Nybörjare försöker sig på transistorer

[Magnus_K]

Hej och hå, labbandet går vidare.
Kom fram till att nästa steg i min egna elektronikutbildning får blir "Läran om transistorer". Mitt första mål är att kunna sätta upp en enkel krets där en trissa styr en last av och på. Detta ska givetvis göras så det fungerar i praktiken men framför allt vill jag lära mig det teoretiska först.

Nedan är en bild på ett schema jag knåpat på en stund nu. Det är en µC som ger ut en fyrkantsvåg som genom en NPN-transistor slår av och på en vanlig röd LED.

Om någon orkar så uppskattas det MYCKET om jag kan få lite feedback/frågor om schemat. Om inte annat så har jag en hel del frågor.
Tänkte jag skulle börja så här då jag tror det finns en överhängande risk att allt är helt enkelt fel.

Schema.jpg

[Icecap]

Vilken sorts feedback förväntar du dig?

Kopplingen är dum! Om du försöker göra en konstantströmsgenerator är du på rätt väg - men fel kopplad.

Du har kopplat transistorn som en emitterföljare, den förstärker strömmen ganska mycket men inte spänningen.

Så frågan är: vad är det du vill åstadkomma?

[Miramithe]

Ska man inte koppla resistorn efter transistorn om man ska driva en LED? Alltså byta plats på LED och resistorn.

[Magnus_K]

Om jag försöker göra en konstantströmsgenerator vet jag inte. Det jag försöker göra är att istället för att blinka LED:en direkt från µC så ska en transistor göra jobbet.

Du kanske tänker i mycket mer avancerade banor än mig.

Har du lust får du gärna ge några konkreta tips, tex om jag placerat komponenterna fel, hur ska dom då sitta för mitt ändamål?

@Miramithe: Såg ditt inlägg när jag skulle posta detta. Menar du R2? (Den övre resistorn)

[Miramithe]

Japp. Kolla guiden om transistorer på forumet. Spänningsföljare tror jag det heter

[Magnus_K]

Vad bra, tack! Har bara kikat i Wiki'n men glömde den kategorin i forumet.
Japp, dessa har jag placerat fel. Ska rita och räkna om samt läsa mer.

[4kTRB]

Lysdioden kopplas in på kollektorsidan
och en strömbegränsande resistor på emittern.
Sedan måste fyrkantsignalens spänning på basen
upp i minst bas-emitter-spänningsfallet, runt 0.6V,
plus spänning som uppstår över emitter-motståndet.
Ex. om du vill ha 3mA genom dioden och emitter-motståndet
är på 1000 ohm så behöver fyrkantvågen upp i spänning till 3mAx1000 + 0.6V= 3.6V

[Magnus_K]

Ok, här kör det ihop sig. Nytt schema nedan.
Jag hänger med på att det kommer ligga ca 4,3V över R2 och kan därmed dimensionera resistansen på R2 för att få "rätt" ström genom LED:en.
Det jag inte blir klok på är PWM utgången från microcontrollern, behöver det strömbegränsas innan basen? Alltså R1, behöver den resistorn vara där?
Det jag tror är att den måste strömbegränsas annars dras för mycket ström ut ur controllern som sedan påverkar kollektor-emitter strömmen. Men som sagt, har aldrig lurat på det här innan så mina teorier är helt taget från ingenstans.

@4kTRB: Såg att du postade under tiden jag skrev. Måste läsa ditt inlägg igen och tänka lite. Återkommer med svar!

Schema2.jpg

[Mindmapper]

Vad bra, tack! Har bara kikat i Wiki'n men glömde den kategorin i forumet.
Japp, dessa har jag placerat fel. Ska rita och räkna om samt läsa mer.

Det är inte så lätt att hitta här på forumet.
Googla på "transistorn som switch" då får du upp
http://www.ict.kth.se/courses/IL131V/tr ... /index.htm

Där står det en hel del, kanske mer än du behöver.

Emitter till GND,
Kollektor - resistor - LED +
bas via basresistor till uC

Dvs din R2 ska vara på kollektorsidan med LED.

sedan finns det andra kopplingar beskrivna där också

[Mindmapper]

Ok, här kör det ihop sig. Nytt schema nedan.
Jag hänger med på att det kommer ligga ca 4,3V över R2 och kan därmed dimensionera resistansen på R2 för att få "rätt" ström genom LED:en.
Det jag inte blir klok på är PWM utgången från microcontrollern, behöver det strömbegränsas innan basen? Alltså R1, behöver den resistorn vara där?
Det jag tror är att den måste strömbegränsas annars dras för mycket ström ut ur controllern som sedan påverkar kollektor-emitter strömmen. Men som sagt, har aldrig lurat på det här innan så mina teorier är helt taget från ingenstans.

@4kTRB: Såg att du postade under tiden jag skrev. Måste läsa ditt inlägg igen och tänka lite. Återkommer med svar!

