NPN Transistor Basiswiderstand berechnen

  • Hallo,


    ich möchte den Boost-Knopf eines elekt. Heizkörperthermostats schalten. Dazu nutze ich einen NPN Transistor den ich zwischen Pluspol des Tasters und GND des Thermostats gelötet habe. Steuerspannung kommt vom GPIO des Pi. hFE sind laut Multimeter 340. Nun fehlt noch der Basiswiderstand. Die Berechnung hab ich hierher: http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand


    Errechnet habe ich Rb = 152 kOhm (siehe Grafik).


    [Blocked Image: http://i.imgur.com/xBT61JU.png]


    Habe ich richtig gerechnet?



    Danke

    Edited once, last by flok ().

  • Zur Berechnung kann ich nix sagen - allerdings kommt mir die Schaltung komisch vor... So wie ich das sehe wird der Transistor einen Kurzschluss verursachen sobald dieser schaltet: GND mit VCC verbinden.. Bist du Sicher dass das so richtig ist? :-/

  • Als ideale Berechnung: OK
    Aber:
    Üblicherweise wird die Transistorschaltung so erweitert, dass zwischen Emitter und GND noch ein niederohmiger Widerstand eingefügt wird, um eine etwas flachere Einstellkurve für eine Stromregelung zu bekommen.
    Wird direkt angeschlossen (so wie in der Schaltung gezeigt), ist der Strom direkt von der Spannung des Basis Emitter Widerstandes abhängig, wobeii diese Spannung stark temperaturabhängig sit. Dies führt zu einer starken temperaturabhängigkeit der Stromverstärkung.
    (End of OBERLEHRERMODUS)
    @Meigraf
    Bei diesem Basisstrom stellt sich ein Kollektorstrom von 6 mA ein. Damit gibt's keinen Kurzschluss, sondern es werden 6 mA * 3,3V an Leistung über den Transistor an Leistung verbraten. Hällt der Transistor lässig aus, aber ob der Trheadstarter das so habe will kann ich nicht beurteilen.
    EDIT:
    UPPS: habe gerade die Schaltung nochmal intensiver angesehen:
    Die Betriebsspannung (3V) ist niedriger als die Basisspannung - ob das gutgeht?
    Für das Vorhaben ist evtl ein FET Transistor wesentlich besser geeignet.
    Für den Threadstarter: Es gibt im Netz einige Simulationsprogramme, die können Dir das Verhalten von Transistoren ect. recht gut vor Augen führern, ohne dass Du gleich die ganze Schaltungstechnik durchkauen musst.
    Generell ist aber zu bedenken, dass ein bipolarer Transistor (pnp oder npn) ein regelbarer Stromverstärker ist, ein FET ein spannungsabhängiger Transistor. Damit ergeben sich ganz unterschiedliche Schaltungskonzepte und Anwendungsgebiete.

    Edited once, last by hajos118 ().

  • In Wirklichkeit ist dazwischen noch der Mikrocontroller, der das Thermostat regelt. In der Praxis funktioniert die Schaltung bereits, wenn ich die beiden Enden verbinde -> simuliert Schalterschluss. Nun frage ich mich nur welchen Widerstand ich benötige, um weder Transistor noch Thermostat Schaden zuzufügen.



    >Hällt der Transistor lässig aus, aber ob der Trheadstarter das so habe will kann ich nicht beurteilen.


    Der Threadstarter hat leider kaum Ahnung von Elektronik und versucht sich gerade Learning by Doing die Grundlagen der 9ten Klasse Physik wieder beizubringen. Ich hab den Thread gestartet, weil ich den Versuchsaufbau schon mit Rb = 2k2 getestet habe. Dabei hat nach einigen Schaltvorgängen das Thermostat nicht mehr reagiert. Daher vermute ich, dass der Transistor beim ersten Versuch den Geist aufgegeben hat.


    > sondern es werden 6 mA * 3,3V an Leistung über den Transistor an Leistung verbraten.
    Heißt das, die Leistung geht in Wärme auf?
    Automatisch zusammengefügt:
    [hr]
    >Für das Vorhaben ist evtl ein FET Transistor wesentlich besser geeignet.


    Ich strahle gerade, weil ich soeben wieder was gelernt habe. :) Danke für den Hinweis.! Beim ersten flüchtigen Lesen des Wiki-Artikels scheint das hier tatsächlich die bessere Alternative zu sein. 7


    >Für den Threadstarter: Es gibt im Netz einige Simulationsprogramme, die können Dir das Verhalten von Transistoren ect. recht gut vor Augen führern, ohne dass Du gleich die ganze Schaltungstechnik durchkauen musst.
    >Generell ist aber zu bedenken, dass ein bipolarer Transistor (pnp oder npn) ein regelbarer Stromverstärker ist, ein FET ein spannungsabhängiger Transistor. Damit ergeben sich ganz unterschiedliche Schaltungskonzepte und Anwendungsgebiete.


