frage.

Vor dem Fragen, also doch trollen und:

Norbert schrieb:

Nein, ich wurschtele einfach mit irgendwelchen Leitungen herum

Dieser Kommentar auf laberkopps "freundliche Antwort" kam NACH der Eingangsfrage. Lies doch mal den Thread chronologisch.

Scheint eher so, als wollten ein paar Spezis hier MICH trollen... sucht Euch ein anderes Hobby ;-)

#7349499
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Norbert schrieb:

Dieser Kommentar auf laberkopps "freundliche Antwort" kam NACH der Eingangsfrage. Lies doch mal den Thread chronologisch.

hatte ich und du hast vor dem Lernen wie man Transistoren nutzt einfach so angeschlossen nach eigenen Worten was genau dem entspricht.

Norbert schrieb:

ich wurschtele einfach mit irgendwelchen Leitungen herum

siehe

Norbert schrieb:

Sorry, habe vergessen zu erwähnen, daß zwischen Emitter und GND natürlich noch diese 24-V-LED geklemmt ist.

Gast #7350033
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Lothar M. schrieb:

An 2kOhm fallen bei 5mA dann 10V ab, bei 14mA sind es 28V. Damit bleiben in beiden Fällen für die LED (und einen Gleichrichter) noch 2V über. Das erscheint mir in allen Fällen eher knapp.

Wenn man ein paar Zehntel-mA Abweichung zulässt, geht das auch mit 2,6 Volt für eine weiße LED. Das ist Industrieelektrik, der Elektriker hat schon mit mA seine liebe Not.

Eigentlich muß da noch ein Brückengleichrichter drin sein, weil laut Webseite DC/AC zulässig sind. Da müsste ich dann Uf=4V annehmen, aber da komme ich nicht auf den genannten Bereich.

Vielleicht sind ja auch zwei LED antiparallel drin?

Egal, das wird den elektronenknecht eh überfordern.

Gast #7350142
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Norbert schrieb:

Für alle Interessierten mit ein wenig Sozialkompetenz habe ich hier das Innenleben der Blackbox "M22" angehängt.

Danke! Spannend was da alles drin ist. Brückengleichrichter aus zwei Doppeldioden, ok, Kondensator ok, aber wozu der 2k2 parallel zur Led?

LG, Sebastian

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7350146
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Norbert schrieb:

das Innenleben der Blackbox "M22"

Genau das habe ich mir vorgestellt. Sogar der berechnete 2000 Ohm Widerstand ist (mit 2% Toleranz) da drin.

Sebastian schrieb:

aber wozu der 2k2 parallel zur Led?

Ich kann mir vorstellen, dass der etwas Strom übernimmt, wenn es wieder mal ein hochfrequenter Spike über den Kondensator geschafft hat.

Gast #7350156
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Sebastian schrieb:

Danke! Spannend was da alles drin ist. Brückengleichrichter aus zwei Doppeldioden,

Idiotisch, eine fertige Brücke wird kaum teurer sein. Vielleicht kaufen sie diese Doppeldioden in großer Menge für andere Produkte ein.

ok, Kondensator ok, aber wozu der 2k2 parallel zur Led?

Der Sinn erschließt sich mir auch nicht, aber mit etwas über 1mA tut der nicht weh.

Lothar M. schrieb:

das Innenleben der Blackbox "M22"

Genau das habe ich mir vorgestellt.

Ach wirklich? Die Brücke mit etwa 1,4V hattest Du in Deiner Rechnung nicht drin. Wie ich schon schrieb, damit würde der angegebene Strom nicht passen.

Sogar der berechnete 2000 Ohm Widerstand ist (mit 2% Toleranz) da drin.

Der Farbcode des MELF mit dem unterbrochenen Ring hat mich überfordert.

Norbert schrieb:

Für alle Interessierten

Hast Du die Möglichkeit, am Labornetzteil den Strom an ein paar Spannungen zwischen 12 und 30 V zu messen? Das hat keine Praxisrelevanz, es geht ums Prinzip bzw. den Forschertrieb.

OP #7350262
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Manfred schrieb:

Hast Du die Möglichkeit, am Labornetzteil den Strom an ein paar Spannungen zwischen 12 und 30 V zu messen? Das hat keine Praxisrelevanz, es geht ums Prinzip bzw. den Forschertrieb.

Klaro, gerne. Gemessen wurde mit einem simplen Handmultimeter lediglich auf mA genau:

1
12 V --> 3 mA
2
15 V --> 5 mA
3
18 V --> 7 mA
4
21 V --> 8 mA
5
24 V --> 10 mA
6
27 V --> 11 mA
7
30 V --> 12 mA

[Mod: pre-Tags eingefügt, damit auch Handy/Tablet-User eine Tabelle erkennen]

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7350315
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Manfred schrieb:

Der Farbcode des MELF mit dem unterbrochenen Ring hat mich überfordert.

Den unterbrochenen Ring habe ich einfach mal ignoriert, weil Ringe im echtem Leben nicht unterbrochen sind.

Ach wirklich? Die Brücke mit etwa 1,4V hattest Du in Deiner Rechnung nicht drin.

So ein Offset macht nichts aus, weil der ja in beiden Fällen drin ist: nehmen wir mal exemplarisch irgendeinen Offset (z.B. 100V) mit in meine Rechnung, dann ist der (dynamische) Innenwiderstand jetzt also ((30V+100V)-(12V+100V))/(14mA-5mA) = 18V/9mA = 2 kOhm. Der Offset kompensiert sich weg, weil er in beiden Fällen vorhanden ist.

Wie ich schon schrieb, damit würde der angegebene Strom nicht passen.

Der passt ja auch nicht: er ist kleiner, wie der TO

Norbert schrieb:

12 V --> 3 mA ... 30 V --> 12 mA

Passt: 18V/9mA = 2k (dynamischer) Innenwiderstand... ;-)

Teo D. schrieb:

Die 2,2k begrenzen die Spannung auf <50V, falls die LED ausfällt.

Dann ist das Bauteil völlig unnötig, denn wenn die LED ausfällt, ist der Schaden nicht wesentlich größer, wenn hinterher zusätzlich auch die Dioden ausfallen.

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