Transistorverstärkung

[theodrin]

Hallo!

Mein Problem betrifft die Transistorschalttechnik. Ich hab einen Schmitt-Trigger gebaut und will nun damit einen Lüfter steuern. Aber der Lüfter hat 12V und ein High (mit 5V) aus dem Schmitt-Trigger reicht ja nicht aus. Seltsamerweise bekomm ich aber bei einem High aus dem Schmitt-Trigger (übrigens selbst gebaut) nur 3V raus. Wieso? Da hab ich den mit 2 Komparatoren und den 2 NAND-Gates gebaut.
Aber jetzt will ich halt damit den Lüfter ansteuern, über eben einen Transistor (als Schalter). Also hab ich mal den Standardtransistor BC548C hergenommen und die 3V an die Basis gehängt. Die 12V an den Collector und den Lüfter halt an Emittor und Masse. So jetzt hat sich mal nichts getan. Und ich hab nachgemessen, am Emittor zu Masse hab ich nur knapp unter 3V. Also kann sich da gar nix drehen. Wenn ich an die Basis die 12V anhänge dreht sich das Ding reibungslos. Aber die hab ich eben nicht zur Verfügung. Also wenn irgendwer eine Idee zu dem Problem hat, dann bitte ich ihn es mir zu sagen. Und falls ihr wisst wieso ich am NAND-Ausgang nur 3V hab, dann bitte auch sagen.

theodrin

[Manf]

In was für einer Technologie ist denn das Gatter realisiert? TTL?
Manfred

[dennisstrehl]

Die Lösung nennt sich Emitterschaltung (https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Transistor#Emitterschaltung). Statt Rc kommt da der Lüfter hin, und Uin sind die 3V vom Schmitt-Trigger. Es wäre jetzt noch nützlich zu wissen, welche Spannung am Ausgangs vom Schmitt-Trigger bei Low-Pegel rauskommt. Wenn das mehr als 0,7V sind, dann wird der Transistor bei beiden Zuständen eingeschaltet. Ansonsten kannst du die Schaltung im Link ("Grundschaltung der Emitterschaltung") einfach übernehmen.

[kalledom]

Hallo theodrin,
was Du da am Emitter mißt, ist vollkommen richtig. Bei einem NPN-Transistor ist am Emitter die Spannung immer 0,7V niedriger, als an der Basis.
Wenn Du am Emitter 3V hast, liegen an der Basis ca. 3,7V an.
Wenn Du 12V an die Basis legst, sind am Emitter ca. 11,3V und der Motor läuft. Du hast mit der Collektor-Schaltung die falsche 'Schalt-Methode' gewählt.
Der Emitter sollte an GND, der Collektor über den Motor nach +12V, Basis über einen Widerstand 1k an den Ausgang des Gatters. Freilaufdiode parallel zum Motor nicht vergessen !!!
Damit hast Du eine Emitter-Schaltung und der Strom zur Basis, durch den Widerstand auf ein zulässiges Maß reduziert, schaltet den Transistor durch.
Einziges Problem: die Emitterschaltung invertiert die Logik. Um das auszugleichen müßtest Du einen Inverter, was ja auch ein NAND-Gatter sein kann, hinter dem bisherigen Logik-Ausgang schalten.

[dennisstrehl]

Das mit dem invertieren stimmt so nicht ganz. Nicht ganz heißt, die Emitterschaltung zieht den Kollektor auf Masse, wenn ein High-Pegel am Eingang anliegt. Der Lüfter geht an, wenn an dem Minus-Anschluss, der ja mit dem Kollektor verbunden ist, Masse liegt.
Es wird also im Grunde doppelt invertiert, und das hebt sich auf.

MfG

[kalledom]

@dennisstrehl
Du hast Recht, ein weiterer Inverter ist nicht erforderlich.
Bei der Collektor-Schaltung würde bei 'High' an der Basis auch 'High' am Emitter sein, was aber wegen des zu geringen 'High' nicht funktioniert.
Wir lösen das Problem mit dem NPN-Transistor in Emitterschaltung:
wenn an der Basis 'High' anliegt, geht der Collektor nach 'Low' / GND; das entspricht einer Invertierung, das muß man ganz klar sagen.
Gegenüber der 'mißglückten' Collektor-Schaltung ist die Schaltung nicht 'anders rum'; der Motor läuft in beiden Fällen bei High am Logik-Ausgang.
Mit einem PNP-Transistor in Emitterschaltung wäre das Problem ebenfalls gelöst (und das hing bei mir im Kopf fest).
'High' an der Basis = 'Low' am Collektor, 'Low' an der Basis (bitte nur über Basis-Vorwiderstand) = durchgeschalteter PNP, Plus am Collektor zur Last; Motor läuft. Das wäre ebenfalls eine Invertierung, für die aber der vorhandene Ausgangs-Pegel invertiert werden müßte.

[theodrin]

Hallo!

Das ganze hat halbwegs funktioniert. Aber der Lüfter hat sich nur halbherzig gedreht. Heißt: Wenn ich ihn einen Schubs gegeben habe hat er sich von allein weitergedreht.

Und jetzt funktioniert leider mein Schmitt-Trigger nicht mehr. Ich weiß nicht, aber nach meinen Messungen dürfte ein NAND-Gate tot sein. Da kommt immer High raus.

