Kurs elektroniki – #7b – projekty z tranzystorami, MOSFET-y

[feelxx]

Dlaczego multiwibrator astabilny nie działa mi z kondensatorami ceramicznymi 100nF z zestawu?

[Treker (Damian Szymański)]

@feelxx witam na forum 🙂 Pojemności tych kondensatorów są zbyt małe, aby układ mógł zadziałać. W ramach treningu przelicz sobie jednostki - w projekcie są kondensatory o pojemności 220 uF, a Ty wstawiłeś 100 nF. Zobacz jak wielka jest to różnica pojemności (musisz tylko przeliczyć jednostki - np. nF na uF).

[feelxx]

1 godzinę temu, Treker napisał:

@feelxx witam na forum 🙂 Pojemności tych kondensatorów są zbyt małe, aby układ mógł zadziałać. W ramach treningu przelicz sobie jednostki - w projekcie są kondensatory o pojemności 220 uF, a Ty wstawiłeś 100 nF. Zobacz jak wielka jest to różnica pojemności (musisz tylko przeliczyć jednostki - np. nF na uF).

Dzięki, czyli on działa tylko za szybko się zmienia, by dioda zdążyła zareagować. 

 

[Gieneq]

@feelxx dioda reaguje, to nie przekaźnik/silnik z ogromną inercją. Dioda reaguje z prędkością światła 😉 może przesadzam, ale szybko, nie jest zbyt inercyjna.

Tu może być powolne coś innego, może prąd płynący przez bazę tranzystora jest zbyt mały żeby się otworzył, albo dioda miga tylko tak szybko że tego nie widać. Użyj większych pojemności, albo jak masz to stopniowo zwiększaj przez równoległe dokładania innych kondensatorów i napisz przy jakiej pojemności coś się już dzieje.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Leander]

Tu już robi się naprawdę ciekawie. Wiem, że są to przykłady typu "zobacz sobie, jak fajnie będzie mrugało, ale nie wnikaj zbytnio", trudno jednak się nie zastanawiać. O multiwibrator będę pytał później, choć już o nim poczytałem. Książka Platta fajnie to wyjaśnia, ten linkowany film też, zdaje mi się, że mniej więcej rozumiem, ale i tak wszystko mi się miesza :).

Pytania o przerzutnik bistabilny najpierw. Sensownie pokazane jest to w kursie lutowania. Mam jednak dwa tematy (odnoszę się do oznaczeń na animacji).

1. Dioda 1 świeci, gdy tranzystor 1 jest otwarty. Wtedy prąd płynie przez R1. Dioda 2 świeci delikatnie, bo jest na nitce podpiętej do bazy tranzystora 1, na której jest bardzo duży opór i słaby prąd. Czy może być sytuacja, w której dioda 2 nie świeci? To znaczy (to trochę pytanie o diody) czy jeśli prąd wystarczy, żeby bazą "otworzyć" tranzystor 1 to zawsze będzie prądem przewodzenia dla diody? Czy też inaczej - czy dioda jest w stanie "przepuścić" prąd dalej bez zaświecania się? Niestety nie wszystko jestem w stanie tu zmierzyć, z braku rąk 🙂 i niestabilności układu (krokodylki by się przydały). Spadek napięcia na obu diodach jest podobny, ponad 2V.

2. Nie radzę sobie ze stwierdzeniem "zwieramy bazę T1 do masy" (w wyjaśnieniu układu przy kursie lutowania). Wciskając przycisk (łącząc kabelki) powoduję, że przez chwilę od R3 droga prowadzi do bazy T1 i jednocześnie do masy. Czy mam to rozumieć tak, że cały prąd płynie do masy, bo tranzystor jest opornikiem (?) tak dużym, że prąd "wybiera" popłynięcie do masy, zostawiając tę nitkę do bazy "pustą".

Przepraszam za słownictwo :). Ogólnie to ten odcinek dość dobrze pokazał mi, że ciężko jest o tym wszystkim myśleć w kategoriach prostego plusa i minusa, rozumianych jako napięcie i jego brak (takie potoczne rozumienie - napięcie jest w plusie). Potencjały, ich różnica, 0,7V rozumiane jako minus (a właściwie niższy potencjał) względem jakiegoś 5V po "drugiej stronie"...

