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THEMA: Benötige Hilfe bei einer Transistorschaltung/Spannungsteiler

THEMA: Benötige Hilfe bei einer Transistorschaltung/Spannungsteiler
Startbeitrag
Christian69 - 28.06.24 19:22
Hallo zusammen,

ich bin etwas ratlos und hoffe die Elektroniker hier im Forum können mir einen Tipp geben, wie ich die Transistorschaltung hinsichtlich der Widerstände (Spannungsteiler) anpassen muss.

Ich verwende kleine Hilfsplatinen, welche ich an Stärzlichtsignaldecodern anschließe, um die Anzahl der Eingänge zu reduzieren. Das BUS Protokoll ist Selectrix. Die Signale sind von Mafen.

Die Platinen werden mit 9V DC betrieben, wie auch die Lichtsignaldecoder. Dies funktioniert bis dato bei allen von mir eingesetzten "Hilfsplatinen" und Signalen. An der Platine gemessen zwischen Plus und Minus liegen vom Laptopnetzteil 9,1V an. Wenn ich den MinusPol mit den beiden Eingängen für die Grüne und Gelben LED's verbinde funktioniert die Schaltung perfekt. Rot leuchtet immer, wenn einer der beiden Eingänge kein Signal (Masse) erhält.

Wenn ich aber die Umschaltung über den Lichtsignaldecoder durchführe, funktioniert diese bei Gelb super, bei Grün leuchtet aber auf einmal die Rote LED mit. Zwischen dem Plus und der Grünen LED messe ich 8,1 V. Das ist der Spannungsabfall über dem Decoder.

Wenn ich in die Zuleitung zum 9V Plus Anschluss einen Widerstand von ca. 3 KOhm einfüge, dann funktioniert die Schaltung auch über den Lichtsignaldecoder bis auf die Tatsache, dass Rot etwas dunkler leuchtet.
Zwischen Plus und Minus messe ich durch den Widerstand 8,9V und zwischen dem Plus und dem Eingang für Grün eine Spannung von 7,9V. Also auch hier beträgt der Spannungsabfall 1V.

Die Frage ist, wie muss ich die Schaltung anpassen, damit diese auch ohne die reduzierte Eingangsspannung funktioniert?

Danke und Grüße
Christian




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Hallo Christian,
bitte konkretisiere doch dein Problem.
Ist es die LED die zusätlich leuchtet oder dir reduzierte Eingangsspannung?
Grüße
Peter
Hallo Peter,

die zusätzliche (rote LED), welche bei 9V Anschlussspannung mit der Grünen mit leuchtet, wenn der Eingang der Grünen (H6) auf Masse über den Lichtsignaldecoder gelegt wird. Eigentlich sollte die rote LED über die Transitoren abgeschalten werden. Dies funktioniert leider nur, wenn ich die Eingangsspannung absenke.

Grüße
Christian
Spontan würde ich auf einen defekten Transistor tippen.
Wenn ich es richtig verstanden habe, hast du mehrere von diesen Hilfsplatinen.
Wenn du noch eine übrig hast, tausche sie mal aus. Oder hast du das schon gemacht?
Hallo Peter,

Ich habe zwei Blocksignal und daher auch zwei Platinen erstellt. Beide zeigen das gleiche Verhalten. Einen defekten Transistor kann ich ausschließen, da die Platinen mit geringerer Eingangsspannung funktionieren. Es muss an den Widerständen liegen, welche ggf. In den Werten angepasst werden müssen oder eine komplett andere Beschaltung ist notwendig.

Grüße
Christian
Die Schaltung: Ist dies ganz Eigenkonstruktion, oder hast du es irgendwo gesehen und dann gebaut?
Hallo Christian,
So sehr ich mir auch Mühe gebe, aus deiner Zeichnung werd ich nicht schlau. Ein richtiger Schaltplan wäre angebracht und eine eindeutig formulierte Aufgabe, was die Schaltung eigentlich tun soll.
Dann musst du erklären, mit welchen Potentialen und Spannung das Signal angesteuert wird. Sind die notwendigen Vorwiderstände für die LED des Signals bereits im Signal? Welches Potential gibt dein Stärz Decoder aus? Schaltet er Massepotential? Ich kenne die Decoder nicht, auch nicht deine Signale.
Wenn diese Punkte geklärt sind, kann man dir sicher auch helfen.
Gruß Holger
Rot soll aus wenn gelb oder grün an? Sonst nix? Alles weg bis auf den Transistor der rot gegen minus schaltet. Basis vom T mit 22K an plus und mit noch je einer Diode an die Ausgänge für gelb und grün.

