Habe Transistor-Problem

[Martinius11]

Hi,

ich bin in der Sensorphase meines ersten und habe ein Problem mit einem Transistor der 2 Ir-Sensoren vom Typ
GP2Y0A41SK0F schalten soll er brennt mir immer wieder durch. Ich schätze das der Storm zu hoch für diesen Typ
ist. Kann mir jemand sagen welchen Transistor Typ ich nehmen sollte?

Danke.





19887

[PICture]

Hallo!

Weil dein Spitzenstrom bisher unbekannt ist, würde ich Darlington TIP120 vorschlagen. ;)

[Kampi]

Hab mir das Datenblatt des Sensors mal angeschaut. Laut Datenblatt brauchen die Sensoren einen
"Average Supply Current", also einen durchschnittlichen Versorgungsstrom von max. 22mA.

Hier das Datenblatt des Sensors:
http://www.beck-elektronik.de/fileadmin/templates/beck_folder/opto/sensor/sharp/analog-gp2y0a41sk0f.pdf

Ich denke max. 100mA sollte der Transistor abhaben können ;)

[Martinius11]

Ja aber der BC 547 C hat ja 200mA Collectorstrom
oder täusche ich mich?

[Besserwessi]

Ein TIP120 ist vermutlich etwas übertrieben, aber man muss schon mit ziemlichen Stromspitzen rechnen. Die typischen IR LEDs haben z.B. kein Problem mit Pulsen von 500 mA. Das mindeste wäre wohl so etwas wie BC635. Eine Alternaitve wäre es ggf. den Basisstrom stärker zu begrenzen, so das gar nicht mehr zu viel Strom fließen kann, und dann ein großer Elko+Kondensator (z.B. 470 µF+ 100 nF) als Puffer dazu. Mehr als den BC547 würde ich trotzdem nehmen, der BC338 kostet meist auch nicht mehr. Wenn der Basisstrom knapp wird, ggf. auch ein MOSFET.

[Padavan]

ja genau erhöhe den Basis widerstand so auf 2,7K dann gehts,denk ich mal.

[radbruch]

Der C2 wird direkt mit dem Transistor geschaltet. Das ist ja extrem tötlich! Besser wäre C2 zwischen + und GND. Und C1 kann man weglassen.

[oZe]

Ich würde auch den C2 anders verschalten. So läuft der gesamte Ladestrom der in der Theorie unendlich hoch ist beim einschalten des Transistors durch den selbigen. Ich kann mir schon vorstellen, dass wenn der Transistor gepulst wird o.ä. das auf dauer den BC547 killt.
Also lieber einen anderen Typen verwenden. Ich würde den BC337 vorschlagen. Der kann bis zu 1A Collektorstrom vertragen und sollte daher reichen. Wenns damit immernoch nicht geht wie schon erwähnt TIP120 o.ä.

[Martinius11]

Der C2 wird direkt mit dem Transistor geschaltet. Das ist ja extrem tötlich! Besser wäre C2 zwischen + und GND. Und C1 kann man weglassen.
c1 und c2 sind ja zum enstören des sensor. Solten sie dan nicht direkt am sensor sitzen? Ich hab sie jeztz direkt auf die Senor platiene getahn.

[radbruch]

Ich hab keine Ahnung was "Ich hab sie jetzt direkt auf die Sensorplatine getan" bedeutet, aber wenn die Spannung zwischen + und Emitter stabil ist und die Basis direkt vom µC kommt, sollte auch die Spannung am Sensor ausreichend stabil sein.

Wie oZe schon geschrieben hat ist der Widerstand eines entladenen Kondensators null Ohm und der Strom beim Einschalten (durch den Transistor) theoretisch unendlich groß.

[Besserwessi]

Die Kondensatoren sollten schon direkt am Sensor sitzen - damit muss der Transistor nicht mehr die ganzen Stromspitzen liefern, und der Sensor bekommt weniger Störungen in der Versorgung. Wenn man mag könnte man den Ladestrom durch einen Widerstand begrenzen - die Alternative wäre ein nicht zu hoher Basisstrom, so dass nie mehr Strom als zulässig durch den Transistor fließt. Mit 2,7 K an der Basis werden das etwa 1,5 mA an Basisstrom. Je nach Verstärkung des Transistors liegt damit das Limit bei etwa 100-400 mA, was ein passender Transistor aushalten sollte.

