Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dobór tranzystora i rezystora

11 Lis 2012 18:52 6198 30
  • Poziom 8  
    Witam wszystkich
    Na wstępie chciałbym poprosić o wyrozumiałość :). Stanąłem przed następującym zadaniem. Za pomocą atmegi wysterować pompkę spryskiwacza samochodowego i elektrozawór od pralki. Wykonałem schemat załączony na końcu i tutaj moje pytanie: czy tranzystor BD135 nadaje się do załączania takiej właśnie pompki? Drugie to raczej prośba o pomoc w doborze rezystora przed tranzystorem Q1. Próbowałem wyznaczyć go samemu zgodnie z zaleceniami użytkownika Paweł Es. (Link), jednak napotkałem kilka problemów:

    1. Pompka spryskiwacza nie ma karty katalogowej więc nie znam takich wartości jak rezystancja, czy pobór prądu. Wiem, że zasilana zasilaczem 12V 1,2A działa :)

    2. W dokumentacji tranzystora nie mam podanego współczynnika przesterowania (k) a podany tam zakres 2-5 jest dosyc spory chyba bo z tego co udało mi się obliczyć:
    Rb = 430 * k
    W sumie użytkownik pisze, że im mniejszy współczynnik tym szybsze wyłączanie, na czym naturalnie by mi zależało (wiem, że te różnice nie będą wielkie ale dobrze chyba, żeby były :)

    Chciałbym jeszcze spytać, jak wartość tej rezystancji zmieniłaby się, gdybym chciał szeregowo obok pompki dołożył diodę LED białą?
    Z góry dziękuję za wyrozumiałość i pomoc w rozwiązaniu problemu. Wiem, że dla większości z was tak naprawdę nie jest to problem. Ale niestety dla mnie jest :/
    Pozdrawiam :)

    __
    PS: Sterowanie zaworem za pomocą optotriaka MO36062M zaciągnięte z aplikacji tego właśnie optotriaka :)

    Dobór tranzystora i rezystora
  • Poziom 38  
    tomek1355 napisał:
    czy tranzystor BD135 nadaje się do załączania takiej właśnie pompki?

    Jaki prąd pobiera pompka? Sprawdź np multimetrem.
  • Poziom 8  
    Wiem, że to głupie i żałosne ale niestety nie mam żadnego miernika, nawet najprostszego :( Z tego co udało mi się wyczytać w sieci, pompka pobiera ok 1A.

    [edit]
    Stad tez zdecydowalem sie na niego :) Ale nie wiem, być może nie jest to odpowiedni tranzystor
  • Poziom 43  
    tomek1355 napisał:
    Wiem, że to głupie i żałosne ale niestety nie mam żadnego miernika, nawet najprostszego

    Raczej nieroztropne, przy uruchomianiu nawet prostego układu miernik moze być potrzebny.
    Naprawdę uruchamiasz ten uklad czy to szkolne zadanie i masz dobrać elementy do schematu?
  • Poziom 8  
    Chcę to uruchomić. Na swoją obronę dodam, że obiecuję, że jutro kupię multimetr :)
  • Poziom 43  
    To pomierzysz prąd pobierany przez pompkę i spokojnie dobierzesz tranzystor. Do 1 A tranzystor jak najbardziej odpowiedni.
  • Poziom 8  
    Jeszcze jutro sprawdzę ale po podłączeniu pod zasilacz 1,2A działa dobrze + to co wyczytałem w sieci więc chyba ok :) Dzięki wielkie za potwierdzenie mojej decyzji :) A co z rezystorem?
  • Poziom 38  
    No to jutro pomierzysz prąd.
    Na początek to źle połączyłeś bazę tranzystora z LED-em optotiaka. Tak nie wolno, bo przecież napięcia na nich są różne i jedno ograniczy drugiemu. Dobierz opornik dla optotriaka (prąd LED-a wg datasheet), sprzed tego opornika (czyli z Atmegi) podłącz drugi opornik do bazy tranzystora.
    Tranzystor będzie za słaby - wg różnych datasheet ma Icmax=0,5-1,5A. Jeśli pompka pobiera 1, czy 1,2A to tranzystor upali, gdyż w momencie startu ten prąd może wynieść nawet i 5A. To jest silnik prądu stałego, ma duży prąd startowy, zwłaszcza z obciążeniem. A nawet dla prądu 1,2A tranzystor BD13x pracowałby w okolicach granicznej wartości - tak się nie robi.
    Pojedynczego tranzystora mocy o Icmax=5-10A (a taki tu potrzebny) nie wysterujesz z Atmegi - albo potrzebny wzmacniacz na tranzystorze mniejszej mocy, albo zastosuj darlington, np BD901 - wtedy opornik w bazie dobierz wg wzoru (Uwy-1,6)/6mA - np. jeśli Atmega daje na wyjściu Uwy=4V, to Rb=390ohm. Sprawdź w datasheet czy Atmega da to napięcie przy tym prądzie 6mA. Jeśli nie - to trzeba dodać stopień pośredniczący - wzmacniacz. Dla zwykłego tranzystora prąd bazy musiałby wynosić nie 6mA ale ok. 100mA.
  • Poziom 39  
    Ten tranzystor tam się nie nadaje. W instalacji pojazdu pompki bywają zabezpieczone bezpiecznikiem 10A. A to dla tego, że silnik przy starcie pobiera znaczny prąd przetłaczając płyn przez dysze i zawory. Użyj więc klucza o odpowiedniej wytrzymałości prądowej, np. przekaźnika 10A. Wtedy będziesz mógł obciążyć pompkę znamionowo. Gdybyś chciał ją użyć winny sposób (mniejsze ciśnienia, softstart itp.) to i klucz może być słabszy - jednak wtedy musisz dobrać go doświadczalnie na podstawie pomiarów obciążeń w startującym i pracującym układzie + odpowiedni naddatek bezpieczeństwa.

