ich möchte bistabile Relais schalten, und habe zwar solide Grundkenntnisse in Elektronik, bin aber doch bei der Bauteilauswahl überfordert.
Ich habe die Schaltung im angehängten Bild zusammengestellt; das Ziel ist, über ein 74HC595 mehrere bistabile Relais zu schalten. Bistabil statt normale Relais: um Strom zu sparen. Nach langer Suche habe ich die Hongfa HF3F-L-12-1ZL2T ausgewählt; sie haben zwei Spulen, sollten damit einfach zu schalten sein, und passen für meine Verbraucher (max. 14V DC, max. 10A).
Die für mich schwierige Frage ist, was brauche ich an Vorschaltung. Sinnvoll erscheint mir, die Spulen über MOSFETs anzusteuern; 2N7000 sollten mit 300mA genug Leistungsreserve für die 80mA Spulen der Relais zu bieten.
Ein Vögelchen hat mir dann noch gezwitschert, dass man Dioden parallel schalten sollte, um die Spannungsspitze von der Spule abzufedern; hier wollte ich 1N4148 verwenden.
Dann kommen noch zwei Pull Down 10kOhm damit die Gates nicht floating sind, und die 1kOhm um den Stromfluss durch vom 74HV595 zum MOSFET zu begrenzen.
Hab ich irgendwas vergessen? Klappt das so? Mit den 74HC595 habe ich viel Erfahrung, MOSFETs hab ich auch schon verbaut; aber nie mit induktiven Lasten.
Meine sachdienlichen Hinweise erstrecken sich auf deinen Schaltplan. Ich habe mal gelernt, dass GND immer unten sein soll und Betriebsspannung oben. Dazu kann man wunderbar die entsprechenden Symbole verwenden und keine langen Leitungen. Dann dürfen durch Symbole keine Leitungen gehen (siehe GND und +12V). Signalfluss ist von links (Eingang) nach rechts (Ausgang). Das alles dient der Übersichtlichkeit.
Die 1k-Angstwiderstände kannst du dir sparen. Ansonsten hab ich nichts weiter auf dem Fitzelchen gesehen.
danke für die Einschätzung; tatsächlich ist die Versorgungsspannung des 74HC595 bei 3,3V, weil ich ein ProMicro nrf52840-Board einsetzen möchte. So wie ich das überblicke, dürfte das aber kein Problem sein, die threshold voltage vom 2n7000 ist ja 2,1-3V?
@Helmut, @Karl: danke - ich hab wirklich keine Ahnung wie man gut lesbare Schaltpläne erstellt. Ich nehme die Tipps mal mit!
Ich bin ja ehrlich schon froh, dass mir KiCAD irgendwas raus tut, was dann halbwegs nach Platine aussieht. Normalerweise löte ich immer auf Lochplatinen, da kann man meine Laienschaltungen einfach zusammenfuddeln.
Ich wollte meine Frage aber gerne konkret unterfüttern, deswegen hab ich mich an den Schaltplan ran getraut.
danke für die Einschätzung; tatsächlich ist die Versorgungsspannung des
74HC595 bei 3,3V, weil ich ein ProMicro nrf52840-Board einsetzen möchte.
So wie ich das überblicke, dürfte das aber kein Problem sein, die
threshold voltage vom 2n7000 ist ja 2,1-3V?
Nimm einen MOSFET, der für 3V Gatespannung spezifiziert ist! Bei der Thresholdspannung können gerade mal 250µA fließen!
Sooooo... mit den Infos habe ich etwas gebastelt. Der Schaltplan ist dank eurer Hinweise zumindest etwas übersichtlicher geworden, wenn auch auf jeden Fall noch weitab von Normgerecht, fürchte ich ;)
Ich hab auch mal ne Platine gestrickt, werde berichten ob alles funktioniert.
Bewusst oder unbewusst hast du auch den unnötigen Spannungsteiler an den Gates der FETs beseitigt, was die Gate-Spannung unnötig gesenkt hätte. Ist mit den jetzigen Bipolar Transistoren aber egal.
