Mit 12V Bauteilen arbeiten?

Hi hallo,

ich bin Informatiker und habe leider von E-Technik nicht allzuviel Ahnung, ich versuche es aber zu lernen :wink:

Ich besitze ein Arduino Uno, das man ja laut Datenblatt auch mit 12V betreiben kann. Ich habe hier vor mir zwei 12V LEDs (eine grüne und eine rote), die ich versuche über einen digitalen Anschluss anzusteuern.
Da die digitalen Ausgänge (glaube ich) keine 12V herausgeben, möchte ich mir mit Transistoren behelfen. Leider hören da schon meine Kenntnisse auf.

Ich habe folgende Schaltung gebaut:

Würde das so funktionieren, oder mache ich da irgendetwas kaputt?

Viele liebe Grüße

SilentHunter124:
ich bin Informatiker und habe leider von E-Technik nicht allzuviel Ahnung, ich versuche es aber zu lernen :wink:

Ich besitze ein Arduino Uno, das man ja laut Datenblatt auch mit 12V betreiben kann. Ich habe hier vor mir zwei 12V LEDs (eine grüne und eine rote), die ich versuche über einen digitalen Anschluss anzusteuern.

Ich bin zwar auch nicht der Schaltungsprofi, aber wenn Du ZWEI LEDs mit EINEM digitalen Ausgang gleichzeitig ansteuern möchtest, brauchst Du natürlich eine Schaltung mit EINEM Schalttransistor, der dann beide LEDs gleichzeitig ein/aus schaltet.

Nein, Die Schaltung funktioniert nicht, da damit der Transistor sperrt, Du mit einer Spannung von fast 12V ansteuern mußt. Du hast aber am Arduinoausgang nur 5V zur Verfügung.

Nimm diese Schaltung und einen NPN Transistor zB BC337/40 oder bei größeren Leistungen einen TIP120.

Grüße Uwe

@ Uwe, mit welchem Programm hast du den Schaltplan erzeugt ?

Tip: die Last kommt (fast) immer über den Kollektor

Wenn du zwei LEDs gleichzeitig ansteuern willst, schalte sie einfach in Reihe.

Allerdings sind deine 150 Ohm Vorwiderstand viel, viel zu niedrig! Der Vorwiderstand ist R = (Ub - Uf) / I
Rote LEDs haben etwa 1,6V (das hängt von der Farbe ab). Das heißt (12V - 1,6V) / 20mA = 520 Ohm
Bei zwei LEDs in Reihe fallen die 1,6V zweimal ab. Also dann (12 - 3,2V) / 20mA = 440 Ohm

Ich weiß nicht was du mit "12V LEDs" meinst. Das sind dann wahrscheinlich schon keine reinen LEDs mehr, sondern ein Modul mit eingebautem Vorwiderstand. Den kannst du dann natürlich weglassen. Ansonsten einfach normale LEDs nehmen. Die gehen auch an 5V.

Das "laut Datenblatt auch mit 12V betreiben" bezieht sich übrigens nur auf die Eingangsspannung des Netzteils. Das regelt auf 5V runter und verbrät damit 7V. Wenn du da viel Strom direkt aus dem Arduino ziehst (mehrere hundert mA), wird der Regler dabei schön heiß: P = I * U. Aber was du meinst ist mit Transistoren (oder Relais) externe Lasten mit einer höheren Spannung zu steuern. Da ist die Eingangsspannung des Ardunois irrelevant, da der Strom woanders herkommt. Das ist das normale Vorgehen wenn man Stromfresser wie Motoren ansteuert.

Serenifly:
Tip: die Last kommt (fast) immer über den Kollektor

Du must dann aber auch erklären warum.

Der erste Vorschlag von SilentHunter124 (wenn man davon absieht das er die Basen auf Masse gelegt hat) ist eine Kollektorschaltung.
Diese Zeichnet sich dadurch aus, das keine Spannungsverstärkung stattfindet, der Atmel bringt 5V an die Basis der Transistor wird nicht sauber durchschalten.
Was aber auch fast gut wäre , da wie Serenifly schon sagte die Widerstände für die LED'S viel zu klein sind.

