Fehler in Schaltkreis?
Hallo Community,
ich baue mit Freunden für ein Schulprojekt eine art Coilgun.
wir haben dafür Spulen gewickelt und planten diese nacheinander mit einem arduino über Transistoren anzusteuern. Die Spannung sollte uns ein Labornetzteil liefern.
Nun gibt es das Problem, dass es nicht funktioniert wobei die Physik scheinbar nicht mehr funktioniert (Spaß… Fehler ist nur mega komisch).
Zur Vereinfachung
haben wir für die Fehlersuche nur eine Spule verwendet… Ich liste unten auf was die ergebnisse der Fehlersuche sind.
-Nur die Spule am Netzteil : Bei 3V fließen laut Netzteil 3A (???) und es wird ein relativ starkes Magnetfeld erzeugt.
-zwischen den Kabeln an denen das Arduino „Brett“ fließen nach dem anschließen 3V und wenn eine LED an den Transistor angeschlossen wird leuchtet diese
-wenn jetzt aber die Spule über das Brett mit dem Transistor verbunden wird, geht es nicht mehr :( laut Netzteil fließen dann nur 0,003A und es wird kein Magnetfeld erzeugt
-am Übergang zwischen Kabel und Spule liegt es nicht.
Fragen: Woran liegt es dass die Spule nicht funktioniert? Warum können an der Spule 3A (also Widerstand nur 1 Ohm???) fließen obwohl ein Multimeter für die Spule 150kO misst?
habe ein bild angehängt… evtl. vereinfacht es meine Erklärungen.
Text ist lang und evtl. kompliziert aber ich hoffe es kann mir trotzdem jemand helfen…
LG
Nenne unbedingt die Typenbezeichnung des Transistors (steht eigentlich drauf)?
BUxxx oder TIPxxx oder BDxxxx ?
Dann kann man im Datenblatt nachsehen ob er die 3A schafft.
Der Transistor schafft keine 3A, des haben wir schon nachgeschaut…
BC547 kann ich jetzt sagen sonst muss ich montag nochmal draufschauen was für ein typ es ist.
3A ist auch Komisch
4 Antworten
Es gibt mehre Punkte die ihr beachten müsst:
- Wenn man Spulen (=induktiven Lasten) mit Halbleitern (z.B. Transistoren) schalten will, so muss man unbedingt eine Freilaufdiode parallel zur Spule in Sperrrichtung einbauen. Denn es entsteht beim Abschalten von Spulen eine große negative Induktionsspannung. Ohne Freilaufdiode killt diese große negative Induktionsspannung den Transistor. Bei bis zu 3A Strom in der Spule ist eine Freilaufdiode mit ausreichender Stromstärke erforderlich (1N4007 kann 1A müsste ausreichend sein, die 1N5401 kann noch mehr). Freilaufdiode? Hier erklärt https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm
- Transistor als Schalter? In diesem Fall muss der Transistor ca. 5-Fach übersteuert werden, damit er ordentlich durchschaltet. D.h. bei einer Stromverstärkung (des Transistors vgl. Datenblatt hFE ) von z.B. 80 muss der Basisstrom = (3A/80)*5 = 0,1875 A = ca. 190mA sein. Sonst schaltet der Transistor nicht richtig durch und wird sogar heiß. Mal nachrechnen ob dem so ist. Datenblatt des Transistors nachsehen!
- Der Arduino der die Basis der Transistoren ansteuert, schafft niemals Ströme von 200mA oder mehr. Somit wird der Arduino diesen erforderlichen Strom für die Basis des Transistors niemals liefern können. Lösung ist dann: CMOS-Leistungs-Transistor oder einen Darlington-Schaltung/Darlingtontransistor denn diese haben eine sehr sehr große Verstärkung hFE! https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411221.htm
----- Nachtrag -------
Ein BC574 (gibt es nicht) es wird ein BC547 sein, der geht schon bei 0,1A hops. Der reicht niemals aus um 3A zu schalten: https://www.reichelt.de/bipolartransistor-npn-45v-0-1a-0-5w-to-92-bc-547b-p5006.html
Der BC547(B) hat eine Verstärkung hFE = ca. 200, ABER bei 0,1A (=100mA) Kollektorstrom (Ic) wird der BC547 schon sterben!
---- Nachtrag 2 -----
Schalte mit den BC547 Relais, damit wirst du mehr Erfolg haben. Hier diese Seite mal durchlesen,
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm
du musst nicht alles im Detail verstehen, jedoch mindestens die Freilaufdiode an der Relaisspule verschalten.
Viel Erfolg!
Ja, du kannst mit dem BC547 ein Relais schalten, denn Relais benötigt ca. 40-80mA um durchzuschalten.
Relais gehen auch nicht so schnell kaputt, wenn es mal bisschen zu viel Strom ist.
Mein Rat: Schalte mit den BC547 Relais, die sind robuster und verzeihen Überlastungen eher.
Bitte dann eine Freilaufdiode parallel zur Relais-Spule schalten, denn auch Relaisspulen erzeugen eine Induktionsspannung (da reicht eine 1N4148 als Freilaufdiode aus, auch jede andere Diode ist geeignet https://www.reichelt.de/schalt-diode-100-v-150-ma-do-35-1n-4148-p1730.html) .
Viel Erfolg!
Das ist ein sogenannter "elektrischer Stuhl" für Transistoren...