Grüße
Harald.
Hallo zusammen,

ich versuche es also erneut....

Ausgangspunkt/Aufbau:
Zwischen dem eigentliche Lichtsignale von Mafen (SBB Blocksignal mit LED's in grün, rot und gelb) und dem Lichtsignaldecoder von Stärz, welcher mit Masse die Ausgänge beschaltet, füge ich entsprechend erstellte Hilfsplatinen, um die Anzahl der Ausgänge am Stärzdecoder reduzieren zu können.

Alle LED's des Mafen-Lichtsignal sind an den Anoden zusammengeführt und werden über eine Diode mit dem Plus-Potential verbunden. An den Kathoden der LED's befinden sich Vorwiderstände. Der jeweilige Kathodenanschluss der LED wird mit Masse über den Lichtsignaldeocder Ein/Aus geschalten, analog zu Viessmann-Signalen.


Wunsch-Funktionsweise:
Die "Hilfsplatine" und der Stärzdecoder werden beide mit dem gleichen Schaltnetzteil mit 9V DC versorgt
Dabei wird das Signal (mit dem gemeinsamen Plus-Anschluss für die LED's) über die Hilfsplatine mit 9V versorgt (Durchgeschleift). Vom Stärzdecoder gehen 2 Ausgänge an die Hilfsplatine an die Anschlüsse H6 und H7, welche entweder die grüne oder gelbe LED im Signal mit der Masse beschalten. Die rote LED leuchtet immer, sobald die 9V Spannungsversorgung eingeschalten ist. Sobald aber ein Ausgang vom Stärzdecoder die grüne oder gelbe LED mit Masse versorgt, soll die rote LED abschalten.


Hinweise:
Über dem Pluseingang am Stärzdecoder zu den Ausgängen entsteht ein Spannungsabfall von 1V.

Ursprung der Platine:
Die Hilfsplatinen habe ich auf Basis der Schaltungen von Herrn Male, in abgeänderter Form für die SBB Signale, erstellt.
Wobei ein Transistor über einen Spannungsteiler (100KOhm und 22kOhm) an der Basis des Transistors die rote LED abschaltet, sobald ein Eingang (H6 oder H7) ein Massepotential des Lichtsignaldecoders erhält.

Da sowohl ein Massepotential an H6 (grüne LED) oder H7 (gelbe LED) die rote LED ausschalten soll, habe ich zwei Transistoren (BC548) hintereinander fügen müssen.

Die oberen beiden 22KOhm Widerstände (zwischen 9V+ und den Kathodeneingängen der LED's) sollen lediglich verhindern, dass die grüne oder gelbe LED glimmen.

Die Schaltung funktioniert bei 8V aber nicht bei 9V Spannungsversorgung. Daher meine Annahme, dass ich an den Spannungsteilern der Transistoren die Widerstände anpassen muss. Es sei denn, es gibt eine andere Logik-Schaltung, welche zum selben Wunschergebnis führt.

Grüße
Christian



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Hallo Christian,
wenn Du "Grün " schaltest, also H6 auf Minus,
hast Du über "Gelb" immer  noch einen Strom über die Transistoren.

Das sollte bestimmt dadurch verhindert werden, dass der obere Transistor keinen Emitter-Basis Widerstand erhalten hat, sondern mit 22K die Basis auf Masse gelegt wurde.

Bitte den Begriff "Spannungsteiler" mit Vorsicht benutzen, da die Transistoren die Basis - Emitter Spannung konstant halten (ca. 0,7 Volt).

Auch wenn Du diese Schaltung schon in Gebrauch hast, würde ich dem Vorschlag von Harald folgen.
Nutze einen Transistor zur Versorgung von "Rot" und lege über zwei Dioden von  "Gelb" und "Grün" dessen Basis auf Masse.

Mit freundlichem Gruß    Stefan
Hallo,

bitte erstelle eine Tabelle, welche Ausgangskombination (Bits) welches Signalbild (Lichter) erzeugen soll.