Schema2.jpg

Se tidigare post
Du har inte 4,3V över R2. Du har UR2 = Ucc - ULED - Ucesat

ULed beror på vilken LED du har. Ucesat kan du dra till med 0,1V, mer noga är det inte i det här fallet.

Bas resistorn dimensionerar du efter hur mycket spänning du får över den när du dragit bort Ube från vad uC ger ut vid 1'a. Sedan OHM's lag med basströmmen.

[Magnus_K]

Jäkligt hyggligt att ni hjälper mig! Den där länken var värdefull också Mindmapper! Jag tog ner den och printade ut. Får bli blir kvällslektyr framöver.
Här är den som pdf om någon vill ha den ->

Transistorer.pdf

Jag återkommer med uträkningar och schema när jag läst om era inlägg några gånger och räknat på det. Måste se sambanden så "tänket" sätter sig.

[Glenn]

Googla på "transistorn som switch" då får du upp
http://www.ict.kth.se/courses/IL131V/tr ... /index.htm

Där står det en hel del, kanske mer än du behöver.

William som skrivit den lurkar f.ö här på forumet ibland, men jag tror inte det är så ofta

[Magnus_K]

Ok. Ny öl, nytt försök.
Även flyttat runt på komponenterna.

Jag vill ha 10mA genom LED:en och räkna ut R1 och R2.
Räknar med 2V Uled, 0,7V Ube och 0,1V Ucesat.

R2:
UR2 = Ucc - Uled - Ucesat
UR2 = 5 - 2 - 0,1
UR2 = 2,9V
R2 = U / I
R2 = 2,9 / 0,01
R2 = 290
R2 ska vara 290Ω

R1 med 5Vp-p PWM:
Ibe = Ic / Hfe
Ibe = 0,01 / 185
Ibe = 0,000054A = 54µA
Kirchoffs spänningslag: 0 = Ucc - Ibe * R1 - Ube
0 = 5 - 0,000054 * R1 - 0,7
4,3 / 0,000054 ~ 79600
R1 ~ 79600
R1 ska vara kring 79,6kΩ men för att försäkra sig om att trissa ska bottna riktigt väljer man ett värde av ca hälften(eller?)

EDIT:
R1 med 3,3Vp-p PWM:
Ibe = Ic / Hfe
Ibe = 0,01 / 185
Ibe = 0,000054A = 54µA
Kirchoffs spänningslag: 0 = Ucc - Ibe * R1 - Ube
0 = 3,3 - 0,000054 * R1 - 0,7
2,6 / 0,000054 ~ 48148
R1 ~ 48148Ω (alltså skulle en 22kΩ resistor fungera ganska väl


Jag har några följdfrågor men dom kan komma lite senare tills jag fått ordning på det här.

@Glenn: Kul, verkar vara ett välskrivet dokument. Bra för en novis lik en annan!

Schema3.jpg

EDIT: Korrigerat uträkningen för 3,3V

[Icecap]

Nu är det lite fel. Kopplingen ät rätt men "bottnar" är ett specifikt tillstånd som faktisk sällan används då det finns nackdelar med det.

Men för att säkra att transistorn är på tillräckligt "tydligt" är den dubbla basström tillräckligt. Egentligen är det bara en säkring av att täcka de variationer av strömförstärkningafaktorn som finns.

[Mindmapper]

Ok. Ny öl, nytt försök.
Även flyttat runt på komponenterna.

Jag vill ha 10mA genom LED:en och räkna ut R1 och R2.
Räknar med 2V Uled, 0,7V Ube och 0,1V Ucesat.

R2:
UR2 = Ucc - Uled - Ucesat
UR2 = 5 - 2 - 0,1
UR2 = 2,9V
R2 = U / I
R2 = 2,9 / 0,01
R2 = 290
R2 ska vara 290Ω

R1:
Ibe = Ic / Hfe
Ibe = 0,01 / 185
Ibe = 0,000054A = 54µA
Kirchoffs spänningslag: 0 = Ucc - Ibe * R1 - Ube
0 = 5 - 0,000054 * R1 - 0,7
4,3 / 0,000054 ~ 79600
R1 ~ 79600
R1 ska vara kring 79,6kΩ men för att försäkra sig om att trissa ska bottna riktigt väljer man ett värde av ca hälften(eller?)

Jag har några följdfrågor men dom kan komma lite senare tills jag fått ordning på det här.

@Glenn: Kul, verkar vara ett välskrivet dokument. Bra för en novis lik en annan!

Schema3.jpg

När det gäller R1 så kan förstärkningen variera som Icecap redan sagt. En annan sak som kan påverka hur stor basströmmen ska vara/blir är att det är inte säkert att utgången ger ut 5V bara för att matningen är 5V. Ofta kan utspänningen vara ända ner mot 3V.

Prova att mäta och undersöka sådana saker ger mycket kunskap om vad man kan förvänta sig när man felsöker senare. Att studera datablad är också intressant, där kan man se vilka gränser man kan förvänta sig.