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

Dobór rezystora do tranzystora i pozostałych elementów

09 Lut 2017 13:00 1704 16
  • Poziom 4  
    Dzień dobry, chciałem prosić o pomoc w zrozumieniu zagadnień związanych z prądem elektrycznym. Mam elektromagnes ciągnący, który chciałem uruchomić poprzez czujnik kontaktronowy. Dowiedziałem się, że czujnik przy napięciu 12V po zwarciu obwodu już się nie rozłączy (czy coś takiego), dlatego powinienem użyć tranzystora BC 547 i rezystora 10K. Po złączeniu wszystkich elementów okazało się jednak, że to nie działa – elektromagnes nie pracuje. Miernik pokazuje na nim napięcie (niecałe) 2V, co chyba oznacza, że powinienem wstawić mniejszy rezystor.

    Sprawdziłem parametry wszystkich elementów układu – ILUSTRACJA –
    Dobór rezystora do tranzystora i pozostałych elementów
    elektromagnes ciągnący (12V, 0.3A), czujnik kontaktronowy (max: 50V, 0.1A), tranzystor BC 547 (NPN, max kolektora: 50V, 0.1A)
    – ale nie do końca rozumiem ich wzajemną relację.

    1. Czy pobór prądu 0.3A przez elektromagnes spowodowałby spalenie tranzystora, którego maksymalne natężenie prądu to 0.1A? Czy tranzystor po prostu ograniczy przepływ prądu do 0.1A jeśli np. usunę rezystor z układu?

    2. Czy powinienem dokupić tranzystor i kontaktron, które obsługują max 0.3A, czy na tych, co mam, da się osiągnąć pożądany efekt?

    3. Jak obliczyć właściwy opór rezystora w tym przypadku?

    4. Jak dowiedzieć się, jaki jest stosunek prądu kolektora do prądu bazy w moim tranzystorze?
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 19  
    Jeśli popłynie przez tranzystor (kolektor) prąd 0,3A to na pewno spali go, którego maksymum jest 0,1A. Zastosuj większej mocy tranzystor z serii BD..
    Prąd kolektora zależy od rezystancji cewki przekaźnika, tj prawie 12V/Rprz, gdzie Rprz jest rezystancja cewki przekaźnika. Mozesz zmierzyc ja ohmomierzem.
    Rezystor w bazie 10k słuzy do jej polaryzacji i moze być tej wartości i z powodzeniem wysteruje tranzystor.
    Stosunek prądu kolektora do pradu bazy zalezy od jego wzmocnienia tzw beta.
  • Pomocny post
    Moderator Projektowanie
    ryszard1955 napisał:
    Rezystor w bazie 10k słuzy do jej polaryzacji i moze być tej wartości i z powodzeniem wysteruje tranzystor.

    A to jest nieprawda i to gruba!
    Tu opornik powinien mieć ok. 470 Ohm, na pewno nie większy niż 1k, aby tranzystor był nasycony.
    Wystarczy tranzystor BC337, opornik w bazie 470 - 680 Ohm.
    piechnat napisał:
    Jak obliczyć właściwy opór rezystora w tym przypadku?

    Rb=(Uzas-Ube)/Ib; Ib=0,05Ic co najmniej - dla klucza nasyconego.
    Ib=0,05 x 300=15mA, Rb=(12-0,8)/15= 0,746k, najbliższy mniejszy z szeregu to 680 Ohm (maksimum).

    Bardzo ważne - równolegle do cewki elektromagnesu MUSI być dołączona dioda np. 1N4007 - katodą do plusa zasilania, anodą do kolektora tranzystora.
  • Poziom 19  
    W bazie tranzystora tak mały rezystor? Niemożliwe!!!
    Zresztą to łatwo wyliczyć prostymi wzorami. Zakładamy, że chcemy osiągnąć prąd kolektora 300mA. Załóżmy, że średnie wzmocnienie prądowe beta (lub hFE) wyniesie ok 300 razy, zatem konieczny prąd bazy wyniesie 1mA.
    Wartość rezystora w bazie można wyliczyć ze wzoru: (Uz-0,6V)/1mA, czyli 11,4/1mA=11,4k.... czyli najbliższy 10k.

    Nie miałem racji?

    Oczywiście, jeśli wzmocnienie beta będzie niższe, to proporcjonalnie potrzeba obniżyć wartość rezystora, albo razem z tranzystorem średniej mocy np BC337 (musi być wstawiony zamiast tego BC), wstawić sterujący BC547 w układzie Darlingtona, i łatwo uzyskać wzmocnienie prądowe równe iloczynowi wzmocnień obu tranzystorów, czyli na pewno co najmniej 500 razy.

    BC337 dla Ic=0,3A ma beta tylko 60, zatem ten rezystor musi być 5 razy mniejszy, czyli 2k, albo wstawić przed nim drugi tranzystor jak wyżej opisałem.
    Moderowany przez trymer01:

    Nie ma kolega racji - jest w grubym błędzie. I proszę go tu już nie powtarzać bo to jest jest już druga błędna porada - Regulamin, pkt 3.1.11.
    Proszę doczytać o podstawach - stanach pracy tranzystora, o kluczu, jego nasyceniu itp.
    Podstawowa zasada: wiem - doradzam, wydaje mi się - milczę!