Z.B.
Bit Ausgänge Signalbild
00 ... 11 ... nicht zulässig
01 ... 10 ... Fb 0 (rot)
10 ... 01 ... Fb 1 (grün)
11 ... 00 ... Fb W (gelb/gelb)

Beides wäre eine simple 1-aus-4 Binärdecodierung, die mit einem IC aus der HEF/CD 4000 Serie klarer und einfacher aufzubauen geht als mit einer Transistor-Dioden Logik. Geht aber auch, das genannte Muster ist einfach umzusetzen: Wenn beide Ausgänge (Rot UND Grün aus sind (invertierte Logik: beide High -> ODER), schalten die beiden gelben Lichter ein.

Grüße, Peter W

Hallo Peter,

ich versuche es mal:

Bit 0 = Led rot leuchtet
Bit 1 = Led grün
Bit 2 = Led gelb/gelb

zumindest verwende ich diese Bitverschiebung in Traincontroller.

Grüße
Christian



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Stefan, Harald,

meintet ihr es so?

H6 schaltet die grüne Led ein und über den Transistor die rote Led ab.
H7 schaltet die gelben Leds ein und über die Basis am Transistor die rote LED ab

Grüße
Christian



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Hallo Christian,
reduzier doch einfach die Versorgungsspannug, mit ein oder zwei 1N4148 in der +9V Leitung, dann müsste das doch passen.
Der Anschluss mit - 9V ist das Masse 0V oder wirklich - 9  ?
Gruß
Thomas
Hallo Thomas,

der Anschluss 9V- (Masse) ist real 0Volt.
Wenn ich die Eingangsspannung von 9V auf 8V herabsetze funktioniert die Schaltung aber die rote LED leuchtet dann dunkler als die anderen beiden. Ich könnte dann zwar den Vorwiderstand der roten LED anpassen aber es muss doch eine Beschaltung geben, die ohne Manipulation der Versorgungsspannung (9V) und der Vorwiderstände funktioniert.

Wenn alle "Stricke reisen", dann setze ich wirklich 2 Dioden in die Zuleitung und reduziere den Vorwiderstand von 47 KOhm auf 22KOhm an der roten LED.

Grüße
Christian

Mein Vorschlag:
Trennen Sie die Verbindung wie in der Abbildung angegeben. Oder entfernen Sie die beiden 22-kOhm-Widerstände. Dann probieren Sie es aus und sehen Sie, ob es funktioniert.

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Hallo zusammen,

also wenn ich bei den beiden 22KOhm Wiederstände, wie angegeben, die Verbindung entferne, kann ich zwar Grün und Gelb schalten aber Rot wird nicht mehr angezeigt.

Ich habe die Schaltung nun um einen Widerstand und eine Diode ergänzt.
Somit kann ich Grün und Gelb schalten ohne das Rot glimmt.
Einzig bei Rot ist diese nun etwas schwächer (nicht so schwach als wenn ich die Spannung von 9V auf 8V reduzieren würde), womit ich aber leben kann.  

Danke und Grüße
Christian

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Ich habe (nur) mein Vorschlag ins Electronics Workbench getestet. Hier funktioniert es Perfect. Wenn H6 oder H7 nicht an minus angelegt ist, dann lichtet die rote LED.

Ich denke dann, dass du Vielleicht eine Montagefehler gemacht hast?

Oder habe ich etwas nicht richtig verstanden?

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So hab ich gemeint, zu was braucht man mehr?

Grüße,
Harald.

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Harald hat den richtigen Schaltplan, so wird das was!
Gruß Holger
Hallo,

klassische DTL - Dioden Transistor Logik!

Grüße, Peter W.
Hallo zusammen,

ich habe die Schaltung von boholm und auch die Harald aufgebaut und getestet.
Bei beiden geht zwar Grün und Gelb an, rot wird aber nicht abgeschalten.

Grüße
Christian




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An der Emitter des Transistor für der rote LED: Lötet an eine 1n4148 zur null.
Hallo Christian,
das ist der Ärger mit den LeD , die leuchten schon bei µA.
Statt noch einer Diode, wie Bo vorschlägt, baue lieber einen Basis - Emiter Wiederstand ein.
Der kann ruhig kleiner ausfallen, z.B. 4,7 KOhm oder ähnlich.
Wenn Du ganz sicher gehen willst, setzt Du zwischen den Knoten, von den Dioden und dem 22KOhm, zu der Basis des Transistors noch einen kleinen Wiederstand oder eine Diode.
Das Problem ist, die Dioden und die Basis leiten alle bei etwa 0,7 Volt.