Sooooo... mit den Infos habe ich etwas gebastelt. Der Schaltplan
ist dank eurer Hinweise zumindest etwas übersichtlicher geworden, wenn
auch auf jeden Fall noch weitab von Normgerecht, fürchte ich ;)
Der Plan hat noch einige Schönheitsfehler. Der Plan ist schon nicht schlecht, es gibt aber einiges an Verbesserungspotential. Das betrifft die Übersichtlichkeit, vor allem aber die vielen Überlagerungen der Beschriftungen. Der Plan lässt sich auch so zeichnen das er komplett auf das Blatt passt. Es fehlen an einigen Bauteilen die Bezeichnungen um welchen Typ es geht. Verwende besser GND anstatt Earth.
Weshalb nimmst du nicht den von Hinz vorgeschlagenen BC337-40? Das würde dir auch die 8 Pulldouwn Widerstände ersparen.
Weshalb nimmst du nicht den von Hinz vorgeschlagenen BC337-40?
;-)
Ich vermute, die Bezeichnung wurde noch nicht geändert.
Hey zusammen,
ja - ich mach das halt nicht beruflich und bin gerade froh, wenn mich mein E-Technik-Kurs aus dem ersten Semester anno 1997 halbwegs durch KICad führt.
Nen sauberes UML-Swimlane-Diagramm kann ich zeichnen, aber solche Schaltpläne hier das is halt nicht mein Leisten - but I'm trying. Darunter leidet die Sorgfalt leider erheblich, weil ich mehr damit beschäftigt bin überhaupt durch Symbols und Footprints und so durchzusteigen. Hab gestern irgendwie bis zwei Uhr Nachts an dem Kram rumgefummelt um überhaupt so weit zu kommen :)
So habe ich zwar das Symbol und den Footprint geändert (das MOSFET-Symbol ist in KiCAD ja anders), aber vergessen die Bezeichnung zu korrigieren.
Also brauche ich die 10kΩ Pulldown dann gar nicht? Dann kann ich die ja weglassen, das wär natürlich super.
Für mich sind Transistoren leider nur Schalter mit komischen Kennlinien die ich nicht verstehe. Aber selbst mir erscheint logisch, dass es bei einem normalen Transistor keinen Sinn macht, den Stromfluss über nen Spannungsteiler nach Ground zu reduzieren...
Also brauche ich die 10kΩ Pulldown dann gar nicht? Dann kann ich die ja
weglassen, das wär natürlich super.
Für mich sind Transistoren leider nur Schalter mit komischen Kennlinien
die ich nicht verstehe. Aber selbst mir erscheint logisch, dass es bei
einem normalen Transistor keinen Sinn macht, den Stromfluss über nen
Spannungsteiler nach Ground zu reduzieren...
Ich glaube, da hast du mich Missverstanden. In deinem Eröffnungsbeitrag hattest du einen Spannungsteiler am Mosfet. In deinem letzten Schaltplan mit den Bipolartransitoren hast du den Spannungsteiler nicht mehr. Das ist gut so (Unterschied: Pull-Down ist vor oder hinter dem Vorwiderstand). Die Basis braucht unbedingt einen Basisvorwiderstand. aber den Pull-Down nicht. Bei dem Mosfet war der Pull-Down gut aber dann vor dem Gate-Vorwiderstand.
Ich glaube, da hast du mich Missverstanden. In deinem Eröffnungsbeitrag
hattest du einen Spannungsteiler am Mosfet. In deinem letzten Schaltplan
mit den Bipolartransitoren hast du den Spannungsteiler nicht mehr. Das
ist gut so (Unterschied: Pull-Down ist vor oder hinter dem
Vorwiderstand). Die Basis braucht unbedingt einen Basisvorwiderstand.
aber den Pull-Down nicht. Bei dem Mosfet war der Pull-Down gut aber dann
vor dem Gate-Vorwiderstand.