    Do tego jeszcze mała uwaga: dobra praktyka wymaga, aby dobierając elementy elektroniczne pod katem mocy, prądów i napięć stosować takie, aby ich obciążenie nie przekraczało 2/3- 3/4 znamionowego w danych warunkach eksploatacji (czyli np. tranzystor10 A obciążamy maksymalnie prądem 7,5 A). Zapewni to ich długą i bezawaryjną pracę.
  • Poziom 8  
    Na wstępie chciałbym wam wszystkim podziękować za odpowiedzi :) Bardzo wielkie podziękowania za sugestię rozdzielenia sygnału przez oddzielne rezystory na optotriak i tranzystor (co wkońcu tranzystorem chyba nie będzie :P). Czy wartość rezystora przed optotriakiem z karty katalogowej:
    Dobór tranzystora i rezystora
    R = (5 - 3)/0,01 = 200 ohm jest prawidłowa?

    @marekzi
    Co do sterowania pompką, dziękuję za sugestię użycia Darlingtona. Niestety, prócz datasheet'u nie mogę znaleźć go w żadnym sklepie :(. Znalazłem za to BDW42G(Link). Czy on się nadaje? Dalej, czy rezystor:

    R = (5 - 2) / 0,01 = 300 ohm będzie ok?

    Nawiązując do odpowiedzi kybernetes, czy w związku z możliwym poborem prądu przy rozruchu należałoby jeszcze dodatkowo jakoś zabezpieczyć tranzystor?

    Z góry dzięki za odpowiedzi :)

    __
    edit:
    Atmega na wyjsciu daje 5V
  • Poziom 38  
    Wartość 300 ohm jest policzona źle.
    Źle czytasz (albo nie czytasz) datasheet: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5042/MOTOROLA/MOC3062.html
    Str. 2:
    "2. All devices are guaranteed to trigger at an IF value less than or equal to max IFT. Therefore, recommended operating IF lies between max
    IFT (15 mA for MOC3061, 10 mA for MOC3062, 5 mA for MOC3063) and absolute max IF (60 mA)."
    Tak więc dla MOC3062 Ifmin=10mA, Ifmax=60mA. Nie ma co diody męczyć , trzeba założyć If=15mA.
    Str.2; Forward Voltage (IF = 30 mA) VF = 1.3V.
    Tak więc R=(5V-1,3V)/15mA=240ohm.
    Przez przypadek na Twoim 300ohm oporniku też by pewnie pracował.
    Pytanie - czy Atmega dając stan wysoki na wyjściu na pewno daje +5V przy prądzie co najmniej 15mA ? Tym razem sprawdź to dobrze w datasheet.

    Darlingtona żadnego nie ma we wszystkich sklepach? - ależ są, na pewno. Skąd wiesz? - bo teraz w niedzielny wieczór raczej nie pytałeś, więc wnioskuję że szukałeś "Darlington" jako oznaczenia - a to tylko nazwa potoczna. Podałem Ci konkretny typ - BD901, jest w każdym sklepie, BDW42 nawet lepszy, ale chyba droższy.
    Opornik w bazie policzony z zapasem, może być.
    Tylko znowu Atmega - w sumie na tym wyjściu musi oddać 15mA LED-owi i 10mA darlingtonowi, czyli razem 25mA ? - i ja wątpię aby była ona w stanie oddać taki prąd przy stałym napięciu wyjścia +5V będąc zasilana z +5V.

