Verständnissfrage Ansteuerung

Hallo zusammen,

ich möchte gerne eine Last von 12 V und ges. 100mA vom Ausgang entkoppelt schalten.
(siehe Skizzen im Anhang)

Vom prinziep her würde ich gerne über die + Leitung die diversen LED´s und das entfernte Relay ansteuern.
(Variation A)

Frage 1: ist es dem NPN Transistor egal ist ob er in der Basis - Emitterstrecke den Wiederstand der “Verbraucher” hat oder nicht ?
Sprich muss ich die Schaltung so aufbauen wie unter Variation B (das habe ich mal als alternativplan skizziert) ?

Frage 2: Wenn ich es richtig verstehe ist der BC548 lt. Datenblatt für 100mA ausgelegt. Ich habe aber im Hinterkopf das man Transistoren so bemessen sollte das auf Dauer nur die Hälfte der Angegeben Stromstärke verwendet werden sollte. Sprich ich sollte einen BC ??? mit 200mA verwenden ? WEnn das so ist, fällt jemandem spontan ein BC typ dazu ein befor ich mich jetzt durch zig datensheeds einzeln kämpfe ? (Basiswiederstand berechne ich hinterher noch und die 1K dienen hier erstmal als Platzhalter)

Frage 3: Ist es empfehlenswert z.B. ausgangsseitig auch eine Art (pull Up) Wiederstand ein zu bauen, der den BC in jedem fall gegen Masse zieht ? Oder wäre das sogar noch besser zwischen Basisund Masse des Transistors ? Ich frage deshalb weil ich
trotz ausgeschalteter Diode im opto immer noch eine kleine spannung von 300 mV emitterseitig messe. Klar ein MOC3021 o.ä. wäre vieleicht geeigneter, ich habe aber noch 200 Stück von den PC123 Optos und möchte die Schaltung für insges. 64 Kanäle bauen.

Für Hilfe bin ich dankbar.

Tom

1.pdf (413 KB)

Hallo,

ich würde nun nicht dauerhaft das mögliche Maximum nutzen. Nimm einen BC337. Ic max 500mA. Nimm den Typ BC337-40, hat die höchste die Stomverstärkung.

Variante A: grundsätzlich funktioniert das . Die Spannung an der Basis vom Transistor muß nur hoch genug sein für alles was im Emitterstrang versorgt werden muß.

In Variante B müssen an der Basis nur die berühmten 0,7V anliegen damit er durchschaltet. Basis-Emitter ist ja quasi eine Diode.

In der Variante A müssen das zu den 0,7V noch die benötigte Ub vom Optokoppler sein.

Wenn man die Wahl hat nimmt man eigentlich immer Variante B. Dann kann man in Deinem Fall, ob man in Deinem Fall den ersten Optokoppler an 5V oder an 12V ranhängt. Bei längeren Strecken zwischen µC Pin und Transistorbasis kann man noch einen PullDown zwischen Basis und Masse legen. Ein Berechungsbsp. gibts hier: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=242411.0 Seite 1 ganz unten.

Normalerweise nimmt man NPN Transistoren da diese zwischen Last und Masse geschaltet werden.

Bei Deinen Schaltbildern geht nicht hervor ob die Masse der 5V Versorgung mit der Masse der 12V Versorgung zusammengeschaltet sind. Wenn sie nicht zusammengeschaltet sind hat ein Optokoppler sinn. Wenn sie zusammengeschaltet sind ist der Optokoppler sinnlos. Da lannst Du die Basis des Schalttransistores der Last auch direckt vom Arduino über einen Basiswiderstand ansteuern. Falls Du mehrere Lasten Ansteuern willst Kannst Dua uch einen ULN2003/2803 (für einen Strom von 150mA je Kanal bei allen Kanälen aktiv) oder einen ULN2068 für 500mA pro Kanal. 1) NPN Transistor: Die Last muß am Collektor angeschlossen sein da in die Basis nur ein Strom fließt wenn an der Basis eine Spannung von mindestens 0,7V höher als am Emittor anliegt und somit durchsteuert. Bei einer Last zwischen Masse und Emitttor ist das Emittorpotential nicht konstant und damit auch nicht die Notwendige Basisspannung. Die Last gehört immer ( NPN und PNP Transistor) zwischen Collektor und Masse bzw bei PNP der +Versorgung. 2) BC337/40 3) Transistoren werden mit Strom gesteuert nicht mit Spannung. Die Spannung die Du mit einem hochohmigen Digitalmeßgerät (Eingangswiderstand über 10MOhm) sind Leckströme die nicht ausreichen um einen Transistor als Schalter verwendet zu schalten.