[marek1707]

To po kolei:

13 minut temu, Leander napisał:

Dioda 1 świeci, gdy tranzystor 1 jest otwarty. Wtedy prąd płynie przez R1. Dioda 2 świeci delikatnie, bo jest na nitce podpiętej do bazy tranzystora 1, na której jest bardzo duży opór i słaby prąd.

Może niech stany tranzystora nazywają się zatkany i nasycony. Otwarty i zamknięty można rozumieć dwojako: albo otwarty jest obwód C-E i wtedy prąd nie płynie albo otwarty jest tranzystor dla przepływu prądu i wtedy prąd w kolektorze płynie. OK, to mamy z głowy. Pomiędzy bazą a emiterem tranzystora jest złącze pn. Taka zwykła dioda, na której spada prawie zawsze 0.6-0.7V i ma tak samo rosnącą a potem prawie pionową ch-ke I=f(U) jak LEDy tylko sporo niżej z napięciem (inny materiał półprzewodnikowy). Tak więc nie ma tam żadnego "dużego oporu". Patrząc od plusa zasilania masz obwód szeregowy złożony z diody LED1, opornika R1, opornika R2 i diody BE tranzystora T2. Wiadomo, że na tym ostatnim złączu spada (praktycznie niezależnie od prądu - jak to na diodzie) 0.6V. Na LED spada powiedzmy 2.6V (zielona?) więc na pozostałe oporniki przypada 9V-0.6V-2.6V=5.8V (zmierz to woltomierzem - między katodą LED1 a bazą T2 gdy mocno świeci LED2). Z prawa Ohma płynie tam zatem ok. 0.5mA i tyle wpływa do bazy. Ponieważ prąd kolektora tutejszych tranzystorów może być co najwyżej (9V-2.6V)/1k=6.4mA a do bazy wpychasz 10 razy mniej, to tranzystor na pewno jest głęboko nasycony, bo jego wzmocnienie prawie na pewno jest sporo większe (>100?). Prąd 0.5mA to już spokojnie w małej diodzie LED widać, więc lekko świeci.

44 minuty temu, Leander napisał:

czy jeśli prąd wystarczy, żeby bazą "otworzyć" tranzystor 1 to zawsze będzie prądem przewodzenia dla diody? Czy też inaczej - czy dioda jest w stanie "przepuścić" prąd dalej bez zaświecania się?

Czy jest taki prąd który mógłby załączyć T2 i jednocześnie by LED1 nie świecił? No pewnie tak, to kwestia subiektywna. Zwiększ oporniki R2 i R3 do 100k. Wtedy prąd bazy (i diody) będzie jakieś 10 razy mniejszy. Przy prądzie bazy 50uA będziesz potrzebował dobrych tranzystorów aby wchodziły w nasycenie i dawały 6mA w kolektorze, ale dzisiejsze krzemowe standardy to okolice wzmocnień 200, więc powinny sobie poradzić. Czy LED1 wciąż świeci? Sam oceń. Problemem tego układu jest to, że LED stoi w obwodzie zarówno zasilania "swojego" kolektora (i wtedy świeci dowolnie mocno - to kwestia oporników w kolektorach) jak i bazy tranzystora "obcego" (i wtedy świeci słabo ale zawsze jakoś, bo tranzystor bipolarny jest sterowany prądem, więc coś do jego bazy musi wpływać). Zawsze możesz zrobić kolejny stopień bufora tranzystorowego, który będzie włączał LED w sposób pewny i wyłączał ją do zera gdy dana strona przejdzie w stan przeciwny. Z resztą rozwiązania w których "logika" (tutaj: przerzutnik bistabilny) od razu steruje układami wykonawczymi (tutaj: diodami) to zły pomysł. Zawsze cierpi na tym jedna albo druga strona. No ale za to jakie to proste..

46 minut temu, Leander napisał:

Nie radzę sobie ze stwierdzeniem "zwieramy bazę T1 do masy" (w wyjaśnieniu układu przy kursie lutowania). Wciskając przycisk (łącząc kabelki) powoduję, że przez chwilę od R3 droga prowadzi do bazy T1 i jednocześnie do masy. Czy mam to rozumieć tak, że cały prąd płynie do masy, bo tranzystor jest opornikiem (?) tak dużym, że prąd "wybiera" popłynięcie do masy, zostawiając tę nitkę do bazy "pustą".