    Auch hier vielen Dank. Ich werd mich gleich auf die Suche begeben. In jedem Fall besser als den Pi zu verbraten.

    Edited once, last by flok ().

  • Du möchtest den Transistor als Schalter benutzen. Nun hast Du richtig berechnet, dass sofern der GPIO high liefert, über CE bei 3V 6mA fließen. Die CE Strecke hat also einen Widerstand von R = U / I = 3V / 0,006A = 500 Ohm. Der Schalter den Du überbrückst hat aber 0 Ohm wenn er geschlossen ist. Das bedeutet, Du musst den Transistor gesättigt betreiben, so dass die CE Strecke nahezu 0 Ohm hat. Deswegen auch die Frage mit dem Kurzschluss, die du richtig beantwortet hast. Du musst nun prüfen, wie hoch der Strom ist, der durch den Schalter fließen würde, also anstelle des Schalters einfach ein Amperemeter anschließen und schauen wieviel Strom fließt. Dadurch, das noch was zwischen Schalter und Vcc liegt (irgendeine Strecke eines Schaltkreises des MC) wird kein Kurzschluss verursacht. Ist der Strom größer als der Transistor verträgt (100mA gem. Datenblatt) ist der Transistor nicht der richtige. Ich glaube aber da ein MC angesteuert wird, wirst Du nur wenige mA messen. Nimm einen 1k6 an die Basis, dann fließen ca. 2mA durch den GPIO, der Transistor ist voll geöffnet und fungiert als Schalter.

  • > Du musst nun prüfen, wie hoch der Strom ist, der durch den Schalter fließen würde, also anstelle des Schalters einfach ein Amperemeter anschließen und schauen wieviel Strom fließt.


    Vielen Dank für deine Antwort. Gemessen hab ich da 6mA.

  • Alles klar, das bedeutet, wenn der Transistor voll durchgeschaltet ist und gegen GND geht, fließen auch nur 6mA. Das verträgt der Transistor ohne Probleme. In Deiner von der Mathematik her richtigen Berechnung ist ein kleiner Denkfehler. Der Strom den Du schalten möchtest ist ja schon auf 6mA begrenzt. Also hängt da irgendwo ein Widerstand (nicht wirklich, eher eine ganze Schaltung) von 5V / 6mA = 833 Ohm dazwischen. Würdest Du dieser Strecke noch einen Widerstand von 500 Ohm (die berechnete CE-Strecke mit 6mA) in Reihe schalten passt das alles nicht mehr. Also Kurzschluss zwischen CE ist Ok (Oh, das reimt sich :bravo2: )

  • Moin,
    bei soviel geballtem Fachwissen mische ich mich ungerne ein, aber...


    Fehlt da nicht irgendwie der gemeinsame Massebezug. Sprich muss man nicht Masse Thermostat<-> Rpi verbinden??


    Nix für ungut!!!


    Bernd

    Ich habe KEINE Ahnung und davon GANZ VIEL!!
    Bei einer Lösung freue ich mich über ein ":thumbup:"

    Vielleicht trifft man sich in der RPi-Plauderecke.

  • Hallo Bernd,


    pssst: Besser wäre das...


    Zumindest ist eine gemeinsame Masse (nicht nur) meiner Erfahrung nach immer der Unterschied zwischen "Funktioniert immer!" und "Hm ... komischer Effekt, versteh ich nicht - was passiert hier?"



    Beste Grüße


    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    • Icon-Tutorials (IDE: Geany) - GPIO-Library - µController-Programmierung in Icon! - ser. Devices - kein Support per PM / Konversation

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

  • mal ehrlich, liest niemand mehr hier?


    Wie oft habe ich das hier vorgerechnet?
    Muss man das für jeden User wiederholen?



    Für den Schaltbetrieb gilt Uce sat und damit 3-5 x I Basis!


    LG jar und schöne Feiertage.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Edited once, last by jar ().

