Basis Vorwiderstand

[Zwerwelfliescher]

Hi,
ich baue in der Schule eine Ampel+Fußgänger mit einem ATmega8.
Der ATmega8 darf pro Pin nur mit 20mA belastet werden. Daher habe ich mich für eine Transistorschaltung entschieden.
Mein Problem ist, wie komme ich von den 5V am Controller nach 0,7V Basisstrom für den Transistor.
Kann mir jemand sagen, wie ich den Vorwiderstand ausrechnen kann?

Gruß
Flexxx

Anhang: Schaltplan

[Besserwessi]

Wenn man den Transistor so wie hier als Emitterfolger benutzt, braucht man gar keinen Widerstand an der Basis, solage sicher ist das die Spannung am Kollektor immer da ist, wenn Spannung an der Basis anliegt.

Die LEDs sollte man nicht direkt parallel schalten. Jede LED braucht einen eigenen Vorwiderstand.

Bei 2 roten LEDs könnte man die LEDs auch noch in Reihe Schalten und direkt von µC Treiben. Bei Grün wird das aber schon sehr knapp.

[Zwerwelfliescher]

Ohne Vorwiderstand?
Ich habe gehört, wenn an der Basis mehr als 0,8V anliegen, dass dann der Transistor kaputt geht.

[Searcher]

Hi flexxx,

hier zwei threads in denen die Anschaltung diskutiert wird:

zur Berechnung des Vorwiderstandes
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=52011

zu Schaltungsvarianten
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=50241

Gruß
Searcher

[KingTobi]

Woher kommt eigentlich dieses Gerücht das man einen Ausgang nur mit 20mA belasten darf?!

[oberallgeier]

Nachtrag 17:45 - - mehr typische Angaben:

[/size]mel im doc 8155A–AV R–06/08]27. Electrical Characteristics

27.1 Absolute Maximum Ratings*
...
DC Current per I/O Pin ............................................... 40.0 mA
DC Current VCC and GND Pins......................... 200.0 mA and ...

*NOTICE: Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. This is a stress rating only and functional operation of the device at these or other conditions beyond those indicated in the operational sections of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

[Besserwessi]

Die 20 mA kommen vermutlich daher, dass die Ausgangspannung für 20 mA Laststrom angegeben wird. Im Prinzip ist nicht garantiert, das die Pins überhaupt mehr als 20 mA liefern (bei 5V).

Für eine Schaltung bei der man sicher sein will, dass sie funktioniert, sollte man also nicht mehr 20 mA Strom erwarten. In den meisten Fällen wird man aber bis 40 mA gehen können, nur halt ohne Garantie. Der Chip sollte davon nicht gleich kaput gehen, aber die Spannung muß dann kein gültiger Logic level sein.
Die 40 mA aus den maximum ratings werden sind ja auch ausdrücklich so, das da dann schon die Zuverlässigkeit leidet. Das gilt vor allem wenn mehr als ein Grenzwert gleichzeitig ausgereitst wird. 40 mA bei 80°C sind sicher keine gute Idee.

[Zwerwelfliescher]

Ich benötige diesen aufbau nur für die Schule. Und die Ampel soll ja nicht den ganzen Tag laufen, höchstens 5-10min.
Also könnte ich doch pro Pin 2 Led´s hängen, ohne Transistor.

Gruß Flexxx

[KingTobi]

Könnte ja, aber dann doch lieber nur eine LED pro Pin, der Atmega8 hat ja genug davon..

[Searcher]

Nachdem ich so mitgelesen habe, würd ich es so machen
Voraussetzung: Das sind "normale" Leuchtdioden; soll heißen da fallen 2V bei 20 mA ab. Bei zwei Dioden sind das 4V, bleiben noch ein Volt für den Vorwiderstand. 1V / 20mA = 50 Ohm.




vom -----------------.
Microcontroller (0/5V) |
|
.-.
| | Rv
| | 50 Ohm
'-'
|
|
| LED
V ->
-
|
| LED
V ->
-
|
|
GND

Gruß
Searcher

[Besserwessi]

Bei den roten LEDs geht das mit 2 in Reihen, bei grün eher nicht. Mit Schaltung von oben wird es aber mit 2 LEDs in Reihe kaum gehen, denn da gehen zusätzlich ca. 0,7 V verloren.

Man muß die LEDs auch nicht unbedingt mit 20 mA betreiben. Wenn man nicht die ganz billigen dunklen nimmt reichen oft auch 10 mA.

[Searcher]

Bei den roten LEDs geht das mit 2 in Reihen, bei grün eher nicht. Mit Schaltung von oben wird es aber mit 2 LEDs in Reihe kaum gehen, denn da gehen zusätzlich ca. 0,7 V verloren.
Müßte Flexxx mal am Steckbrett mit seinen LEDs ausprobieren. Bei mir funktioniert das auch mit Grünen. Hab allerdings ein Netzteil mit 5,2 V verwendet. Mit Anpassung des Vorwiderstandes kann er ja bis auf 20mA oder darunter gehen.

