Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor soll bei betätigtem Öffner durchschalten

@ epsilon (Gast)

>ich habe als bereits vorhandene Schaltung eine LED in Reihe mit einem
>Öffner (strichpunktiertes Kästchen)

Da fehlt der Vorwiderstand der LED!

> und kann diese Schaltung auch nicht
>verändern. Jetzt möchte ich das Ganze so erweitern, dass ein Relais
>anzieht, sobald der Öffner betätigt wird.

>Wird diese Schaltung so funktionieren,

Jain.

>oder habe ich da irgendwo einen Denkfehler drin?

Das Problem ist, das bei geschlossenem Schalter über der Diode auch 
~0,7V abfallen. Das ist praktisch soviel, wie die Basis-Emitter Diode 
des Transistors und er wird auch halb durchsteuern.

Lösung. Schalte noch eine Diode zur Basis des Transistors in Reihe. Oder 
nutze eine Schottkydiode, die hat weniger Flußspannung als eine 
Tansistor.

Es ginge auch, dieselbe Diode wie zwischen Basis des Transistors und dem 
Schalter von seinem Emitter nach Masse zu schalten (sofern der Strom 
durch das Relais die Diode nicht zerstört). Selbiges geht auch, wenn 
eine Schottky-Diode eingesetzt wird.

Vorteil wäre, dass der Transistor komplett sperren würde.

Und eine Freilaufdiode fehlt, eine Diode parallel zum Relais, die vom 
Transistor in Richtung 12V leitet!

Sonst himmelt es wohl den Transistor.

Im Prinzip alles richtig.

Bei geschlossenem Schalter liegen aber an der Basis etwa 0,7 V, die 
könnten den Transistor ein Bischen aufsteuern, zur Kompensation zwischen 
Emitter und 0V noch eine Diode einfügen, dann bleibt der Transistor aus.
Oder einen Darlington verwenden, da sind 2 Basis-Emitterdioden in Reihe, 
was den selben Effekt hat.
Zur Sicherheit noch einen 10-kOhm-Widerstand zwischen Basis und 0V.

Gruß   -   Werner

Edit: Andere waren schneller...

Ich habe mal aufgemalt, was so das Ergebnis der Beiträge sein müsste. 
Bei Fehlern bitte korrigieren.

Wenn die Diode vor der Basis ist, dann gibt es das Problem, dass kein 
0,7V Spannungsabfall an der Diode auftritt, da der Basisstrom klein ist.

Sitzt die Diode unten zwischen Emitter und Masse, würde ein kleiner sich 
durch den Basisstrom ergebender Strom von Collector nach Emitter zu 
einem Drosseln des Basisstromes führen und den Transistor in Richtung 
gesperrt bringen.

@ epsilon (Gast)

>Also wenn ich das richtig verstanden habe müsste meine Schaltung dann so
>wie im Anhang aussehen oder?

Ja.

>Frage nach der Auswahl des Transistors und der Dioden.

Jeder 0815 Transistor und jede 0815 Diode.

> So wie ich das
>verstanden habe, bräuchte ich hier auf jeden Fall einen npn-Transistor.
>Die Relaisspule hat eine Stromaufnahme von ca. 130mA.

BC337 + 1N4148

>Braucht es da schon "Leistungs"-Transistoren und Dioden?

Nein ;-)

@ epsilon (Gast)

>Eine kleine Verständnisfrage zur Platzierung der Dioden:
>Ist es nun egal ob ich die Diode vor der Basis oder nach dem Emitter
>einsetze oder ist eine der beiden Möglichkeiten zu bevorzugen?

An der Basis ist besser, denn dann fließt nur der deutlich kleinere 
Basisstrom durch die Diode.

Hier hat Falk leider unrecht. In einer einfachen Simulation zeigt sich, 
dass die Diode zwischen Emitter und Masse zu "nur" 340nA Strom führt. 
Ist die Diode vor der Basis, sind es "nur" 11uA.