    Tranzystor zabezpieczyć trzeba ale tylko przed przepięciami, które powstaną przy nagłym wyłączaniu prądu przez tranzystor w obciążeniu o charakterze indukcyjnym jakim jest silnik. Musisz do silnika dołączyć równolegle diodę np. 1N400x, katodą do +zasilania.
    Zabezpieczyć tranzystor przed dużym prądem się nie da - np. w przypadku zwarcia, czy długotrwałego przeciążenia tranzystor się spali. Powinieneś dać szeregowo dobrany bezpiecznik (2,5 - 5A? - zwłoczny), który tylko zabezpieczy przed pożarem.
    Najszybszym bezpiecznikiem jest tranzystor - on zawsze spali się szybciej niż bezpiecznik.
    Jedynym zabezpieczeniem tranzystora może być on sam - "mocny", tak aby wytrzymał ten udar prądu startowego obciążonego silnika, tranzystor powinien być dobrany o Icmax= co najmniej 8A, jeszcze lepiej 10-15A. Różnicy w kosztach praktycznie nie ma, gabarytowo też.
  • Poziom 8  
    Przyznaje się do błędu z wyznaczeniem rezystora do optotriaka. Dziękuję bardzo za pomoc :)

    Co do prądu atmegi, szukając w dokumentacji znalazłem ten wykres:
    Dobór tranzystora i rezystora
    Z dokumentacji wynika, że na nodze atmegi dostane max 20mA i a wykresu wynika, że im bliżej 5V na wyjsciu, tym prąd mniejszy, powiedzmy do 10mA, tak?

    W związku z tym trzeba dodać kolejny tranzystor zaraz za nogą atmegi, którym załącze odpowiednie źródło tak? Za tym oczywiście idzie kolejny rezystor do wyznaczania i sam dobor tranzystora :) Czy schemat będzie wyglądał w takim razie tak:
    Dobór tranzystora i rezystora

    Na koniec chciałem Ci bardzo serdecznie podziękować za pomoc. Wiem, że dla Ciebie to są pewnie błahe rzeczy ale jak widać, niektórzy mają nadal z tym problemy :/
  • Poziom 38  
    Ten schemat bez sensu - tranzystor dodatkowy nic nie robi tylko zwiera zasilanie - będzie dym. Oporniki R1 i R2 podpięte do +5V.
    Wykres prądowo-napięciowy wyjścia Atmegi dla stanu wysokiego obrazuje to o czym Ci pisałem - przy poborze prądu napięcie obniża się. To normalne.
    Odczytaj dla 25mA jakie jest napięcie (pośrodku 25stC i 85stC) - ok. 4,3V - to i tak dużo.
    Teraz przelicz opornik dla zasilania LED-a MOC3062 przyjmując Uwy=4,3 zamiast wcześniej zakładanej wartości 5V, oraz opornik dla darlingtona R=(Uwy-Ube)/10mA, Ube (Ubeon, nie Ubesat) odczytaj z datasheet darlingtona dla prądu np. 2A.
    I tym sposobem dasz LED-owi prąd 15mA, których potrzebuje by wyzwolić triaka, oraz dasz 10mA w bazę darlingtonowi, których potrzebuje aby wystartować silnik z prądem nawet 5A, i to wszystko bez wzmacniacza na dodatkowym tranzystorze.
    Aha, jeszcze widzę bład - emiter darlingtona musi być połączony z masą Atmegi - na schemacie tego brak (pin2 złącza P9 z pinem 1 złącza P1 - rozumiem że to masa Atmegi).)
  • Poziom 8  
    Czyli R1=(4,3V-1,3V)/15mA = 200ohm

    Co do R2 (przed Darlingtonem), dobrze rozumiem, że Ube odczytać z wykresów:
    Dobór tranzystora i rezystora
    W sumie jeśli tak to i tak nie wiem z którego :/ i skąd wzięliśmy prąd Darlingtona 10mA? Szczerze to chyba ja wziąłem, bo pierwszy go napisałem, ale nie wiem skąd :/ i nie wiem czy to właściwe