Oder gibt es da beim Microcontrollers noch was zu beachten? Ich geh davon aus, das 20mA bei 5V da kein Problem sind.

Gruß
Searcher

[oberallgeier]

... Müßte Flexxx mal am Steckbrett mit seinen LEDs ausprobieren ...Oder einfach glauben, was schon Andere als Richtwert (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm) rausgefunden haben. Und noch mehr Richtwerte. (http://www.led-treiber.de/html/vorwiderstand.html)

[Searcher]

Hab mir grad auch mal ein ATmega Datenblatt angeschaut. Da steht was von VOH von 4,2 Volt bei 20mA und VCC 5 Volt. Deshalb echt mal ausprobieren.

Gruß
Searcher

[oberallgeier]

Was ist denn VOH ?

[Searcher]

VOH hab ich aus

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8159.pdf

von der Seite

http://www.atmel.com/dyn/products/datasheets.asp?family_id=607#760
Doc: ATmega8A, (307 pages, revision C, updated 7/09)

VOH steht dort in "25.2 DC Characteristics" auf Seite 244 als Output High Voltage für Port B,C,D

Damit erkär ich mir Besserwessis Zweifel mit zwei LEDs in Reihe. Wird dann bei 2.1 Volt Flußspannung knapp.


Gruß
Searcher

[Richard]

Hmmm, gibt es heute oder eher schon lange nicht auch LED's
welche nur noch ~ 2 mAh brauchen?

Gruß Richard

[PICture]

Hallo!

@ Richard

Solche "low current" LED's, die bei 2 bis 5 mA hell leuchten, gibt es schon lange... :)

MfG

[Richard]

Hi,
ich baue in der Schule eine Ampel+Fußgänger mit einem ATmega8.
Der ATmega8 darf pro Pin nur mit 20mA belastet werden. Daher habe ich mich für eine Transistorschaltung entschieden.
Mein Problem ist, wie komme ich von den 5V am Controller nach 0,7V Basisstrom für den Transistor.
Kann mir jemand sagen, wie ich den Vorwiderstand ausrechnen kann?

Gruß
Flexxx

Anhang: Schaltplan

Im Datenblatt vom Trasistor kann man die Stromverstärkung ablesen.
Wenn dise z.b. 300 beträgt währe für eine 20 mAh Led ......
Macht aber keiner weil dann der Rest der Leistung im Transistor
verbraten wird. Dafür könnte man den LED R vergessen (thoretisch).
Besser den Transistor voll Durchsteuern und den LED Strom mit
passenden R begrenzen. Als Basiswiderstand für 0815 Transistoren
passt eigendlich "alles", ich nehme gerne 4k7 weil die bei mir so
herumliegen. :-)

Ich arbeite allerdings quasi immer mit Collecktor Schaltung! Da
muss ich mir keine Gedanken machen das der Spannungsabfall
über der Last den Basis/Emmeter Pegel versaut.

Gruß Richard

[Richard]

Hallo!

@ Richard

Solche "low current" LED's, die bei 2 bis 5 mA hell leuchten gibt es schon lange... :)

MfG

Noch so ein Frühaufsteher. :-)

Warum benutzt die dann keiner? Weil die 0,0000Cent teurer sind?
Das (der Stromverbrauch) ist letztendlich weitaus teurer....ein extra
zusätzlicher Transistor allemal.

Gruß Richard

[Zwerwelfliescher]

Danke für eure Antworten.
Ich habe die LED´s in der Ampel schon eingeklebt, kann also keine Low Current verwenden. Ich habe 10mm verwendet, die vom Technischen gleich sind wie eine 5mm.
Ich kann die LED´s leider nur in Paralellschaltung bauen(Siehe Schaltplan).
Ich verwende für jede LED einen eigenen Vorwiderstend.
Kann ich es so bauen, wie in meinem Anhang?

[Vitis]

kann man so machen, auch wenn ich über den emitterfolger nicht
happy bin. was spricht dagegen die led in den collector zu hängen
und den transistor ordentlich mit basisvorwiderstand als schalter
in der übersteuerung zu betreiben?
betrieb in der kennlinie als verstärker find ich da nicht so sinnvoll.

[Zwerwelfliescher]

@Vitis:
Meinst du es so, wie auf dem Schaltplan?
Welche Größe muss dann R1 haben?

Gruß
Flex

[Neutro]

Als einfachste Lösung wäre da wohl einfach ein ULN2003 einzusetzen, da braucht man keinen Vorwiderstand und kann gleich 7 LED´s unabhängig voneinander treiben oder auch mehrere parallel in einem Strang. Allerdings kann der ULN nur nach GND durchschalten, also müssen die LED´s mit Vorwiderstand an +UB angeschlossen werden und die katode an den ULN.