Also energiebilanztechnisch ist vor der Basis besser, da dann bei 
eingeschalteten Relais keine Leistung über der Diode verschwindet.

Der Transistor sperrt aber sicher(er), wenn die Diode unten zwischen 
Emitter und Masse sitzt.

@ Felix Adam (Firma: SOMTRONIK) (madifaxle)

>Hier hat Falk leider unrecht.

Wirklich?

> In einer einfachen Simulation zeigt sich,
>dass die Diode zwischen Emitter und Masse zu "nur" 340nA Strom führt.

Bitte?

>Ist die Diode vor der Basis, sind es "nur" 11uA.

Wir reden vom Fall, wenn der Transistor durchschaltet!

Hättest du meine letzten beiden Beiträge gelesen, hättest du die 
Richtigstellung gefunden.

Hauptsache erstmal meckern oder was?

@Felix Adam (Firma: SOMTRONIK) (madifaxle)

>Hättest du meine letzten beiden Beiträge gelesen, hättest du die
>Richtigstellung gefunden.

Dazu hätte ich in VOR dem Absenden sehen müssen. Das habe ich aber 
nicht, weil er zu dem Zeitpunkt für mich noch nicht sichtbar war.

@Falk

okay, sehe ich ein. Passiert mir auch, Entschuldige.



Ich habe noch eine Idee, die vielleicht noch etwas besser ist:
nimm drei Widerstände in Reihe wie im Bild zu sehen. Vorteil ist:
Punkt A sinkt im Potential auf ca. 0,2V, womit der Transistor auch 
sicher sperrt, weil über den 2k2 und 1k nur 0,7V anliegen, wenn der 
Schalter geschlossen ist. Es bräuchte dann keine Diode vor der Basis 
oder zwishcen Emitter und Masse.

Die Dimensionierung ist noch so eine Sache. Hier gehen bei geschlossenem 
Schalter nun etwa 1,5mA verloren :-(.

@ Felix Adam (Firma: SOMTRONIK) (madifaxle)

>Ich habe noch eine Idee, die vielleicht noch etwas besser ist:
>nimm drei Widerstände in Reihe wie im Bild zu sehen. Vorteil ist:
>Punkt A sinkt im Potential auf ca. 0,2V, womit der Transistor auch
>sicher sperrt, weil über den 2k2 und 1k nur 0,7V anliegen, wenn der
>Schalter geschlossen ist. Es bräuchte dann keine Diode vor der Basis
>oder zwishcen Emitter und Masse.

Kann man machen.

>Die Dimensionierung ist noch so eine Sache. Hier gehen bei geschlossenem
>Schalter nun etwa 1,5mA verloren :-(.

Ja und? Wieviel zieht die LED? Wenn du unbedingt Strom sparen 
willst/musst, nimm einen MOSFET. Den kannst du 100fach hochohmiger 
ansteuern. Und es reicht die einfache Diode und der Pull-Up.

Deine Lösung (Bild) von

29.11.2015 16:44

ist vermutlich mit die beste. Die Dimensionierung der drei 
Vorwiderstände in meiner Idee ist aufgrund der Stromverstärkung des 
Transistors etwas blöde zu machen.

Als Vorwiderstand sollten bei deiner Lösung 10k.. 15k gut funktionieren.
Allerdings fließen trotzdem ca. 1mA durch den Schalter, wenn dieser 
geschlossen ist. Die Lösung ist also nicht auf Stromverbrauch optimiert.
zum lernen aber gut geeignet.

@ epsilon (Gast)

>Basis? Also einstellige mA-Verluste stellen jetzt eigentlich kein
>Problem dar da das ganze fürs Auto ist. Wegen ein paar wenigen mA sollte
>die Batterie nicht schlapp machen ;)

Doch. Denn der Taster wird die meiste Zeit wahrscheinlich NICHT gedrückt 
sein, oder? Wenn die Spannung an der Schaltung nur anliegt, wenn die 
Zündung eingeschaltet ist, geht das. Wenn die Spannung immer anliegt, 
entlädst du dauerhaft die Batterie, wenn dein Auto mal ein paar Tage 
oder Wochen rumsteht.