  • > Na da von gehen wir doch wohl aus.
    Leider nein. Im Zweifel lieber von minimalem Wissen ausgehen. :blush:


    > Fehlt da nicht irgendwie der gemeinsame Massebezug. Sprich muss man nicht Masse Thermostat<-> Rpi verbinden??
    OK. D.h. ich verbinde wie hier dargestellt den Minuspol der Thermostatbatterie mit einem 0V Pin des Pi?
    [Blocked Image: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/schalt/02043022.gif]



    > Wie oft habe ich das hier vorgerechnet? Muss man das für jeden User wiederholen?
    Meistens leider ja. Ich denke die meisten User geben sich alle Mühe, das nötige Wissen vorher selbst anzueignen. Besonders weil jeder User weiß, welcher Ärger blüht, wenn man eine 1000 Mal beantwortete Standardfrage stellt. Frei nach deinem Signaturmotto "lasst die PIs am Leben !" frag ich aber lieber nochmal im Grundlagen-Forum nach, bevor ich meinen Pi in Elektroschrott verwandle. :) Deswegen vielen Dank für deine Hilfe!


    > 3-5 x I Basis
    Kannst du mir das bitte nochmal für einen Anfänger formulieren? Was sind die '3-5'?



    Grundsätzlich nehm als Hausaufgabe mit, die beiden Massen zu verbinden und vor die Basis einen 1k6 zu schalten. Wer mich jetzt sehenden Auges ins Verderben löten lässt, muss mit seinem Gewissen vereinbaren, dass über die Feiertage ein Pi und/ oder ein Thermostat sterben werden. :)




    Vielen Dank!

    Edited once, last by flok ().


  • > Na da von gehen wir doch wohl aus.
    Leider nein. Im Zweifel lieber von minimalem Wissen ausgehen. :blush:


    Ja, aber Du hättest wenn was nicht klappt bestimmt nochmal nachgefragt.


    Rc bleibt weg und dann kommt an den Gnubbel wo C steht, das Kabel ran, was irgendwo zum MC geht. Sollte so klappen. Mit 1k6 bist Du ganz dicke in der Sättigung. Eigentlich benötigst Du den Transistor nur, um den GPIO zu schützen, denn der GPIO kann auch die 6mA ab, die da fließen. Aber da wird auch jar zustimmen, es ist immer besser, den GPIO mit irgendwas (Transistor, Optokoppler) von der eigentlichen Schaltung zu trennen. Das muss nicht unbedingt galvanisch sein, manchmal reicht auch genau so ein Transistor. Man weiß manchmal ebend doch nicht genau, ob da in jedem Fall nur 3V anliegen.


  • > 3-5 x I Basis
    Kannst du mir das bitte nochmal für einen Anfänger formulieren? Was sind die '3-5'?


    also der PI gibt high 3,3V aus und am Transistor soll 0,7V landen muss also am Basiswiderstand wieviel abfallen?


    Der Transistor hat ein Hfe oder ß von 100 der Collectorstrom ist 100mA wie hoch ist der Basistrom?


    Nun rechnen wir Ib = Ic / 100 ->


    Rbasis = U am Rbasis / I basis


    und damit der Transistor sicher in die Sättigung fährt soll der I basis 3-5 x größer sein oder der Basiswiderstand eben 1/3 bis 1/5


    LG jar

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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Edited once, last by jar ().


  • Oder exdimensional noch kleiner, z. B. 1k6


    ich rechne das trotzdem immer, so pauschale Aussagen passen selten, 1,6k für welche Verstärkung? für welchen Transistor, bedenke Darlington wollen mehr, für welchen Ic.


    Also besser rechnen.


    Was passt, wenn man den kleinsten Hfe / ß zur Rechnung nimmt und Transistoren oft besser sind dann ist der Ib oft ausreichend größer wenn man 3-5x dimensioniert.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • ich rechne das trotzdem immer, so pauschale Aussagen passen selten, 1,6k für welche Verstärkung? für welchen Transistor, bedenke Darlington wollen mehr, für welchen Ic.


    Also besser rechnen.


    Was passt, wenn man den kleinsten Hfe / ß zur Rechnung nimmt und Transistoren oft besser sind dann ist der Ib oft ausreichend größer wenn man 3-5x dimensioniert.


    Boheaeeh das versteht keiner. Hier sind Anfänger oder wie neuerdings genannt newbees (oder wie auch immer) am Werk! Hauptsache es leuchtet!


  • Boheaeeh das versteht keiner. Hier sind Anfänger oder wie neuerdings genannt newbees (oder wie auch immer) am Werk! Hauptsache es leuchtet!


    tja und deswegen sterben PIs, also lernen oder zahlen. So schwierig ist das ja nicht und einige haben hier schon gelernt und ich kann es jedem nur empfehlen, Lernverweigerer unterstütze ich aber nicht.

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  • So ganz nebenbei:
    Hat sich schon mal jemand überlegt, dass bei Ansteuerung mit High = 3V am Collektor nahezu eine Spannung am Massepunkt ansteht?
    ... nur so zur Verwirrung .... ;)