Was man hier braucht es eine Emitterschaltung (Also die Last im Collectorkreis und der Emitter auf Masse).
Mit den passenden Vorwiderstand kann der Transistor komplett durchschalten.

Gibt genug Rechenbeispiele und Erklärungen dazu.
Ich will hier nicht Klugscheissen, aber wenn man weiß warum das so ist kapiert man das eher.

Zumindest geht mir so, wenn ich von euch C-Profis einen Tip bekomme, frage ich gerne nach dem warum :blush:

Hi,

also ich habe das ein bischen doof formuliert. Ich versuche die LEDs über JE ein Pin vom Arduino (also insgesamt 2 pins) anzusteuern.

Diese Leds sind in der Tat fertige Bauteile, die man einfach so an 12v anschließen kann. Andere Leds kann ich nicht verwenden, da die zu klein wären.

Ich habe jetzt allerdings immer noch ein paar Verständnisprobleme mit den Transistoren. Ich kann also einen Transistor mit verschiedenen Spannungen betreiben. Was muss man dabei beachten (vom Transistor her)?

Im Prinzip nur, dass der Transistor den Strom mitmacht. Bei einfachen LEDs ist das egal da es nur ein paar mA sind, aber solche Module können schon etwas Leistung haben. Nimm daher besser einen Leistungstransistor und keinen Kleinsignaltransistor. Letztere sind genug um normale LEDs und Relais zu treiben, aber viel mehr nicht. z.B. BC547C macht nur 100mA Kollektorstrom, bzw. Ic (das ist was von der Versorgungsspannung durch den Transistor gegen Masse fließt). BC337 dagegen hat schon 0.5A

Das siehst du z.B. hier bei den technischen Daten oder auch schon oben im Titel:
http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-337-40/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=4987;GROUPID=2881;artnr=BC+337-40

Wenn es noch mehr Strom sein muss, kann man dann sowas nehmen:
http://www.reichelt.de/BD-Transistoren/BD-135/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=5073;GROUPID=2882;artnr=BD+135
(wobei man da besser gleich Feldeffekt-Transistoren nimmt, u.a. da der Basisstrom eventuell zu hoch für den Prozessor wird. z.B. was von IRF. Der wird dann aber auch etwas anders beschalten -> Gate-Ableitwiderstand gegen Masse statt Basiswiderstand)

Wichtig: Es muss ein NPN Transistor sein (kein PNP). Etwas aus der BC oder BD Serie sollte zu deiner Anwendung passen. Andere Werte als Strom und Leistung sind nicht weiter wichtig wenn man Transistoren als Schalter verwendet. Außer die Gleichtromverstärkung B, aber da nimmst du einfach ungefähr das höchste was es für diese Klasse gibt (allgemein, je höher der Buchstabe nach den Zahlen, desto besser. Also BC547C > BC547B. Bei anderen ist eine Zahl hinten dran. Also BC-337-40 > BC-337-16). Der Kollektorstrom geteilt durch die Gleichstromverstärkung ist der Basisstrom - der fließt aus dem Controller in die Basis und gegen Masse. Und da liefert der Arduino nur 40mA. Den Basiswiderstand wählt man dann so dass der Transistor voll durchschaltet und der Ausgang nicht überlastet wird.

Wenn du so ein LED Modul hast, lasse den Vorwiderstand weg. Die sollten so gebaut sein dass man sie direkt an die Versorgungsspannung hängen kann. Also einfach Transistor mit Emitter gegen Masse. Last über den Kollektor und deinen Basiswiderstand. Genau wie im Bild von uwefed

Wegen dem Strom musst du halt mal ins Datenblatt schauen und sehen was die brauchen. Dann baust du das zweimal auf. Im Prinzip so wie du es gemacht hast, aber mit einer korrekten Emitterschaltung. Du kannst ja mal die Daten zu deinen LEDs schreiben (oder den Typ oder einen Link zum Datenblatt), dann kann dir jemand einen genauen Transistor nennen. Wäre wirklich gut wenn man mal wüsste was genau du da schalten willst.