[Zwerwelfliescher]

Ich habe nur BC548 Transistoren zur Auswahl.

[oberallgeier]

Für drei IR-LEDs verwende ich die Schaltung im folgenden Bild. Das entspricht ja ziemlich Deinem Plan.

................https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/neu-3.jpg

Das läuft sehr gut. Der Widerstand R4 ist drin, um den Pegel der Basis sicher auf GND zu halten, wenn der Controller "grad nix macht".

[Zwerwelfliescher]

Also muss ich zwischen Controller und Basis einen 1k Widerstand machen?(Mein Plan)
Benötige ich R4 oder geht es auch ohne?

[Richard]

kann man so machen, auch wenn ich über den emitterfolger nicht
happy bin. was spricht dagegen die led in den collector zu hängen
und den transistor ordentlich mit basisvorwiderstand als schalter
in der übersteuerung zu betreiben?
betrieb in der kennlinie als verstärker find ich da nicht so sinnvoll.

Genau so sehe ich das auch! Eine Kollecktorschaltung währe sicher
besser. Außerdem kann man bei Open Kollecktor dann auch andere
Spannungen als die Betriebsspannung schalten

Gruß Richard

[Searcher]

Hi Flexx,

ich finde Deine beiden Schaltungen von heute für Deine Ampelsteuerung voll brauchbar. Für den Basisvorwiderstand R1 in der zweiten Schaltung kannst Du 1 kOhm oder mehr zB. 4,7 kOhm verwenden. Das ist nicht so kritisch.

Zu R4 kann ich Dir nix sagen.

ABER ich würd für die LED Vorwiderstände von 100 Ohm andere Werte wählen, vor allem in der zweiten Schaltung.

Wie hast Du die ausgerechnet?

Gruß
Searcher

[Besserwessi]

Der Widerstadn R4 im Plan vom oberallgeier ist nicht unbedingt nötig. Auch so sperrt ein Transistor wenn er keinen Basisstrom bekommt. Normalerweise schaltet ja auch der Ausgang aktiv gegen GND wenn er auf low steht.

[Zwerwelfliescher]

@Searcher:
Ich habe den Vorwiderstand mit dem LED Widerstandsberechenr von derelektronikerseite.de berechnet. Bibliotek->Tools->Berechner

Ich finde, dass die 100 Ohm schon passen sollten.
Es soll ja wie gesagt nicht 24h laufen.

Flex

[Searcher]

es gibt in dem Rechner drei Werte, die eingetragen werden sollen, wobei aber je nach Schaltung der Wert für die Betriebsspannung anders ist.

LED-Durchlassspannung:
Betriebsspannung der Schaltung:
Betriebsstrom:

Welche Werte hast Du da angegeben?

Ich will nicht penetrannt sein, aber wenn der Vorwiderstand zu klein ist werden Deine LEDs nicht lange brennen.

Gruß
Searcher

[Besserwessi]

Die 100 Ohm als Vorwiderstand sind schon recht wenig. Es kann gehen, besonders für kurze Zeit.

Die 20 mA bei den meitsen LEDs sind der maximale Strom. Es ist aber kein Problem eine normale LED auch mit weniger Strom zu betreiben, den Unterschied zwischen 20 mA und 10 mA sieht man vermutlich kaum, aber den unterschied in der Lebensdauer zwischen 20 mA und 30 mA eventuell schon.

[Zwerwelfliescher]

Betriebsstrom=20mA
Betriebsspannung=5V
Durchlassspannung= Rot-1,7V
Grün- 2,2V
Gelb-2,2V

Die Vorwiderstände:
Rot=100 Ohm
Gelb=150 Ohm
Grün=100 Ohm

[Searcher]

Die angegebene Betriebsspannung von 5V gilt für die zweite Schaltung mit den LEDs am Kollektor. Wenn ich die Werte in den Rechner eintrage, schlägt er mir Widerstände nach E12 Normreihe vor und zwar:

1,7V (rot) - 180Ohm
2,2V (gelb, grün) - 150Ohm

Die sind etwas höher als die errechneten, aber wie oben schon erwähnt, besser etwas unterhalb des Maximalstroms von 20mA bleiben.


Gruß
Searcher

[Vitis]

@Flexxx

ja, genau so würd ichs machen mit dem bc547, als R1 nimmste irgendwas zwischen 1kR und 3kR, was Du gerade im Hause hast, ist ziemlich unkritisch.
den ganzen Basisspannungsteiler brauchst Du nicht, Deine Schaltgeschwindigkeiten sind ja recht niedrig
und der µC bringt ja auch GND als Ausgangssignal.
Mit den Treiberbausteinen, die angesprochen wurden kann mans klaro noch
"professioneller" machen, wenn Du die aber nicht eh in der Bastelschublade hast tuns auch
n paar Tranisitoren in der von Dir gezeichneten Weise.