[Martinius11]

so ich schaffe es jetzt mit einem TIP 120 das mir der Transistor nicht mehr durch brennt, aber aus irgenteinem Grund selbst wenn ich
die Transistoren entferne bekomme ich wenn ich einen Sensor anschliesse nur 4 V und bei zwei 3.5V.
Ich habe auch den Transistor nicht mehr auf der Masseleitung sondern auf der Versorgungsleitung.

Kann mir jemand sagen was ich tun soll? ich teste und probiere jetzt schon 2 Wochen.

Danke

[PICture]

Hallo!

Wenn der Transistor jetzt Versorgungsspannung und nicht Masse schaltet, um keinen Spannungverlust zu haben, muss man einen p-n-p Transistor (z.B. TIP125) nehmen und invertiertert steuern. ;)

[Martinius11]

schade schon wieder 5 € versandkosten zum Fenster hinaus geworfen sonst noch ein Tip dann bestell ichs gleich mit

[PICture]

Vielleicht hast du einen p-n-p Transistor (das war nur ein Beispiel), weil wenn du nur Sensoren, die kleinen Strom brauchen, versorgen willst, ist er nicht nötig (siehe letzten Beitrag vom Besserwessi). ;)

[Martinius11]

ich habs ja mit klein versucht immer durch gegbrannt da max 2A strom

[PICture]

Dann musst du leider den TIP 125 bestellen. :(

[Klebwax]

so ich schaffe es jetzt mit einem TIP 120 das mir der Transistor nicht mehr durch brennt, aber aus irgendeinem Grund selbst wenn ich die Transistoren entferne bekomme ich wenn ich einen Sensor anschliesse nur 4 V und bei zwei 3.5V.
Ich habe auch den Transistor nicht mehr auf der Masseleitung sondern auf der Versorgungsleitung.

Das verstehe ich nicht ganz.

Also ganz langsam: wenn du den Sensor ohne Transistor direkt anschließt, bricht deine Versorgungsspannung auf 4V ein, bei 2 Sensoren auf 3,5V? Hast du mal den Strom eines Sensors gemessen?

Der typische Strom ist lt. Datenblatt 12mA, 22mA ist der max Wert. Nun werden sicher nicht beide Sensoren den maximalen Strom ziehen. Als Kondensator werden 10µ nicht 100µ vorgeschlagen, die können auch vor dem Transistor sein. Nur die 100nF sollten direkt angeschlossen werden. Ein Transistor mit 100mA muß reichen, sonst liegt der Fehler woanders.

Einen Sensor mit analogem Ausgang über die Masse zu schalten, ist ein ganz schlechter Plan. Der Spannungsabfall über den Schalter/Transistor addiert sich zum Sensorausgang und beeinträchtigt die Messung. Wenn man den Sensor überhaupt schaltet, dann, wie bei deinem zweiten Versuch über die Versorgung. Um aber dicht an den 5V zu bleiben, wäre da ein P-FET angebracht.

Die eleganteste Lösung wäre, wenn man Zugriff auf die Spannung vor dem 5V Regler hat, einen kleinen Linearregler mit Enable Eingang (wie den TS2951CS50, gibt's bei Conrad) zu verwenden, und damit die Sensoren zu schalten.

MfG Klebwax

[Besserwessi]

Die IR Sensoren haben vermutlich einen recht hohen Spitzenstrom. Leider steht da im Sharp Datenblatt nichts zu drin.
Wenn man den IS471 als Vergleich heranzieht, muss man aber schon damit rechnen das der Spitzenstrom vielleicht 10 mal höher als der mittlere Strom wird. Bei dem Strom wird ein 100 nF Kondensator alleine kaum reichen. Im Datenblatt stehen wohl nicht umsonst 10 µF als Kondensator direkt am Sensor. Man muss dann entweder einen großen Transistor haben, der für den Spitzenstrom ausgelegt ist, oder halt ein genügend großen Elko (z.B. 100 µF), der einen ganzen Puls versorgen kann am Sensor und dann einen Transistor mit Strombegrenzung. Es wäre man interessant zu wissen wie viel Strom der Sensor wirklich an Spitzenstrom zieht. Gerade wenn die Spannungsversorgung schwach ist, könnte die Lösung mit großem Pufferelko besser sein.