  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 19  
    Przecież wyraźnie przedstawiłem obliczenia, czy kolega nie widzi obliczeń? Jeszcze nie widziałem w bazie rezystora o wartości poniżej 1k. Sam kolega gada bzdury.

    Moderowany przez radsat:

    Proszę nie powielać błędnych teorii.

  • Poziom 4  
    Serdecznie dziękuję wszystkim za pomoc. To ja w takim wypadku zadam jeszcze pytania, bo trochę nie rozumiem :)

    ryszard1955 napisał:
    Prąd kolektora zależy od rezystancji cewki przekaźnika, tj prawie 12V/Rprz, gdzie Rprz jest rezystancja cewki przekaźnika. Mozesz zmierzyc ja ohmomierzem.


    Przykładając miernik do kabelków elektromagnesu wyszło mi 13 Omów, czyli I = U/R czyli 12/13 czyli około 0.9A. Dlaczego ten wynik jest niezgodny oznaczeniem na obudowie elektromagnesu – 0.3A?

    trymer01 napisał:
    Rb=(Uzas-Ube)/Ib; Ib=0,05Ic co najmniej - dla klucza nasyconego.
    Ib=0,05 x 300=15mA, Rb=(12-0,8)/15= 0,746k, najbliższy mniejszy z szeregu to 680 Ohm (maksimum).


    Zauważyłem, że w dokumentacji tranzystorów wzmocnienie określane jest symbolem hFE. Domyślam się, że 0,8V (lub 0,6V podane przez ryszard1955) to może być VBE (chociaż dla BC337 wynosi 1.2V). Niestety nie potrafię zrozumieć skąd wzięło się 0,05. To chyba tak, jakby prąd kolektora był 20 razy większy od prądu bazy, ale wartości 20 ani 0,05 nigdzie nie widzę w dokumentacji. Skąd się wzięła?
  • Pomocny post
    Moderator Projektowanie
    piechnat napisał:
    Dlaczego ten wynik jest niezgodny oznaczeniem na obudowie elektromagnesu – 0.3A?

    A proszę pokazać tu zdjęcie tego elektromagnesu (jego dane techniczne).
    Pomiar omomierzem po wylutowaniu elektromagnesu z układu?
    piechnat napisał:
    Domyślam się, że 0,8V (lub 0,6V podane przez ryszard1955) to może być VBE (chociaż dla BC337 wynosi 1.2V).

    Trzeba odnosić się do konkretów - np. http://www.changpuak.ch/electronics/xtal/BC337-D.pdf
    0,6V, czy 0,8V - tak, tu chodzi o Ube.
    Ale trzeba rozróżniać czy tranzystor pracuje z Ic=1mA (wtedy Ube= ok.0,62V), czy z Ic=300mA - datasheet, Figure5 podaje że wtedy Ube= ok. 0,88V, i jeszcze mamy tam rozróżnienia na Vbesat oraz Vbeon; - Vbesat dotyczy dużego prądu bazy w stanie nasycenia, Vbeon to stan pracy aktywnej gdy tranzystor pracuje z Ib=Ic/hFE.
    Na wykresach zwykle podaje się wartości typowe, w tabelach - min/max.
    W tabeli str.2 podano "Base-Emitter On Voltage" = max 1,2V ale przy Ic=0,3A i Uce=1V - to ważne. To wartość gwarantowana przez producenta, w tych warunkach, zaś na wykresie podano wartości typowe (przeciętne).
    Zresztą dla naszych obliczeń
    Rb=(Uzas-Ube)/Ib
    wartość Ube nie ma większego znaczenia (co łatwo sprawdzić) bo Ube jest niewielkie w stosunku do Uzas, i czy przyjmiemy 0,8V czy 0,6V - wynik czyli wartość Rbe będzie taka sama.
    piechnat napisał:
    Niestety nie potrafię zrozumieć skąd wzięło się 0,05. To chyba tak, jakby prąd kolektora był 20 razy większy od prądu bazy, ale wartości 20 ani 0,05 nigdzie nie widzę w dokumentacji. Skąd się wzięła?