Hier ist noch was dazu:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor
Am Ende sind da auch Transistor-Typen für LEDs empfohlen und es wird erklärt was die Bezeichnungen bedeuten. Du musst nicht den ganzen Artikel lesen, aber der "Auswahl" Teil sollte dir sehr helfen. Das ist alles recht gut erklärt.

Jetzt hab ich doch noch eine Frage zu einem anderen 12V Bauteil.

Es handelt sich hierbei um einen Schüttelsensor, bei dem eine rote LED leuchtet, sobald auch nur kleinste Erschütterungen wahrgenommen werden.

Ich gehe jetzt von dieser LED mit einem Kabel weg und möchte, dass ein digitaler Arduino Pin, das Signal (also LED leuchtet) registriert.

Eine Spannungsmessung ergab, dass die LED bis zu 9V unter Spannung stehen kann... Wie schließe ich das am besten an?

LED bis zu 9V unter Spannung

Was ist denn die kleinste Spannung, wenn der Sensor anspricht ?
Was siehst du, wenn er nicht anspricht?

Wenn das immer in diesem Bereich ist ( 0 = aus, > 7V = an ), reicht ein 1:1 Spannungsteiler aus zwei 10k Widerständen.

Hi,

ja 0 ist aus und 7v ist an (ist immer so). Wenn ich einen Spannungsteiler baue (sind ja glaube ich zwei Widerstände in Reihe), wie genau muss ich den Digitalen Pin dann anschließen (an den Arduino)?

Zweimal 10k teilen dir die Spannung in die Hälfte. Diese liegen dann zwischen den Widerständen an.

Siehe hier:

Erstes Bild rechts. Was du messen willst ist U2

Genauso habe ich das mal aufgebaut, allerdings versteh ich immer noch nicht wie ich das dann mit dem digital pin 7 verbinden soll...

Von dem Mittelpunkt des Spannungsteilers aus. Wo der U2 Pfeil anfängt. Das funktioniert weil der Pin nicht erst bei 5V HIGH erkennt, sondern schon niedriger. Den genauen Wert weiß ich nicht, aber sollte er nicht schon bei 3.5V schalten, musst R2 halt so weit erhöhen, dass U2 über dieser Schwelle liegt.


Unten ist GND ( gemeinsam ), oben links dein 0/7V Signal, mitte rechts an den Arduino-Pin .

Edit: (Zu langsam) :wink:

Okey, genau so habe ich es angeschlossen, jetzt zeigt mir aber eine Spannungsmessung bei U2 schon 5V an, obwohl der Sensor noch gar nicht geschaltet hat. Wenn der Sensor dann aktiv ist, sinkt die Spannung auf 0.4 V.

Öhhm... also genau falsch rum.. hää? Soll das so sein?

genau falsch rum.. hää? Soll das so sein?

Ich hätte gedacht, deine "Elektronik" beeinflusst die Messung nicht wesentlich

  1. Ob du den Arduino an der Spannungsteiler-Mitte anschliesst oder nicht, darf die Messung von U2 nicht verändern.
    ( Der Arduino - Pin darf nicht als OUTPUT definiert sein )

  2. Ob du den Spannungsteiler Eingang an deinem 0/7 V Signal anschliesst, sollte dieses Signal nicht merklich verändern.
    ( 10+10k sollte ein deutlich höherer Widerstand als deine LED mit Vorwiderstand sein )

Sicher das durch die Belastung kommt? Die LED wird doch wahrscheinlich durch eine Emitterschaltung betrieben. Dadurch haben wir eine Invertierung. Geht die Spannung dann hoch, wenn der Sensor dran ist aber nicht aulöst und die LED aus ist? Das wäre korrekt. Wo nimmst du eigentlich deine Eingangsspannung genau her? An der Kathode der LED? Die hängt eventuell am Kollektor was ideal wäre. Dann messen wir nur Uce gegen Masse (bis minimal genaugenommen Uce(sat)) ohne dass da Spannung der LED und des Vorwiderstands eine Rolle spielen.

Wenn du woanders weg gehst fallen da halt noch andere Spannungen ab, aber wenn der Ausgang invertiert zwischen 0.4 und 5V toggelt ist das normal.