Kelbwax hat recht damit das man bei einem Analogen Ausgangssignal besser die 5 V Seite schaltet, und nicht die Massen.

Nachtrag:
nach dem RN-wissen liegt der Spitzenstrom bei ca. 1 A.
http://www.rn-wissen.de/index.php/Sensorarten#Sharp_Infrarotsensoren

[radbruch]

Hallo

Zum unerwartet großen Strom der Sharps bin ich kürzlich zufällig über das hier gestolpert:

Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. ...

Die Stromaufnahme des Sensors von 30-40mA kann täuschen. Mit einer Wiederholrate von etwa 1kHz benötigt der Sensor kurzzeitig eine Stromaufnahme von ca. 1 Ampere! Diese Stromstärke braucht der Sharp-Sensor, um damit seine Infrarot-Sende-LED zu treiben. ...Quelle: http://www.rn-wissen.de/index.php/Sensorarten#Sharp_Infrarotsensoren

Gruß

mic

Upps, mal wieder zu langsam: Geändert von Besserwessi (Heute um 11:22 Uhr) Grund: Nachtrag

[oberallgeier]

In einem uralten Datenblatt in meiner Sammlung steht in der internen Beschaltung etwas von rund 230 mA für die LED (INTERN) - und ich habe auch etwas mit einer Angabe von max. 1A im Kopf, auch in einem alten Datenblatt - wie es ja von den Vorgängern zitiert wird. Wegen der resultierenden Störungen in der Versorgung weist Sharp in den Datenblättern auf die Entstörung unmittelbar vor dem Sender hin. Mir war das aufgefallen und die Abhilfe steht hier (klick) (https://www.roboternetz.de/community/threads/33656-GP2D120-mit-Störung-oder-oder-ist-das-Normalbetrieb?p=353346&viewfull=1#post353346) und ich habe mit diesen zwei Kondensatoren KerKo 100 nF und Elko 220 µF sehr gute Erfahrung gemacht.


......http://oberallgeier.ob.funpic.de/GP2D+Ko.jpg

Meine Sharps lasse ich aber dauernd laufen, ich schalte die nicht mit einem Transistor ein oder aus.

[BMS]

Hallo,
ich würde zu oberallgeiers Vorschlag noch unbedingt hinzufügen, in die 5V-Leitung noch einen kleinen Widerstand oder eine Induktivität zu schalten. Allein schon wegen dem Spitzenstrom der fließt, wenn der Transistor eingeschaltet wird und der Elko noch leer ist. Da werden schnell mal die Maximalwerte des Transistors überschritten. Außerdem wirkt dann die Kombination L-C oder R-C eben als Tiefpassfilter, was rückwirkende Störungen auf die Versorgungsspannung reduziert. Der Elko muss aber schon eine recht hohe Kapazität haben, >=220µF dürfen das schon sein. Den Spitzenstrom holt sich der Sensor dann in erster Linie aus dem Elko, über den Widerstand wird der Elko dann wieder nachgeladen. Aber die Kapazität des Elkos muss eben soweit ausreichen, dass der Sensor seinen LED-Blitz ohne zu großen Einbruch der Versorgungsspannung abgeben kann.
Grüße,
Bernhard

EDIT: Der Transistor muss auch "lang genug" eingeschaltet werden. Der Sensor pulst mit 1kHz, was aber nicht heißt, dass es dann auch wieder frische Abstandswerte gibt, siehe: http://www.segor.de/L1Bausaetze/gp2d12.shtml unter "Messzyklen"

[Martinius11]

Also da ist ein missverständniss aufgetreten: Ich hab die Spannung gemessen mit Transistor schaltung
Ohne die Sensoren hat die die gewünschten 5V dann mit einem 4v und 3.5V bei zweien. Und das ist im
nachhinein auch logisch da sobalt ich einen Sensor anschliese der Transistor nicht mehr in Sättigung betrieben
werden kann da Ibe < Iec was ich auch nicht umgehen kann da ich nicht mehr als 20mA für Ibe haben kann.
@Oberallgeier Ja wie in meinem ersten Post zu sehn habe ich die Sensoren entsprechent entstört ebenso wie
du zwar mit 100n und 100µF aber das ist ja ähnlich.