Mit freundlichem Gruß   Stefan


Hier noch etwas Theorie:
https://www.1zu160.net/elektrik/transistor-als-schalter.php

Hallo Christian,

vermutlich ergibt die Sättigungsspannung der Ausgangstransistoren im Signaldecoder zusammen mit den Vorwärtsspannungen der Dioden eine Größe, die höher ist als die Basis-Emitterspannung des Transistors, bei der dieser noch leitend ist.

Die beschriebene.Problematik deutet darauf hin, dass der Schaltdecoder mit Darlington Transistoren arbeitet, die haben eine höhere Sättigungsspannung (Vce) als normale NPN.

Bei der Simulation weiter oben wurde der Signaldecoder als Schalter idealisiert. Das ist nicht korrekt. Bei FET (NMOS) am Ausgang kann man das so sehen, bei Bipolaren Transistoren (insbesondere Darlington) eben nicht.

Also entweder das Emitter Potential mit einer Diode anheben, oder einen Basis-Emitter Widerstand einbauen, der deutlich kleiner ist als 22K.

Grüße, Peter W
Nachtrag:

Laut Anleitung des Stärz LDMiba 3 werden BD677 eingesetzt, das sind tatsächlich NPN Darlington.

Das ist der Grund warum die Schaltungen nicht richtig funktionieren.

Grüße, Peter W
Hallo Peter,

ja, es handelt sich um Darlington Transistoren, welche somit eine Leistung von bis zu 1A pro Ausgang sicher abdecken können. Ist gut, wenn man später die Straßen-und Gleisvorfeldbeleuchtung damit abdecken kann.

Ich werde in die Schaltung von Harald, welche ich schon auf einer Streifenleiterplatte umgesetzt habe, einen Basis-/Emitterwiderstand ergänzen und fange mal mit 22K an und gehe dann auf 10K, 6,8K und 4,7K.
Ist wohl auch der Grund, warum Herr Male bei den Transistoren auch einen Basis-Widerstand von 22K zur Masse vorgesehen hatte (die Schaltungen für die DB Signale wurden ja für den Stärz-Lichtsignaldecoder von ihm extra entwickelt). Bin gespannt, wenn der Transistor die rote LED dann abschalten wird.

Grüße
Christian
Oder eben den Emitter mit Dioden genug "hochheben" so dass der Transistor wirklich sperrt bei der Basisspannung die vom Schaltdecoder vorgegeben wird. Wie viel kann man ja messen.

Grüße,
Harald.
Hallo,

ich persönlich würde das auch mit Diode(n) machen, weil es dann von der absoluten Betriebsspannung unabhängig funktioniert.

Ansonsten würde ich zum CD4556BE greifen. Das sind 2fach 1-aus-4 Demux mit invertierten (low-aktiven) Ausgängen. Benötigt nur 2 pull-up Widerstände am Signaldecoder..

Gerade bei Texas Instruments gecheckt, Typ ist noch in Produktion (bei Philips/Nexperia nicht mehr).

Grüße, Peter W
an die Basis direkt zwei Dioden oder Z-Diode,
hat den Vorteil das der Kollektor noch auf oV durchschalten kann,
bleibt mehr Spannung für die rote LED.
Gruß Thomas
Damit der Transistor sicher sperrt, muss seine Emitter- Basisspannung deutlich unter 0,7V gebracht werden. Da die vorgeschalteten Dioden auch schon etwa 0,7V Spannunsgabfall haben, kann die Basis somit nicht sperren. Deshalb hebt man das Emitterpotential mit einer oder zwei Dioden gegenüber Masse an und erreicht somit die sichere Sperrung. Genau so hat es Harald auch schon geschrieben. Alles andere ist umständlich bzw. bringt nichts.
Vergleicht das mit einem Wasserbehälter. Die Basis ist ein Gestänge zu einem Ventil, das den Abfluss unten schließt oder öffnet. Nach unten zu. Wenn du das Gestänge nicht weit genug nach unten bringst, dann hebst du eben den Wasserbehälter etwas an! Alles klar?
Noch nen Nachtrag: Als Dioden vor der Basis würde ich Schottky nehmen, die haben "nur 0,2...0,4V Spannungsabfall!


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