Hallo epsilon,


die Auswirkungen einzelner Bauteile auf die Gesamtschaltung sind bereits 
hier etwas umfangreicher, als dass sich das einem "Anfänger" gut 
erklären lassen würde.
Als Beispiel meine Lösung mit den drei Widerständen: der Transistor 
würde sicher sperren, der obere Widerstand müsste aber recht klein 
werden, wodurch der Strombedarf nach oben geht. Dann bringt das gute 
Sperren des Transistors nichts.
Der 10k von der Basis nach Masse würde den Transistor auch besser 
sperren lassen, der Widerstand oben müsste dann aber ebenfalls etwas 
kleiner Werden -> ergo mehr Strombedarf.

Da du die Schaltung im Auto benutzen willst, würde ich den Vorschlag von 
Falk in Betracht ziehen und einen Mosfet benutzen. Hier lässt sich der 
Stromverbrauch nochmal deutlich reduzieren. Gerade beim Auto mögen 
wenige mA zwar nicht ins Gewicht fallen, aber lasse den Wagen mal drei 
Wochen stehen. Vielleicht sind die mA dann das Zünglein an der Waage...

Dazu nimm die Schaltung von  29.11.2015 16:44  , entferne die Diode zur 
Basis und ersetze den Transistor durch z. B. einen IRF 510 von Reichelt. 
Kostet 40 Cent. Dann noch den Widerstand oben durch 100k ersetzen und es 
sollte sicher sein.

@ epsilon:

Der Widerstand zwischen Basis und 0V sorgt für eindeutige Verhältnisse 
beim Einschalten der Versorgungsspannung.

Gruß   -   Werner

Wird die Schaltung denn dauerhaft versorgt, auch wenn der Schlüssel 
abgezogen ist? Dann nutze den Mosfet, sonst geht das auch mit der 
Transistorschaltung.

Wenn die LED sowieso vermutlich paar mA braucht, kommt es auf das eine 
mA für die Transistoransteuerung wohl auch nicht mehr an.

>Da du die Schaltung im Auto benutzen willst, würde ich den Vorschlag von
>Falk in Betracht ziehen und einen Mosfet benutzen. Hier lässt sich der
>Stromverbrauch nochmal deutlich reduzieren. Gerade beim Auto mögen
>wenige mA zwar nicht ins Gewicht fallen, aber lasse den Wagen mal drei
>Wochen stehen. Vielleicht sind die mA dann das Zünglein an der Waage...

>Dazu nimm die Schaltung von  29.11.2015 16:44  , entferne die Diode zur
>Basis und ersetze den Transistor durch z. B. einen IRF 510 von Reichelt.
>Kostet 40 Cent. Dann noch den Widerstand oben durch 100k ersetzen und es
>sollte sicher sein.

Bei einem Mosfet brauchste eigentlich die ganze D+R-Beschaltung gar 
nicht mehr. Also auch die D zum Schalter nicht mehr (denn bei einem 
Masfet gibt's keinen "Basis"strom, den man abblocken müsste), und 
eigentlich auch kein Pullup-R mehr (die LED+Rv ist ja eigentlich schon 
unser Pullup, wenn auch etwas verlustbehaftet bezüglich der Spannung). 
Da aber die LED bei unterbrochenem Schalter (also kein Strom) quasi 
hochohmig wird, könnte sich das Gate durch irgendwelche statische 
Effekte sogar über 12V aufladen, weil kein Ableit-R mehr wirkt. Insofern 
wäre ein (rel. hochohmiger) Pullup sinnvoll (vielleicht 100k oder 1M), 
einfach nur um statische Aufladungen des Gates zu verhindern, bzw. das 
Gate rel. sicher auf 12V halten zu können (wenn Schalter unterbrochen).