Pamiętaj, że to dioda. To potęguje znaczenie spadku napięcia. Zwierając przełącznikiem bazę do masy powodujesz, że z obwodu szeregowego LED1-R1-R2-T2 znika złącze BE. Przyjmując rezystancję zestyku przycisku powiedzmy 1Ω mamy zatem LED1-R1-R2-1Ω, przy czym do tego ostatniego elementu jest równolegle podłączone złącze BE. Prąd w LED1 trochę się zwiększył, bo (9V-2.6V)/11k=0.58mA, co na przycisku/oporniku 1Ω daje 0.58mV. Czy możesz sprawdzić na ch-ce diody krzemowej, jaki prąd płynie (do bazy) przy takim napięciu, bo tyle złącze BE teraz widzi? No właśnie.

[Leander]

23 minuty temu, marek1707 napisał:

Patrząc od plusa zasilania masz obwód szeregowy złożony z diody LED1, opornika R1, opornika R2 i diody BE tranzystora T2.

(...)

Z prawa Ohma płynie tam zatem ok. 0.5mA i tyle wpływa do bazy.

Płynie w obwodzie LED, R1, R2 do bazy T2 i...

25 minut temu, marek1707 napisał:

Ponieważ prąd kolektora tutejszych tranzystorów może być co najwyżej (9V-2.6V)/1k=6.4mA a do bazy wpychasz 10 razy mniej, to tranzystor na pewno jest głęboko nasycony, bo jego wzmocnienie prawie na pewno jest sporo większe (>100?). Prąd 0.5mA to już spokojnie w małej diodzie LED widać, więc lekko świeci.

Ale która dioda, LED1? Bo z tych zdań jedno po drugim można odnieść wrażenie, że mówisz o tym tranzystorze (T2), do którego bazy wpływa 0,5mA i który jest nasycony, a więc i o LED2. Chyba, że to było wtrącenie ogólnie o tych tranzystorach, że 0,5mA je nasyca - w tym przypadku T2, czyli LED2 świeci normalnie (w obwodzie z kolektorem).

31 minut temu, marek1707 napisał:

że z obwodu szeregowego LED1-R1-R2-T2 znika złącze BE

Znika w tym znaczeniu, że nie płynie przez nie prąd, a właściwie płynie - zgodnie z tą charakterystyką - całe nic :). Myślenie o tranzystorze jak o diodzie (a nie o kablu w kształcie Y 😉 ) trochę poprawia sytuację.

[marek1707]

3 godziny temu, Leander napisał:

Płynie w obwodzie LED, R1, R2 do bazy T2 i...

W tego typu, ładnie narysowanych schematach na dole masz masę, czyli zerowy potencjał odniesienia a na górze linię zasilania. Masa może być poziomą linią jak tutaj, może być tylko symbolami GND do których podłączone są elementy na niej "stojące" itp. Tak samo plus zasilania - to może być linia jak tu albo wiele symboli typu VCC. Podczas analizy, dopóki nie zwracasz uwagi na zachowanie się źródła zasilania (a często tak można, np. w poprzednim poście w ogóle nie pisałem o rozładowaniiu baterii czy sumarycznym prądzie pobieranym przez układzik) to możesz spokojnie przyjąć, że szyna plusowa jest mocno zamocowanym "sufitem" na którym jest sztywne napięcie i cokolwiek tam podłączysz a ma to jakieś przejście do masy, popłynie prąd. Dlatego wspomniany obwód szeregowy rzecz jasna jest częścią oczka (bo tylko w takich zamkniętych oczkach płynie prąd) zaczynającego się na plusie baterii a kończącego na jej minusie, ale to jest szczegół który tylko zaciemnia obraz. Wydaje mi się, że zamiast w kółko mówić o baterii i sumowaniu w niej prądów wszystkich oczek można sobie sytuację rozjaśnić założeniem, że na górze mamy te 9V, na dole 0V a prądy płyną z góry na dół różnymi możliwymi drogami. Oczywiście na zaciskach baterii jest ich suma, ale właśnie dopóki nie przekracza ona możliwości źródła (i nie dyskutujemy czy ten akurat akumulator będzie dobry do tego silnika tylko mówimy o małym przerzutniku pobierającym znikomy prąd w stosunku do możliwości baterii), to można o zasilaniu zapomnieć. Wtedy zdanie "prąd płynie przed LED2, jej opornik i nasycony T2" jest dużo prostsze niż opowiadanie o oczku zaczynającym i kończącym się na baterii, sumie napięć w oczku równej zero itp. Wiadomo, ze wszystko co wisi na szynie plusowej jest podpięte do 9V a wszystko co stoi na masie ma na dole 0V. Czy masz podobne wrażenie?

