Hallo!
Ich habe folgendes Problem. Ich möchte aus einer HV-Leitung mit 96V und 400A ein Signal abgreifen, dass eine Lampe schaltet, sobald auf der HV seite 60V anliegen. Die LEDs hängen an einem 12V Netz und haben ca 200mW.
Worauf muss ich bei der Transistorauswahl achten und wie muss ein Vorwiderstand auf der Basisseite dimensioniert werden.
Die Informationen aus den Datenblättern der Transistoren helfen mir leider nicht viel weiter.
Vielen Dank
Auch hallo.
Ich habe zwei kleine Probleme:
Was ist mit HV-Leitung gemeint?
Was sind das für LED’s und was soll „der Transistor“ damit machen?
Anscheinend soll ein 12V-Verbraucher mit 200 mW eingeschaltet werden.
Ist das so richtig?
Man weiß nach der Beschreibung auch gar nicht, ob eine Potentialtrennung erforderlich ist.
Aber wie dem auch sei, um aus „erst bei mehr als 60V“ ein Schaltsignal zu erhalten, kann man eine Zenerdiode von kleiner 60V in Reihe mit der Meßschaltung schalten. Dann braucht man noch eine Strombegrenzung um zum Beispiel einen Basisstrom zu liefern.
Eine Strombegrenzung geht zum Beispiel mit Längstransistor und Basis-Emitterstrecke eines weiteren Transistors oder auch mit Spannungsbegrenzung und Widerstand.
Eine Potentialtrennung geht zum Beispiel mit Relais oder mit Optokoppler.
Im ganzen scheinen die Grundlagen zu fehlen, und einen ganzen Schaltplan möcht ich nicht umsonst abgeben.
MfG
Matthias
Ach ja, nochwas.
Die Datenblätter für Transistoren sind meist ausführlich und in Ordnung.
Man findet die maximalen Betriebsdaten wie maximale Spannung an den verschiedenen Anschlüssen, die ungefähre Stromverstärkung, sowas wie die Grenzfrequenz, den maximalen Strom durch die verschiedenen Anschlüsse, die maximal erlaubte Verlustleistung manchmal auch unter den verschiedenen Bedingungen, Kenndaten wie zum Beispiel typische Kapazitäten und typische Arbeitspunkte, die Pinbelegung, den Anwendungsbereich, das Verhalten bei verschiedenen sogenannten Arbeitspunkten, alles was das Herz begehrt.
Man kann nur dann nichts damit anfangen, wenn man zum Beispiel die Transistorgrundschaltungen nicht kennt, nicht weiß, wie diese funktionieren oder auch von vornherein eine andere Auskunft erwartet.
Hier mal ein Link zu Transistoren: http://www.elektronikinfo.de/strom/transistoren.htm
MfG
Matthias
Basisstrom berechnen / Die Lösung ist aber ein OP
Hallo Jannemann86,
Ich möchte aus einer HV-Leitung mit 96V und 400A ein Signal abgreifen, :dass eine Lampe schaltet, sobald auf der HV seite 60V anliegen.
Worauf muss ich bei der Transistorauswahl achten und wie muss
ein Vorwiderstand auf der Basisseite dimensioniert werden?
Die 96V sind noch keine „HV“. Diese fängt erst ab 1000V an.
Die 400A spielen für die Transistorauswahl keine Rolle, denn ein Strom fließt erst dann in den Transistor, wenn eine Spannung an seiner Basis anliegt. Daher brauchen wir für die Auswahl des Transistors nur die 96V.
Nächster Schritt:
Ein Bipolar-Transistor wird dann leitend, wenn ein ausreichend hoher Strom in seine Basis hineinfließt. Ausgehend von dem Kollektorstrom und der Gleichstromvertärkung des Transistors kann der erforderliche Mindest-Basisstrom berechnet werden. Beispiel: ein BC847C (SMD SOT23-Gehäuse) hat eine Mindest-Verstärkung von 400. Wenn ein Kollektorstrom von 20mA fließen soll, ist also ein Basisstrom von (20mA/400) 50Mikroampere nötig. Bei einer Spannung von 60V müsste also ein Vorwiderstand den Wert (R= U/I => R= 60V-UBE/IB => R=(60V-0,6V)/50µA => R=1,1MOhm haben, also rund 1M Ohm.
Der maximal zulässige Basisstrom liegt bei glaube ich 1mA, also dürfte die Spannung vor dem 1M Widerstand auf (U=RxI) 1000V ansteigen, ohne dass der BC847C kaputt gehen würde. Wichtig dabei ist allerdings, dass der Widerstand die 1000V aushält.