Ah, OK - ja ich sehe den Unterschied zwischen den beiden Schaltungen.
Nun habe ich ja den MOSFET ersetzt durch den BC337-40 (wenn der Schaltplan das auch noch nicht hergibt).
Jetzt kann ich aus deiner Aussage nicht zweifelsfrei entnehmen, ob die 10kOhm-Widerstände gegen GND - so wie im aktuellen Schaltplan vorgesehen - für den BC337 nötig sind, oder nicht.
Jetzt kann ich aus deiner Aussage nicht zweifelsfrei entnehmen, ob die
10kOhm-Widerstände gegen GND - so wie im aktuellen Schaltplan vorgesehen
für den BC337 nötig sind, oder nicht.
Ich hatte stets die Basis-Ausräumwiderstände automatisch mit übernommen.
Die sind aber unter anderem nur dann nötig, wenn nichts anderes an der Basis angeschlossen ist, diese sozusagen in der Luft hängt. Der Ausgang des ICs hat den passenden Pegel. Damit hat die Basis verlässliches Potenzial.
Der Widerstand nach GND erhöhte nur ein bisschen die Ansprechschwelle. Kann wegfallen hier.
Der Transistor braucht auch nicht unbedingt eine so hohe Stromverstärkung,
wie es die -40er sind, die 25-er oder sogar 10-er gingen bei mir auch.
Mit -40ern bist Du aber auf der sicheren Seite.
Der Transistor wird so schon genug in den Bereich geschoben (Vorsicht mit Begriffen: Übersteuerung bzw. Sättigung), wo die UC-E so klein wie möglich wird.
Das kannst Du ja noch ausmessen. Ist die Spannung zwischen Kollektor und Emitter bei "ein" zu hoch, arbeitet der Transistor nicht mehr im reinen Schalterbetrieb und wird warm.
Was sagt die KI dazu:
"Die Sättigungsspannung (VCEsat) des BC337-40 NPN-Transistors beträgt typischerweise 700 mV bei einer Kollektorstrom (Ic) von 500 mA und einer Basisstrom (Ib), die zur Sättigung führt. Ein Wert von 700 mV wird in den Datenblättern von Herstellern wie Diotec und MCC angegeben, da dies die Spannung zwischen Kollektor und Emitter in der Sättigungsphase darstellt, wenn der Transistor als geschlossener Schalter agiert...."
Ich schau lieber nochmal im Datenblatt nach.
ciao
gustav
Oha, ihr bekommt mich noch dazu, mein altes E-Technik-Lehrbuch aus dem Regal zu kramen. Irgendwo hab ich son Ding…
Der KI scheint bei diesen Fragen nicht so zu trauen zu sein, die Zaubert allerlei aus dem Hut, was selbst ich schnell widerlegen kann.
Das gute ist ja, dass durch die bistabilen Relais das ganze immer nur sehr kurz arbeiten muss; als Dauer für sicheres Schalten sind >100mS angegeben, und man schaltet da ja auch eher nicht öfter als einmal pro Minute. Dazu sind die Relais mit 80mA angegeben, also auch sehr moderat im Vergleich zu dem was die Transistoren schaffen. Da sind ja bei 40-Fach gerade mal 2mA erforderlich… wenn ich das halbwegs richtig verstehe.
Dann lasse ich die 10kOhm erstmal unbestückt; mit den 1kOhm kann man ja noch etwas spielen, wobei sich da mit 3,3mA ja ein rechnerischer Strom von 130mA zur Versorgung der Spulen ergeben müsste?
Dazu sind die Relais mit 80mA angegeben, also auch sehr moderat
im Vergleich zu dem was die Transistoren schaffen. Da sind ja bei
40-Fach gerade mal 2mA erforderlich… wenn ich das halbwegs richtig
verstehe.
Da würden sogar 0,5mA noch völlig reichen, man muss den BC337-40 ja nicht in Sättigung betreiben.
BistabileRelais.png
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