3 godziny temu, Leander napisał:

Ale która dioda, LED1?

Pisałem wciąż tylko o obwodzie LED1 -> R1 -> R2 -> T2(BE). Przecież w całym tym połączneniu jest ten sam prąd. Jeśli płynie w nim 0.5mA, to płynie przez wszystkie wymienione elementy i nasyca tranzystor T2. A LED1 świeci właśnie tym prądem, prądem bazy T2 - małym, ale wystarczającym by  było ją widać w ciemnym pokoju. O drugiej diodzie znajdującej się w obwodzie kolektora nasyconego tranzystora nie ma co w kontekście jasności wspominać. Ona z kolei znajduje się w obwodzie LED2 -> R4 -> T2(CE). Tam płynie prąd (9V-2.6V-0.1V)/1k=6.3mA ograniczony w zasadzie jedynie przez R2. Odjąłem 100mV na napięcie U_CE nasyconego tranzystora T2, ale to wielkość spod małego palca - nieprzewidywalna. Dla małych prądów kolektora i dużych bazy może być nawet mniej, ale dla płytszego nasycenia (mniejszy prąd bazy, większy kolektora) może być nawet 5 razy więcej. Tak jak pisałem - to nie jest zjawisko progowe i głębokość wejścia w ten stan do pewnego stopnia regulujesz prądem bazy, i to niestety dość kosztownie. Im głębiej, tym dalszy postęp (w spadku napięcia U_CE) opłacasz coraz większymi przyrostami prądu bazy. W końcu budzisz się ze wzmocnieniem <10 i dochodzisz do wniosku, że trzeba było dać większy tranzystor, bo ten zaczyna się grzać od samego sterowania. Popatrz na to:

https://www.st.com/resource/en/datasheet/bd237.pdf

To tranzystor średniej mocy, gdzie skoro absolutnym maksimum są 2A prądu kolektora, to w zasadzie do 1A powinno się go dawać używać. Na Fig.4 masz wykres wzmocnienia dla U_CE=2V, czyli samego początku nasycania. Wszystkie wykresy, niezależnie od temperatury, powyżej 1.2A schodzą poniżej wzmocnienia 20. A teraz wyobraź sobie, że chcesz tym tranzystorem sterować silnik 1A z 6V baterii. Nie możesz pozwolić by na głupim kluczu spadało 2V, co stanowi 30% całego zasilania więc oczekujesz, że uda Ci się zejść do U_CE<0.5V. To i tak przy 1A 0.5W mocy strat, ale mała blaszka i z głowy. No tylko że aby tego dokonać, będziesz musiał pogodzić się ze wzmocnieniem np. 5 i do bazy wepchnąć 200mA. Nie zrobisz tego z pinu procesora i.. zaczynają się kłopoty. 

[Leander]

W tym moim "i..." bardziej chodziło o nawiązanie do kolejnej części i wprowadzenie pytania, ale w sumie jako odpowiedź napisałeś wielce przydatne ujęcie sprawy.

To teraz multiwibrator. Złożyłem bez problemu. Ogólnie montowanie na płytce tego, co jest na schemacie nie jest na razie dla mnie kłopotliwe. Czasem coś mi się pomyli, ale ogólnie nie jest źle. Przynajmniej ten element na plus :). Całość cieszy, bo coś tam mruga i się człowiek uśmiecha. I rozumiem, że o to chodzi, ale znów kilka refleksji.

Odwołuję się do animacji w kursie. Gdy T1 jest zatkany, ładuje się kondensator C1 od strony plusa. Po jego drugiej stronie jest wtedy (za R2) niższy potencjał (?) idący do bazy T2. Za R4 nie następuje ładowanie C2, tylko przepływ przez T2 do masy. Później na C1 następuje spadek napięcia (rozładowuje się przez T1), który indukuje spadek na tym niskim potencjale "poniżej zera" i zatkanie T2. Pomijam inne elementy, interesuje mnie C1. Trochę nie czuję tego, że w następnym kroku, gdy T1 jest nasycony, potencjał po plusowej stronie kondensatora C1 jest niższy, niż po jego "prawej" stronie. Oglądam ten filmik i w sumie jest to jasno wytłumaczone (0,7 jako wartość graniczna po prawej, 0,2 po lewej, od strony kolektora T1). Jest to dość skomplikowane. Wiem, że sam nie muszę tego konstruować, a jeśli będzie mi potrzebne, to mam "gotowca". Może w miarę praktyki, o ile ona nastąpi, będzie to bardziej intuicyjne.

