AVR => Optokoppler => Relais

[Philipp82]

Hallo Leute!

Ich hab ne menge gegoogled, finde allerdings auf entsprechenden Threads nur Antworten wie "Tu den Optokoppler raus, der ist unnötig.".

Nun, ich will das aber trotzdem so haben (weil ich mir mein AVR Experimentierboard nicht zerschiessen will) und leider kenn ich mich mit dem analogen Transistorzeug noch viel weniger aus, als mit AVR - bin also ziemlicher Elektronik-Neuling --> Deshalb bitte nicht vor dem Schaltplan oben erschrecken :)

Aber: würde das so funktionieren? Ich habe nicht vor das Relais mit PWM zu steuern - soll einfach nur ein Ein/Ausschalter sein.


Btw, könnte mir jemand sagen, wo ich in einem typischen Datasheet finde, wieviel Volt der Transister an der Basis zum Durchschalten braucht und was die maximale Ausgangsstromstärke ist, die er verträgt? Das Elektronik-kompendium war mir (als Anfänger), etwas zu kompliziert. Habt ihr einen Alternativlink zur "Transistor-Dimensionierung"?

LG Philipp

22335

[Kampi]

Hi,

ein Relais mit PWM ansteuern würde glaube ich auch nicht funktionieren. Ein Relais ist da (denke ich zu träge für).
Das Datenblatt für einen Transistor musst du raussuchen. Das ist, je nachdem was für einen Transistor du verwendest unterschiedlich.
Ein "Standard" NPN-Transistor ist der BC337:

http://www.play.com.br/datasheet/BC337.pdf

Datenblatt lesen musst du noch üben ;). Bei Silizium (Silicon) Transistoren kann man sehr oft davon ausgehen das die eine Basis-Emitter Spannung von 0,7V benötigen. Den max. Ausgangsstrom findest du bei "Absolute Maximum Ratings" und die beträgt bei dem Transistor 800mA (Collector Curren = Strom am Kollektor).
Zu deinem Schaltplan:
Ich denke er ist so in Ordnung. Da sollte nichts kaputt gehen :)

Da du den Transistor nur als Schalter verwendest (um mit einem kleinen Strom einen großen zu schalten) nimmst du immer die max. Verstärkung. Hast du das hier schon gelesen:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm

?

[Philipp82]

Hallo Daniel!

Danke fürs drüberschauen!

OK, Collector Current - passt:)

0.7 ist die Collector-Emitter Saturation Voltage ... ist das die Spannung (an der Basis), bei der der Transistor komplett durchgeschalten ist?
Den 10K Widerstand hab ich von irgendeiner Schaltung aus dem Inet geklaut ... wie komm ich auf den Wert?
OK, ich seh schon, muss mich da ein bissi besser einlesen.

Ja, die Seite http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm kenn ich schon, naja, war schon sehr "gehaltvoll" für mich.

LG Philipp

[Kampi]

Collector Emitter Satuation Voltage ist der Spannungsabfall zwischen Kollektor und Emitter.
"Base Emitter On Voltage" ist der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter im eingeschalteten Zustand. Die Beträgt bei dem Transistor 1,2V.
Die 10k kommen aus der Gleichung RB = (VB - V(Base Emitter On Voltage))/Basis-Emitterstrom.
Da der Basisstrom in der Regel recht klein sein kann, nimmt man einen großen Vorwiderstand. 10k ist da ein recht guter Wert den du (wenn der Transistor nur ein Schalter sein soll) immer nehmen kannst.

[Besserwessi]

Die Basis-Emitterspannung ist bei etwa 0,7 V wenn Strom fließen soll, wie viel Strom macht da nur wenig Unterschied, ähnlich wie bei deiner Diode. Das kann also bei sehr wenig Strom vielleicht 0,5-0,6 V sein und beim maximalen zulässigen Strom vielleicht mal 0,8-0,9 V. Für die Auslegung ist der genaue Wert aber meist uninteressant.

Der 10 K Widerstand soll den Basisstrom begrenzen. Berechnen kann man den etwa wie folgt: Das Relais braucht einen gewissen Strom von z.B. 50 mA, der Transistor hat eine garantierte Stromverstärkung von z.B.: 100 - braucht 0,5 mA um sicher 50 mA liefern zu können. Besser wäre aber etwas mehr Strom (etwa das 2-4 fache) damit wirklich die Sättigung erreicht wird und die Spannung von Emitter nach Kollektor auch klein ist. Der Widerstand sollte also in dem Beispiel den Strom auf etwa 1 mA begrenzen - bei einer Spannung von 12 V - 0,7 V (Basis-Emiter) - ca. 0,3 V (für den den Optokoppler) wäre der passende Widerstand also bei etwa 11 K - die 10 K passen also gerade.
Weil der Optokopper auch einen gewissen Leckstrom hat, wäre ggf. noch ein Widerstand von Basis zum Emitter des Transistors sinnvoll, damit der den Leckstrom nicht noch verstärkt. Wenn man etwa 1 µA an Leckstrom annimmt würden sonst immer etwa 0,1 mA durch das Relais fließen, auch wenn es aus sein sollte. Mit einem Widerstand von 100 K (Basis zum Emitter) würde 1 µA Leckstrom darüber abfließen, und bei nur 100 mV leitet der Transistor noch nicht. Der extra Widerstand muss aber nicht unbedingt sein, hilft aber auch etwas für ein schnelleres Abschalten.

So sinnlos ist PWM für ein Relais auch nicht: Damit kann die Leistung reduziert werden, die nötig ist um das Relais angezogen zu halten. Die Induktivität des Relais sorgt dabei für eine Glättung des Stromes und die Freilaufdiode übernimmt den Strom in der Ausphase, muss dazu aber genügend schnell sein (die 1N4148 geht).

[PICture]

Hallo!


Da du den Transistor nur als Schalter verwendest (um mit einem kleinen Strom einen großen zu schalten) nimmst du immer die max. Verstärkung.

Wenn du die DC Stromverstärkung eines Transistor (ß) meinst, nimmt man üblicherweise ßmin aus Datenblatt (DB), damit der Transistor sicher schaltet (auch wenn ß grösser ist). ;)

[Philipp82]

Danke für die ausführliche Erklärungen!

@Besserwessi: 0.3V für den 4N35 ist die "Collector-Emitter
Saturation Voltage", richtig?

Hab das jetzt schonmal auf dem Steckbrett aufgebaut - funzt wunderbar (nix wird heiß und es klackert :) ).

[PICture]

0.3V für den 4N35 ist die "Collector-Emitter Saturation Voltage", richtig?

Ja, laut Datenblatt (DB): http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/4N35.pdf ist das max. Wert bei IC = 0,5 mA und IF = 10 mA und könnte in der Praxis für andere IC und IF auch anders sein.

Super, dass es wie gewünscht funktioniert. :)

[Besserwessi]

Die 0,3 V sind ein grober Schätzwert dafür wie weit die Spannung am Optokoppler runter gehen kann, ohne dass der Strom zu sehr nachlässt. Auch wird die Rechnung einfacher damit.