Du schaltest genau einmal ein und beim Ausschalten ist der Transistor und möglicherweise auch der Arduino gegroundet. Warum wohl?
Du hast eine etwas seltsame Art, die Spule anzusteuern. Abgesehen davon, kann man aus dem "Schaltplan" nichts erkennen. Der Arduino liefert nicht den notwendigen Basisstrom. Nimm eine Darlington Schaltung oder einen MOSFET.
Den Arduino mit einer induktiven Last verbinden ist brutal - würde ich nie tun, selbst mit Freilaufdiode nicht.
Wenn du sagst, du weiß nicht mal ob das ein NPN oder ein PNP ist, dann frag ich mich, ob du nicht erst mal die Grundlagen lernen solltest.
Wie ist denn der Transistor genau angeschlossen? Was ist es für ein Transistor?
Die Spannungsversorgung für die Spule kommt nicht durch das Arduino-Board?
Beschäftige dich noch mal mit dem richtigen Schaltungs-Entwurf.
z.B.
Ob NPN oder PNP kann ich grad nicht sagen… Ist aber sehr wahrscheinlich richtig angeschlossen da es ja mit einer LED funktioniert und sich auch per Arduino steuern lässt.
Doch, das Netzteil ist am board angeschlossen und der pluspol geht in den Kollektor/Emitter (weiß net ob PNP o NPN). Die spule wird dann an das andere nicht Basis Beinchen angeschlossen und mit dem Minuspul/Arduino gnd verbunden… Wir haben auch schon unseren Lehrer (Dr. in Physik) gefragt, der wusste aber auch nicht was falsch ist und wollte sich mit einem anderen Lehrer nochmal drüber unterhalten…
LG
Je nachdem, wie genau du den Transistor anschließt, machst du in kaputt (Kollektorschaltung ohne Widerstand) oder sorgst dafür, dass am Ausgang ca. 0,7V weniger anliegen (Emitter-Schaltung). Wenn die Spannung deiner externen Quelle anders ist, als die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers, macht es dann einen gewaltigen Unterschied ob NPN oder PNP... Oder hast du eventuell sogar einen MOSFET? Dann müsste man schauen, ab wie viel Spannung am Gate der richtig durchschaltet. Da die Diode schon mit 3mA gut leuchtet ist es kein Zeichen dafür, dass der Transistor richtig funktioniert.
Frage ist auch, ob der Transistor überhaupt 3A schafft... Alles zu ungewiss, um vernünftig zu antworten.
der Transistor schafft keine 3A… Ist aber ja auch ein sehr komischer wert bei 3V und kann nicht stimmen wenn die Spule einen Widerstand von 150Kiloohm hat… Ist nur die Frage ob das Multimeter oder das Netzteil falsch misst.
Bei einer Diode fließen mehr als 3mA und falls der Transistor falsch angeschlossen wäre würde es doch garnicht funktionieren oder? Nur bei der Spule fließt so wenig.
Habe gerade nachgeschaut, ist ein NPN Transistor (BC574 stand drauf falls es hilft)
Für Spule wäre 0,1-10 Ohm schon realistisch, 150 kOhm kann nicht sein - es sei denn, die Drähte haben einen sehr schlechten Kontakt. (Kann z.B. bei Kupferlackdraht kniffelig werden). Der Transistor ist absolut nicht geeignet, wenn ihr was falsch macht, grillt ihr ihn höchstens. Ich würde einen MOSFET nehmen, aber unter 5V wird es auch schwierig mit einer guten Ansteuerung. 3V bei 3A kann schon theoretisch sein. Kann aber auch sein, dass das Netzteil bei 3A begrenzt und die Spannung sinkt. Weiß nicht, ob ihr beides zur gleichen Zeit sehen könnt.
Was passiert, wenn man statt Arduino-Ausgang den Transistor direkt an 3,3V anlegt (Vorsicht, solange die Schaltung nicht "vorschriftsmäßig" ist, kann der Transistor durchbrennen)? Wie viel Spannung liegt an Arduino-Pin an, wenn der Transistor angeschlossen ist (nicht nur theoretisch, sondern messen), wie viel Spannung liegen an den restlichen Anschlüssen an?
Schaltet der Arduino schon periodisch? Wenn ja, müsste man auch nach Induktivität und zeitlichem Verhalten schauen (ggf. mit Oszilloskop)
Das wären so Dinge, die ich mir anschauen würde...
Danke! Wir werden am Montag mit den Tipps nochmal auf Fehlersuche gehen und evtl. den Schaltkreis umbauen.
LG
150kΩ stimmen niemals für die Spule. Dafür müßtet Ihr einige Kilometer Draht aufgewickelt haben. Und die 3A sprechen ja auch eine andere Sprache.
Miß doch einfach mal die Spannung zwischen Basis und Emiter Deines Transistors in beiden Schaltzuständen. Im durchgesteuerten Zustand müßte sie praktisch Null sein. Vermutlich ist sie das bei Dir nicht, was den kleinen Strom erklärt. Andererseits lebt dadurch der Transistor noch.
Danke für die Antwort!
Ja hab nen Zahlendreher gehabt…
Die 3A wären doch eig nicht möglich oder? Dann müsste die Spule doch einen Widerstand von 1Ohm haben? Das Multimeter misst Ja 150 Kiloohm an der Spule… Ist schon irgendwie komisch
Würde ein Relais auch so hohe Ströme erfordern? Davon hätten wir auch welche in der Schule.
LG