Grüße Uwe

Normalerweise nimmt man NPN Transistoren da diese zwischen Last und Masse geschaltet werden.

  1. NPN Transistor: Die Last muß am Collektor angeschlossen sein da in die Basis nur ein Strom fließt wenn an der Basis eine Spannung von mindestens 0,7V höher als am Emittor anliegt und somit durchsteuert. Bei einer Last zwischen Masse und Emitttor ist das Emittorpotential nicht konstant und damit auch nicht die Notwendige Basisspannung.
    Die Last gehört immer ( NPN und PNP Transistor) zwischen Collektor und Masse bzw bei PNP der +Versorgung.

Hallo,

dazu muß ich korrigierend eingreifen. :wink:
Die Last muß nicht zwangsweise zwischen Ub und Kollektor. Es macht nur in 99,9% der Fälle keinen Sinn. Solange die Spannung an der Basis größer gleich der Summe aus notwendige Spannung für die Last + 0,7V für die Transistor BE Strecke beträgt, solange funktioniert auch diese Art Beschaltung. Da heißt, bei 5V an der Basis bekommt der Verbraucher am Emitter maximal 4,3V zur Verfügung, egal welche Spannung am Kollektor anliegt.

Hallo Uwe und Doc_Arduino,

Ihr beiden seid echt spitze !

Ich habe den ULN2803 bekommen. Perfekt ! Für ca. 1 € das Stück die ideale Ergänzung.
Bei dem Preis nutz ich den gleich mit für die Eingangsseitiege Befeuerung der Optos. Pro Kanal benötiege ich zum schalten kaum 1mA. Damit ist dann auch gleich mein Problem gelöst wenn ich die je 16 Kanäle am MCP23017 (max.(125) 110 mA) nutzen möchte.

Anbei der Aufbau wie ich Ihn mir nun vorstelle.

Das Datenblatt liefert mir keine Infos darüber welchen Verstärkungsfaktor (HFE) die 2 eingebauten Darlington Transistoren haben.
Somit stand ich etwas auf dem Schlauch meine Berechnungen (wie gelernt) durch zu führen.
Jedoch steht im Datenblatt das bereits ein 2,7 K Ohm Basiswiderstand mit verbaut ist der den Betrieb an 5V ermöglicht.
Über 3 Satz habe ich folgende Rechnung angestellt 2,7/5*12=6,48Kges. 6,48-2,7=3,78 K → 3,9 KOhm Vorwiederstand an 12 V
bzw 7,8 K Ohm an 24 V.

Sind meine Überlegungen bezüglich des Basiswiderstandes richtig ?
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf ULN2803

Die Masse der 5V und 12V Leitung sind nicht verbunden. Beide Spannungen erhalten je ein separates Netzteil.
Somit sollte der PC123 Opto seine Berechtiegung haben.
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/Sharp/mXrwuqw.pdf PC123

Als Dioden verwende ich 1N4148. Laut Datenblatt (IF continuous forward current ? 200 mA). Sorry da bin ich noch nicht
ganz im Thema aber das dürfte doch der für mich relevante Wert sein.
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/15021/PHILIPS/1N4148.html 1N4148

Damit sollte ich doch problemlos hin kommen was meine beiden ULN´s angeht und auch was den (Flash back Spike) des 40mA Relais anbelangt.

Wären von eurer Seite noch andere Dinge Empfehlenswert ? (Saubere Spannungsversorgung ist gegeben) Das ganze soll dauerhaft in Betrieb sein für die nächsten Jahre (Haussteuerung) , deshalb bin ich so kritisch.

Schöne Grüße,
Tom

k-VAriation C.jpg

Du brauchst keine zusätzlichen Vorwiderstände für das Transistor Array.

Was willst du mit den Dioden? Das ist völlig sinnlos. Die Treiber haben schon eingebaute Freilaufdioden. Pin 10 kommt direkt auf die Betriebsspannung der Last. Da bei den NPN Arrays da die Kathoden der Dioden liegen.