    Co do tranzystora, faktycznie spora moja gafa :) Ale chciałem go zastosować, bo (w schemacie tego jeszcze nie było ale razem z pompką i zaworem chciałem włączać jeszcze diodę LED (białą) ale żeby już nie komplikować za bardzo sterowania (może dla was ono nie jest skomplikowane, dla mnie juz coraz bardziej :P) Czy mógłbym podpiąć diodę pod ~230? Tak jak tutaj (Link)?
    Z góry dzięki za odpowiedzi :)
  • Poziom 8  
    Tak tak, oczywiście, nie wrzuciłem zaktualizowanego schematu :) z pierwszego tranzystora zrezygnowałbym jednak. Miał być po to, żebym mógł jeszcze wysterować diodą, gdyby go nie było, nie dałoby rady. Zamiast tranzystora, chciałbym wrzucić ta diodę LED na 230, zgodnie z w/w aplikacją, schemat wyglądałby tak:

    Dobór tranzystora i rezystora

    Czy tak byłoby ok? I co z rezystorem przed darlington'em? R= 280ohm bedzie ok?
  • Specjalista - urządzenia lampowe
    tomek1355 napisał:
    Zamiast tranzystora, chciałbym wrzucić ta diodę LED na 230, zgodnie z w/w aplikacją, schemat wyglądałby tak:

    Dobór tranzystora i rezystora

    Czy tak byłoby ok? I co z rezystorem przed darlington'em? R= 280ohm bedzie ok?


    Owa dioda w szereg z zaworem? I jeszcze kondensator w szereg? Znowu herezje...
    Na dodatek masz obok pompkę sterowaną z 12V - nie prościej ową diodę z obwodu zasilania pompki zaświecić?
  • Poziom 38  
    Opornik R1 policzony dobrze.

    Co do prądu Ib; - obciążenie w Twoim układzie nie jest stałe - normalna praca Ic=1,2A, start silnika - kilka A. Trzeba tak wysterować tranzystor, aby dla tych kilku A (powiedzmy 5A) jeszcze był otwarty dostatecznie. Bo jego otwarcie decyduje o Ucesat - a to napięcie odejmując się od napięcia zasilania zmniejsza napięcie na silniku (źle) i daje ciepło grzejące tranzystor P=IcUcesat (źle).
    Warunkiem wprowadzenia w nasycenie jest dostarczenie odpowiednio dużego Ib. Różnie to jest podane w datasheet:
    - str2 - tabela "Collector−Emitter Saturation Voltage (IC=5.0 Adc, IB=10mAdc)=max. 2V - wartość gwarantowana,
    - Figure 10. Collector Saturation Region - wartości typowe (nie gwarantowane),
    - Figure 11. “On” Voltages - Vcesat@Ic/Ib=250 - wartości gwarantowane.
    Przyjęcie Ib=10mA nie jest tu błędem, gdyż prąd ten zapewni całkowite nasycenie tranzystora dla prądów do 2-3A i jeszcze dobre jego otwarcie dla Ic=5-7A.

    Napięcie Ube - wykresy, które wkleiłeś nie są jednoznaczne (podpis "ON" a na wykresie jest "Vbesat"). Można przyjąć Ube=2,0V.

    Dioda LED - można tak "zapalić LED-a", ale:
    - kondensator powinien być dobrej jakości, min. 400V, najlepiej 630V,
    - opornik 470ohm zastąp dwoma połączonymi 470ohm+470ohm każdy min.0,5W. Nie jeden 470ohm czy 1k. Są powody ku temu.
  • Poziom 8  
    Czyli R2 = (4,3 - 2) / 0,01 = 230 ohm, rezystor 240 ohm moze byc?