In was ich mich noch nicht eingelesen habe ist warum dieser Effekt bei einem PNP-Transistor nicht auftreten und
damit alles funktionieren soll. Hat da zufällig jemand einen Link?

[Martinius11]

Hallo,
ich würde zu oberallgeiers Vorschlag noch unbedingt hinzufügen, in die 5V-Leitung noch einen kleinen Widerstand oder eine Induktivität zu schalten. Allein schon wegen dem Spitzenstrom der fließt, wenn der Transistor eingeschaltet wird und der Elko noch leer ist. Da werden schnell mal die Maximalwerte des Transistors überschritten. Außerdem wirkt dann die Kombination L-C oder R-C eben als Tiefpassfilter, was rückwirkende Störungen auf die Versorgungsspannung reduziert. Der Elko muss aber schon eine recht hohe Kapazität haben, >=220µF dürfen das schon sein. Den Spitzenstrom holt sich der Sensor dann in erster Linie aus dem Elko, über den Widerstand wird der Elko dann wieder nachgeladen. Aber die Kapazität des Elkos muss eben soweit ausreichen, dass der Sensor seinen LED-Blitz ohne zu großen Einbruch der Versorgungsspannung abgeben kann.
Grüße,
Bernhard

nein der Transistor selbst begrenzt schon den Ladestrom da muss nicht noch ein Wiederstandrein.

[oberallgeier]

... muss auch "lang genug" eingeschaltet werden ... Sensor pulst mit 1kHz, was aber nicht heißt, dass es dann auch wieder frische Abstandswerte gibt ...Genau. Das Datenblatt schreibt dazu 38.3ms ± 9.6ms und verwirft das erste Messergebnis eines Messzyklus´ mit der Bemerkung "Unstable output". Manf hatte das vor Jahren genauer betrachtet (klick) (https://www.roboternetz.de/community/threads/10947-Sharp-am-Wind?p=101025&viewfull=1#post101025) und dieses hübsche Bildchen gemacht (10 µs/Div).

......https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/05090004_.jpg
......Bild von Manf, siehe obigen Link
...
Meine Konsequenz daraus heißt auch, dass ich üblicherweise 80 ms warte, bis ich einen Messwert nehme, wenn ich auf gute Genauigkeit Wert lege.

[Besserwessi]

Der Vorschalg mit dem PNP-Tgransistor (alternativ ein p-Kanal MOSFET) kommt daher, weil das Ausgangssignal zwischen GND und dem Ausgang des Sensors anliegt. Da hilft es wenn auf der GND Verbindung zum Sensor nicht noch Störungen von der Versorgungsspannung kommen. Für die Frage ob der Transistor groß genug ist, ist es egal ob man einen NPN oder PNP nimmt.

[Martinius11]

es geht doch schon lange nicht mehr darum das der Transistor durchbrennt!
Es geht um die Spannungsversorgung da ich den Transistor nicht in Sättigung
betreiben kann. ===> keine 5V
Picture hat mir gestern entpfohlen einen PNP Transistor zunehmen da bei einem solchen
der Spannungs verlust nicht auftreten soll. Ich hab bloss dazu noch keine Fachliteratur gefunden

[Besserwessi]

Der Spannungsverslust wird etwa gleich groß sein bei einem NPN in der GND Leitung oder einem PNP und der 5 V Leitung. In den Pausen sollte der Transistor auch in die Sättigung gehen, und die Spannung dann bis auf etwa 100-200 mV an die 5 V herankommen. Eine Abfall der Spannung auf 4 bzw. 3,5 V spricht mehr für die Verwendung eines Transistors in Kollektorschaltung.

[Klebwax]

Der Elko muss aber schon eine recht hohe Kapazität haben, >=220µF dürfen das schon sein.