Und an den Optokoppeler-Transistor kommen eher 5V. Wobei das wahrscheinlich so oder so geht.

Siehe auch z.B. hier: http://robotera.wordpress.com/2012/02/08/controlul-motoarelor-pas-cu-pas-cu-arduino/ Da wird was ähnliches gemacht. Da sind aber wesentlich bessere Optokoppler drin. Deshalb reichen da höhere Widerstände. Wobei er auch schreibt, dass man die anpassen muss.

Na ja die 10k wirken als Pullups im ersten Array. Der Widerstand vor dem 2ten sind die Basiswiderstände weil ich das Array mit 12v / ggf. 24v ansteuere. ( lt. Datenblatt ist dort von 5v die Rede ) (macht der Kollege aus dem Link überigends auch mit den 5v). Oder denke ich da einfach verkehrt ?

Die dioden an 10 sind dafür gedacht das im Falle eines Kurzschlusses mir nur die 8 Kanäle des arrays flöten gehen es aber kein Kurzschluss im Rest der Schaltung gibt - 17 weitere arrays. Ob ich die extra Diode vor dem Relay brauche ist mir auch nicht klar. Verbrennt nicht theoretisch die LED den Backpulse der Spule beim Abfallen ?

Was hast Du gegen meine "netten" PC123 optos ? Taugen die nix ?

Gruß Tom

Oh jeh, ich verzweifele noch, hab den halben Nachmittag Schaltungen zum uln2308 angeschaut und jeder macht's anders ...

keine Sorge, das ist nicht schwer :-)

wichtig ist nur zu verstehen, dass der ULN ein invertierender Verstärker ist. HIGH am Eingang ist also LOW am Ausgang und umgekehrt. Das ist natürlich beim Einschalten blöd, da der ULN sofort durchschaltet, wenn er noch nicht mit einem HIGH Signal am Eingang versorgt wird.

Soweit klar? Also müssen wir was finden, dass dieser Invertierung entgegen wirkt. Da hilft die Mathematik: Minus x Minus gibt in dem Fall Plus. Heißt wir müssen das Signal, bevor es zum ULN kommt nochmal invertieren. Zum Glück verwendest Du bereits einen Optokoppler. Den können wir uns dafür zu nutze machen, indem wir ihn in Inverter-Schaltung betreiben. Wie das geht, findest Du hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler (unter Beschaltung das rechte Bild)

Du musst also nur die Beschaltung des Optokopplers ändern. Der Emitter wird mit GND verbunden. An den Collector kommt ein 10k Pullup Widerstand und der Eingang des ULN wird dann zusätzlich mit dem Collector verbunden (der kommt also da dran, wo im Bild U_AUS steht). Fertig ist die Laube :-)

@mgcss Jetzt verstehe ich Dich nicht ganz.

Die Last des ULN2803 muß zwischen Ausgang und + Versorgung geschaltet wrden ( geht nicht anders weil der Ausgang ein NPN Transistor gegen Masse ist). Wenn am eingang HIGH ist dann ist der Ausgang leitend und die Last bekommt Strom. Also NICHT invertierend.

Grüße Uwe

Aha, also entspricht die Ansteuerung dem Bild 2 wenn ich das richtig verstehe.

@UWE: da muss ich widersprechen. Der ULN invertiert! Da bin ich das erste mal auch reingefallen :-). Das sieht man auch schön im Datenblatt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf

Das “locig diagram” auf Seite zwei deutet bereits darauf hin, noch deutlicher wird es aber, wenn man sich die Diagramme auf Seite 5 und 6 ansieht. Wie gesagt: ich bin da auch beim erstenmal darüber gestolpert … und hab dann 10 Platinen verschrotten dürfen :slight_smile:

Seitdem mache ich immer brav Testaufbauten, bevor ich mich ans Platinen-Layout setze :slight_smile:

Das ist Ansichtssache. Es kommt darauf an ob du da mit Spannung oder Strom denkst. Wenn man "High -> Strom fließt" denkt ist es nicht-invertiert ;) Und das ist ist durchaus normal, da Open Collector.

Es ist Ansichtssache. Wenn man HIGH am Eingang mit "LAST EINGESCHALTET" vergleicht, dann ist es nicht invertiert. Grüße Uwe