    A co do diody, czy sugerowane przez jdubowski przeniesienie diody (którą zaświecę, nie zapalę :)) do obwodu 12V byłoby lepszym rozwiązaniem, czy nie będzie problemu z tym, żeby została ona na ~230? I czemu rezystor 1k zastąpić dwoma 470ohm? Mówisz, że są ku temu powody, mógłbyś powiedzieć jakie? Nauki nigdy za wiele :)
  • Poziom 38  
    240ohm może być.
    Przeniesienie diody do obwodu 12V jest lepszym rozwiązaniem i na pewno bezpieczniejszym.
    Co do opornika 470ohm; - wyobraź sobie, że włączenie do sieci 230VAC tego układu z diodą nastąpi w szczycie sinusoidy. Napięcie osiąga ponad 320V, kondensator (pusty) ładując się wywoła bardzo duży impuls prądu - można przyjąć, że całe napięcie ok. 300V odłoży się na tym oporniku. Policz sobie moc (ciepło) jaka wydzieli się w ciągu tych kilku(nast)milisekund - to rząd 100W. Opornik 1-2W wytrzyma (?) gdyż impuls krótki, ale bardziej chodzi tu o jego wytrzymałość napięciową.
    Opornik ma dwa ograniczenia napięciowe - jedno wynika z jego mocy U=√PR, drugie wynika z jego konstrukcji (materiałów). Z reguły im większa nominalna moc opornika, tym większa wytrzymałość napięciowa (ta druga - chodzi o przebicie izolacji - decydują użyte materiały, rozmiary opornika). Praktycznie wszystkie oporniki o mocy <0,5W mają Umax<250V, tylko niektóre 0,5W mają 300V, od mocy 1W zaczynają się 400V. Być może to się zmieniło, ale generalnie zasada "większa moc=większa wytrzymałość napięciowa) obowiązuje. Dlatego nie można tu stosować jednego 0,5W (co nie znaczy, że od razu będzie awaria - sam tak robiłem wiele razy bez "bum"), lepiej dać 2 oporniki 1W - będzie bezpiecznie.
  • Poziom 8  
    Zgodnie z zaleceniami przeniosłem diodę do obwodu 12V, schemat wygląda następująco:
    Dobór tranzystora i rezystora
    Z tego co mi się wydaje, chyba wszystko jest już ok :)
    Rezystor przed LED (biała): R = (12-3,5)/20m = 425 ohm - rezystor 470ohm chyba będzie ok?
    Co o tym wszystkim myślicie? :)
  • Poziom 8  
    W takim razie poczekam jeszcze do jutra, może ktoś stwierdzi, że coś jeszcze jest nie tak i się, jeśli nie, zamilknie na wieczność albo do czasu jak okaże się że nie działa :) a ja zamknę temat
    Pozdrawiam :)
  • Poziom 8  
    Mam jeszcze pytanie. W związku z tym, że mam problem z zamówieniem BDW42G, czy zamiana na BDW93C Link jest możliwa? Czy dobrze czytam w dokumentacji, że aby zapewnić nasycenie, potrzeba dać na bazę 20mA z czym u mnie mogą być problemy?
  • Poziom 38  
    Możesz zamienić bez problemu.
    Różnice nieznaczne.
    Ib=20mA podano w tabeli jako warunki pomiaru dla Ic=5A dla podania gwarantowanej wartości Ucenas.
    Nasycenie nie jest stanem, który nie daje się dobrze zdefiniować - jest kilka definicji i żadna nie jest pełna. Poczytaj.
    Dla Ciebie ważne jest aby tranzystor przy prądzie 1,2A był w pełnym nasyceniu a przy prądzie 5A może być wysterowany gorzej - byle nie w stanie pracy liniowej. Przy tym oporniku w bazie obydwa te tranzystory (a właściwie to prawie każdy darlington tej mocy) będą wysterowane właściwie; - zmniejszać opornika i męczyć Atmegi dużym prądem nie ma sensu i potrzeby.
  • Poziom 8  
    Zdaje relacje :) podlaczylem uklad i wszystko dziala. Oczywiscie nie obejdzie sie bez ALE. Tak wiec to ALE to fakt, ze pompka pompuje jakies 2 razy slabiej w porownaniu do tego, jak pompuje gdy podlaczam ją pod sam zasilacz. Co może być powodem tego? za duzy rezystor na bazie tranzystora?
  • Poziom 38  
    W czasie gdy tranzystor jest włączony i pompka pracuje zmierz:
    - napięcie między kolektorem i emiterem tranzystora,
    - napięcie na zaciskach pompki,
    - napięcie na wyjściu z Atmegi
    Tranzystor się wtedy grzeje?
  • Poziom 8  
    Napiecie kolekor-emiter = ~12,2V
    Napiecie na zaciskach pompki = ~10,2V
    Napiecie na wyjsciu ATmegi = ~4,2V

    Tranzystor sie nie grzeje
  • Poziom 38  
    Jakim sposobem, gdy tranzystor jest włączony może na nim być napięcie 12,2V??
    Przeczytaj jeszcze raz co napisałem poprzednio i zrób pomiary dokładnie wg tego.
    Bo jak do tej pory to zawracasz głowę.
  • Poziom 8  
    Przepraszam, nie wiem o czym ja myslalem... 1,03V