Nächster Schritt:
Du hast also gesehen, dass es sehr leicht ist, einen Transistor mit Vorwiderstand auszuwählen. Allerdings gibt es nun folgendes Problem: Wir haben den mindest-nötigen Basistrom für 60V berechnet, doch was ist, wenn die Verstärkung des Transistors nicht dem Minimalwert (400), sondern dem Maximalwert entspricht, also bei 800 liegt? Dann würde der Transistor schon bei 25Mikroampere einschalten, d.h. bei ca. 25 Volt. Wir haben hier also das Problem einer Exemplarstreuung!
Du müsstest also speziell für den eingesetzten Transistor ausprobieren, wie hoch der Vorwiderstand sein muss, damit der Transistor erst bei 60V einschaltet.
Nächster Schritt:
Das Schaltverhalten eines Transistors ist temperaturabhängig. Wenn er warm wird (weil die Umgebung wärmer wird), dann benötigt er weniger Strom, um leitend zu werden. Je nach Temperatur des Transistors würde sich also der Schaltpunkt verschieben.
Noch was:
Um Exemplarstreuungen bei Transistoren entgegenzuwirken, verwendet man Basis-Spannungsteiler. D.h. neben dem Widerstand, der von der Basis auf die 60V geht, geht noch einer auf Masse. Der Querstrom, d.h. der Strom durch den Spannungsteiler nach Masse, sollte mindestens das Zehnfache des Mindest-Basisstromes entsprechen. Wenn also der Basisstrom mindestens 50µA ist, sollte der Strom, der durch den Widerstand nach Masse fließt, 500µA groß sein. Durch den Widerstand nach 60V müssen dann insgesamt 550µA fließen.
Wir kommen hier also insgesamt an Probleme, die mit einem einzelnen Transistor nicht zufriedenstellend gelöst werden können. Die Lösung hierfür wäre die Verwendung eines Operationsverstärkers, der als Komparator (mit Hysterese) geschaltet wird.
Operationsverstärker sind in der Regel temperaturkompensiert, d.h. ihre Schaltschwellen bleiben recht stabil, egal wie hoch oder niedrig die Umgebungstemperatur ist. Op´s des gleichen Typs verhalten sich nahezu identisch, die Exemplarstreuung ist sozusagen vernachlässigbar.
Du kannst mit einem OP die Schaltschwelle auf wenige Zehntel Volt genau einstellen.
Um einen Komparator mit einem OP aufzubauen, benötigst Du einen Spannungsteiler und eine Referenzspannung. Als Referenzspannungsquelle könntest Du z.B. den LM185, LM285 oder LM385 verwenden. Als OP empfehle ich den LM358 (= Dual-OP, d.h. zwei OP in einem DIP-8-Gehäuse). Die Eingänge des nicht verwendeten OP solltest Du auf Masse legen, damit dieser nicht zu schwingen anfängt und Störungen auf die Versorgungsspannung injiziert.
An den (-) Eingang des Komparators legst Du die Referenzspannung, an den (+) Eingang des Komparators legst Du die Mittelanzapfung des Spannungsteilers, der von 60V nach Masse geht. Den oberen und den unteren Widerstand des Spannungsteilers berechnest Du so, dass bei 60V eine Spannung von etwas größer als die Referenzspannung an dem (+) Eingang anliegt. Um eine Hysterese einzufügen, schaltest Du vom Ausgang des OP´s einen Widerstand zum (+) Eingang. Dieser hat folgende Funktion: schaltet der OPV auf HIGH, fließt ein Strom zum (+) Eingang und erhöht dort die Spannung. Damit hilft sich der OP quasi selbst, das HIGH-Signal auszugeben. Man nennt diese Methode daher „Mitkopplung“ (statt Gegenkopplung). Je nachdem, wie groß die Hysterese sein soll (wieviel Volt), machst Du diesen Mitkopplungswiderstand größer oder kleiner. Ich würde mal mit 3,9 MegaOhm anfangen. Natürlich könntest Du diesen Widerstand auch berechnen, aber das würde den Rahmen dieser Hilfe sprengen.
Ok, soviel von meiner Seite. Viel Erfolg!
Gruß, Hilarion
grundsatzfrage
Hallo!
Ich habe folgendes Problem. Ich möchte aus einer HV-Leitung
mit 96V und 400A ein Signal abgreifen, dass eine Lampe
schaltet, sobald auf der HV seite 60V anliegen. Die LEDs
hängen an einem 12V Netz und haben ca 200mW.
darf die 96volt und die 12volt spannung zb masseseitig miteinander verbunden sein, oder muss eine galvanische trennung beider spannungen sichergestellt sein?
Die Informationen aus den Datenblättern der Transistoren
helfen mir leider nicht viel weiter.
kein wunder: das gehört eher in den bereich schaltungstechnik…
gruss wgn
Vielen Dank