Schätze mal, dass ich den Lüfter mit einem Transistor mit mehr Verstärkung von alleine zum laufen bringe?

theodrin

[kalledom]

Welche Schaltung hast Du denn jetzt eingesetzt, die mit dem Collektor an Plus (Collektor-Schaltung) oder mit Emitter an GND (Emitter-Schaltung) ?
Hast Du nach dem NAND einen Basis-Vorwiderstand ?
Wenn der Motor bei 12V alleine anläuft und mit Transistor nicht, hast Du vielleicht einen Transtor mit zu geringer Stromverstärkung. Dann muß der Basis-Vorwiderstand verkleinert werden, aber nur so weit, daß es nicht zu viel Strom für das Gatter wird.
Besser wäre ein Transistor mit hoher Stromverstärkung (hFE >= 200).

[theodrin]

Hallo!

Ich hab mal jetzt eine Darlingtonschaltung gebaut. Weil ich hab nachemessen. Es fließt nicht genügend Strom wie bereits geschrieben. Deswegen hab ich eine einen Transistor genommen der mir den Basisstrom für den zweiten verstärkt. Also aus dem einen bekomm ich ca. 160mA bei 10Ohm Vorwiderstand für die Basis vom zweiten Transistor. Das allerdings nur wenn ich den Emittor vom ersten auf Masse hänge. Wenn ich ihn aber an die Basis vom zweiten hänge kommen nur mehr 0,4mA auf die Basis! Wieso? Worher hatte ich doch 160mA. Und hätte ich soviel an der Basis vom zweiten würd die Stromverstärkung locker reichen. Brauch 340mA für meinen Lüfter.

Und ich hab die Schaltung verwendet wo ich von Plus auf den Plus-Eingang des Lüfters und den Minus auf den Collector und den Emittor auf Masse.

theodrin

[kalledom]

So sieht ein 'selbstgemachter' Darlington aus. Wenn das nicht funktioniert, ist irgendwas faul: Beinchen vertauscht, Transistor defekt, ....

[theodrin]

Hallo!

Ich hab die Schlatung jetz so aufgebaut, aber irgendwie funktioniert das ganze nicht. Ein Transistor verstärkt, so wie er soll. (der erste) Aber am zweiten bekomm ich nur soviel Strom raus wie beim ersten. Sprich der verstärkt mir gar nichts. (Außer vielleicht v=1) Aber das bringt mir nichts. Ich weiß nicht, aber vielleicht nehm ich einfach einen OPV verstärk die Spannung und nehm einen MOS-FET, den ich dann voll austeuere.

Aber Transistoren hätt ich gerade und ich nehm mal an, dass man normalerweise für solche Tätigkeiten auch Transistoren nimmt.

theodrin

[kalledom]

Was bedeutet: "aber irgendwie funktioniert das ganze nicht" ?
Woher weist Du, wieviel die Transistoren verstärken ?
Wenn Du an R1 eine Spannung von +5V anlegst, müssen an der Basis vom ersten Transistor ca. 1,4V und an der Basis vom zweiten Transistor ca. 0,7V anliegen. An den Collektoren sind dann ca. 2V, weil die im durchgeschalteten Zustand bei einem Darlington-Transistor an Collektor und Emitter abfallen. Spannungs-Angaben alle auf GND bezogen.
Warum schreibst Du "verstärkt gar nichts" oder "v=1" ?
5V an R1 anlegen bedeutet, daß die Transistoren schalten und nicht regeln oder verstärken.

[theodrin]

Hallo!

Ich hab die letzte Meldung nicht ganz kapiert!

OK, ich hab mich vielleicht nicht ganz deutlich ausgedrückt mit verstärken und so!
Mein Ziel war es ja einen elektronischen Schalter zu basteln. Sprich wenn ich 5V an die Basis anlege, sollten die Transitoren voll leitend sein. So dass mein Lüfter sich dreht.
Wie ich die Schaltung aufgebaut habe, hat sich aber der Lüfter leider nur sehr schwach bis gar nicht gedreht, wenn man ihn nicht einen Schubs gegeben hat. Dann hat er sich auch nur so gedreht, dass er sich gerade noch gedreht hat. Und mit "v=1" hab ich gemeint, dass die Darlington-Schaltung mir eigentlich nichts gebracht hat, weil sich der Lüfter genauso schnell gedreht hat, wie ohne Darlingtonschaltung, sprich mit einem Transistor!


Aber ich hab das ganze Problem anders gelöst. Ich weiß ja nicht ob das irgendwie blöd war, aber es funktioniert. Hab einfach einen OPV hergenommen, mir die 3,5V die aus dem Gatter gekommen sind auf 12V verstärkt und die dann an die Basis vom Transistor (Später nehm ich einen FET, hab leider noch keinen) gehängt und siehe da, der Lüfter dreht sich. Ohne OPV wärs mir lieber, aber wenn es anders nicht geht, mach ich es halt so.
Vielleicht krieg ich für die Variante noch irgendein Feedback, ob schlecht oder gut, oder wie mans besser macht?

theodrin

[Millenniumpilot]

Hallo theodrin,

die Schaltung von kalledom MUß funktionieren. Irgendwo hast Du wohl etwas falsch gemacht oder nicht bedacht.
Ob an der Basis 12, 5 oder 3,5V anliegen ist egal, solange der Basiswiderstand korrekt berechnet ist und die Transistoren voll durchschalten können.
Hast Du vielleicht anstatt 1k ode 10k eventuell einen 1MOhm R genommen?

PS: Aus dem Gatter müssten übrigens mehr als 3,5V kommen. Erscheint mir schon komisch.

PPS: > Ich hab die letzte Meldung nicht ganz kapiert!

Bitte nochmal lesen und versuchen zu verstehen. Das sind Schaltungsgrundlagen, welche Du immer wieder benötigst. Nicht ohne Grund funktioniert Deine Schaltung nicht so wie von Dir gewünscht.

Gruß Dirk