Da sind die Leute von Sharp schon ziemlich gemein, daß sie nur 10µ ins Datenblatt schreiben.;)

@Martinius11

Nutz doch die Zeit, bis du neue Transistoren hast, und betreib das Teil dauernd an, wie oberallgeier es tut. Da kanns't du die Funktion schon mal Testen (und auch den Spitzenstrom mal messen).

MfG Klebwax

[Besserwessi]

Die 10 µF im Datenblatt gelten für den Fall, dass auch noch eine einigermaßen kräftige Stromversorgung zur Versorgung dran hängt. Was wirklich zumindest in dem Datenblatt fehlt das ich habe, ist die Angabe des Stromes in den Spitzen und die Wiederhohlfrequenz der Pulse. So abwegig ist es ja nicht den Sensor nur zeitweise zu betreiben.

[Klebwax]

Die 10 µF im Datenblatt gelten für den Fall, dass auch noch eine einigermaßen kräftige Stromversorgung zur Versorgung dran hängt. Was wirklich zumindest in dem Datenblatt fehlt das ich habe, ist die Angabe des Stromes in den Spitzen und die Wiederhohlfrequenz der Pulse. So abwegig ist es ja nicht den Sensor nur zeitweise zu betreiben.

Nicht kräftig, mittlerer Strom ist 12mA, sondern steif und um einer Gegenfrage zuvorzukommen, daß ist nicht das gleiche. Und das braucht der Rest der Elektronik allemal. Es ist natürlich nicht abwegig, den Sensor zu schalten, aber wenn ich dafür einen Transistor im TO220 Gehäuse brauche damit er nicht abraucht, kommen mir Zweifel. Ich glaube, das Problem ist ein anderes.

Anyway, der Strom ist ja leicht zu messen, den Sensor über 1 Ohm anschließen und mit dem Scope messen. Und schon weiß man, was im Datenblatt nicht steht. Und dann mal 10µ parallel zum Sensor, und schon sieht man ob das reicht. So eine Messung ist viel schneller gemacht, als ein neuer Transistor bestellt.

MfG Klebwax

[Martinius11]

So habe es geschafft durch das Umlegen des Transistors auf die Masseleitung
habe ich keinen Spannungsverlust mehr.

[PICture]

Super ! :D

Einfach ist nicht einfach. ;)

[chop.suey94]

Hallo,

ich bin ziemlich neu hier, und auch wenn der thread schon "etwas" älter ist, habe ich gedacht, ich frage mal schnell hier,
bevor ich sinnlos einen neuen thread eröffne:

Ich will auch 2 Sharp Sensoren ( GP2-0430 ) mit einen Transistor per uC schalten.
Anscheinend hat sich dieses Problem bei euch schon geklärt, aber ich habe es nicht ganz verstanden.
Könnte evtl. einer von euch eine kleine Skizze machen oder nochmal den Aufbau einer Schaltung zum Ein- und Ausschalten
der Sensoren erklären?

PS: Wenn möglich könnten beide Sensoren über einen Transistor geschaltet werden.

[PICture]

Hallo!

Ich habe dir einfachste Schaltung skizziert, die funktionieren sollte. Eventuell kannst du den Rb kleiner wählen (wegen max. Basisstrom min. 50 Ohm bei Vcc = 5V), falls der Transistor nicht genug gesättigt wird. Der max. Basis/Ausgangsstrom vom Datenblatt deines µCs darf aber nicht überschreiten werden. ;)

VCC
+
|
+-------+
| |
.---. .---.
|S1 | |S2 | Sensoren
'---' '---'
| |
+-------+
Rb 1k |
___ |/
vom µC >-|___|-| TIP120
|>
|
===
GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[chop.suey94]

Danke für die schnelle Antwort!
Mein uC ist ein Atmega8, der verträgt ja einiges, glaube ich.

[021aet04]

Nicht glauben sondern wissen. Das steht im Datenblatt unter Kapitel "Electrical Characteristics". Ein Pin kann maximal 40mA schalten. Der maximale Strom, den der µC liefern kann (alle Ausgänge zusammengerechnet) beträgt 300mA.

MfG Hannes

[chop.suey94]

vielen Dank!

kennt einer von euch eventuell einen mosfet, der auch beide Sensoren schalten könnte?

MfG Michael