    Aby to zrozumieć, trzeba poczytać n/t stanów pracy tranzystora, a zwłaszcza jego nasycenia i pracy jako klucz (wyłącznik):
    http://elportal.pl/pdf/k01/28_13.pdf
    http://elportal.pl/pdf/k01/29_12.pdf
    Proszę zwrócić uwagę na zapisy w datasheet:
    - tabela Vcesat=max0,7V dla Ic=500mA, Ib=50mA - czyli dla Ib=0,1Ic
    - Figure5 - Vcesat podano dla Ic/Ib=10 - czyli Ib=0,1Ic,
    - Figure4 - widać, że niskie Uce (pewne nasycenie) uzyskamy tylko gdy Ib jest odpowiednio duże (w stosunku do Ic), np. dla Ic=300mA Ib musi wynosić min. 10mA, najlepiej 20-30mA. To ważne, gdyż warunki mogą się zmienić (temperatura, zasilanie), beta konkretnego egz. tranzystora nie jest znana i znacznie się ona obniża na skutek niskiego Uce.
    Wyjaśnia to np. Horowitz w swej słynnej "Sztuce Elektroniki":
    Dobór rezystora do tranzystora i pozostałych elementówDobór rezystora do tranzystora i pozostałych elementów
    Typowo stosuje się Ic/Ib=10 (Ib=0,1Ic), dla tranzystorów z wysoką betą - Ic/Ib=20 (Ib=0,05Ic) - np. http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/GeneralSemiconductor/mXyzqszz.pdf , dla tranzystorów specjalnych - nawet Ic/Ib=50-100 - np. http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/EN6912-D.PDF , ale dla "tępych" wysokonapięciowych tranzystorów - nawet Ic/Ib=5.
    Dla zwykłych tranzystorów Ic/Ib=10 (Ib=0,1Ic) - arbitralny warunek, dość ostry, zwykle całkowicie wystarcza Ic/Ib=20 - stąd Ib=0,05Ic - jak podałem wcześniej.
    Inaczej - mówiąc w ogromnym uproszczeniu - jeśli chcemy użyć tranzystora jako klucz (aby spadek napięcia i straty mocy na nim były minimalne, i aby ten stan był pewny) - należy założyć że ma on betę hFE dużo niższą niż katalogowa, rzędu 20.

    Reasumując - tranzystor jako klucz musi mieć doprowadzony duży prąd bazy Ib - znacznie większy niż by to wynikało z jego bety katalogowej - w przeciwieństwie do tego co się wydaje niektórym domorosłym "specom", którzy myślą że wszystkie rozumy pozjadali.
    Ale to tylko teoria, a wystarczy zmontować układ w pająku, regulować Ib (przy określonym obciążeniu Rc) i mierzyć napięcie Uce albo na obciążeniu Rc i wyciągnąć wnioski. Szczególnie interesujące będą wnioski po obserwacji dymu z tranzystora z Rc=40Ω (dla Ic=0,3A) i Rb=10k. Nauka bezcenna (tranzystor kosztuje tylko 20gr.) :D
  • Poziom 35  
    Witam
    Dodam, że dobrze by było dołączyć diodę prostowniczą równolegle do elektromagnesu. Tak na wszelki wypadek, by przy wyłączaniu, impuls indukowany w uzwojeniu elektromagnesu, nie uszkodził tranzystora.
    Trzeba też się dowiedzieć, jakie długie będą przewody łączące bazę tranzystora z kontaktronem.
    Pozdrawiam
  • Moderator Projektowanie
    mariann napisał:
    Dodam, że dobrze by było dołączyć diodę prostowniczą równolegle do elektromagnesu. Tak na wszelki wypadek, by przy wyłączaniu, impuls indukowany w uzwojeniu elektromagnesu, nie uszkodził tranzystora.

    Słusznie, ale trzeba czytać!
    trymer01 napisał:
    Bardzo ważne - równolegle do cewki elektromagnesu MUSI być dołączona dioda np. 1N4007 - katodą do plusa zasilania, anodą do kolektora tranzystora.
  • Poziom 4  
    Wklejam zdjęcie elektromagnesu. Opór mierzyłem na końcówkach przewodów.
    Dobór rezystora do tranzystora i pozostałych elementów
  • Moderator Projektowanie
    piechnat napisał:
    Opór mierzyłem na końcówkach przewodów.
    piechnat napisał:
    Przykładając miernik do kabelków elektromagnesu wyszło mi 13 Omów

    Zasilanie 12VDC, prąd pobierany 0,3A, więc oporność powinna wynosić ok. 40 Ohm.
    Możliwe przyczyny wyniku pomiaru 13 Ohm:
    - miernik nie jest sprawny,
    - elektromagnes ma zwarcie międzyzwojowe,
    - inne(?)
  • Poziom 4  
    trymer01 napisał:

    - miernik nie jest sprawny,
    - elektromagnes ma zwarcie międzyzwojowe,
    - inne(?)


    miernik raczej sprawny, dzisiaj dojrzałem do pomiary natężenia prądu, na 9V baterii było 0.49A, na 12V zasilaczu poszło 0.78A

    domyślam się, że to jednak zwarcie :(

    ----

    znalazłem ten sam elektromagnes w ofercie BOTLANDu i.....

    https://botland.com.pl/magnesy/8071-elektroma...kg.html?search_query=elektromagnes&results=23

    w opisie napisali: Pobierany prąd: ok. 0,9 A
  • Pomocny post
    Poziom 31  
    Pobierany prąd ~900mA służy do wciągnięcia bolca elektromagnesu, prąd 300mA to prąd, który wystarczy później do przytrzymania bolca "wciągniętego"
  • Poziom 4  
    Dziękuję za pomoc.