Dziękuję za pomoc. Teraz pora pobawić się tym układem. Chcę wyrzucić z niego obie diody i wyprowadzić obwód (np. z diodą) w miejscu R1 i T1. To taka podpowiedź z innego niż Forbot źródła. Podzielę się tym, co mi wyszło (albo nie wyszło), a pewnie przy okazji pojawią się kolejne pytania.

[secundon]

Dnia 21.09.2020 o 23:16, Patrick2000 napisał:

Czesść. Jestem tu nowy a elektronika zajmuje się w wolnym czasie od 3 dni. Mam problem z pierwsza częścią #7b

pomimo identycznego jak w kursie połączenia ciagle świecą obie diody, co więcej po zmianie jednego rezystora z 1K na 10K by układ był jeszcze mniej idealny, systuacji nie uległa zmianie 

 

Hej, tez mialem ten problem. I zaczalem pisac post 😄 😄 😄 😄 

Wykorzystalem niebieska i czerwona diode szykujac sie do kolejnego zadania, ale to mi nie zadzialalo 🙂 😄 Po zwarciu niebieskich kabli, lub czerwonych swieca obie diody.

@Gieneq ja skladalem kilka razy 😄 zaczalem sam, jak nie zadzialal to z obrazka idealnie co do pina, zrobilem przerwe kilka dni, ze swieza glowa usiadlem i jeszcze raz. Nadal nic.

Dzisiaj zaczalem przegladac forum. Znalazlem post @Patrick2000 i postanowilem tez napisac.

Zmierzlem opor rezystorow. Oba pokazuja <1k oraz <10k. Jeden mial zmienny wynik, wiec zmienilem go na inny na wszelki wypadek. Nadal nic.

Wrocilem do opisu zadania. 

Cytat

W naszym przypadku do wykonania projektu wykorzystamy oczywiście dołączone do zestawu tranzystory BC546.

Z lupka sprawdzilem swoje... zamiast BC546 NPN z zestawu wzialem BC556 PNP 🤦‍♂️

Takze teraz mi dziala jak na zalaczonym obrazku. @Patrick2000 moze sprawdz swoje 🙂 🤭

EDIT: multiwibrator astabilny tez zadzialal 🙂

Edytowano Grudzień 23, 2020 przez secundon

[secundon]

Swoja droga, jak juz zbudowalem miltiwibrator astabilny 😄 to pomyslalem, ze moglbym z tej wiedzy skorzystac.

Przyszly mi do glowy dwa pomysly, zeby zrobic "io-io" dla synka.

Buduje zdalnie sterowanego SMARSa, taki jezdzacy pojazd. W ktorym siedzi arduino nano. Tutaj pewnie moglbym to po prostu zakodowac, albo caly uklad podpiac pod 3.3V.

Drugi pomysl to zaprojektowac obudowe do dwoch ledow, od spodu zrobic miejsce na magnesik, zasilic to CR2032 albo jakas inna mala bateryjka i miec przenosne "io-io", ktore bede mogl podlaczac do roznych pojazdow 🙂

I no wlasnie. Troche nie bardzo wiem jak sie do tego zabrac. Niby wiem, jak sie zabrac do wyliczenia rezystora dla diody, ale czy to wystarczy?

(3,3-((2,9+4,0)/2))/0,02 = -7,5

Dla baterii 3.3 to w zasadzie wychodzi ujemna wartosc, czyli co? Nie wstawiac rezystora?

A jak do tego dobrać odpowiednie kondensatory?

[Leander]

Troszkę o podobną rzecz pytałem w temacie z diodami. Jak zasilić dużą liczbę diod z małego źródła. Natomiast na Twoje pytanie nie odpowiem, bo ja tu jestem też od zadawania pytań 😉

 

Ja się dalej pobawiłem multiwibratorem. Wyhodowałem na stole takie pająka:

Na schemacie wygląda on tak (pokazałem tylko kawałek multiwibratora, reszta jest po prawej za "falką"):

Zanim o tym, to kilka refleksji z wersji po drodze.

1. Najpierw dodałem rezystor 10K (R6) i za nim czerwoną diodę (nie ma tego na schemacie, ale R6 w tym samym miejscu). Gdy LED1 świeci, czyli T1 jest nasycony, dla czerwonej nie starcza już prądu (spadek na niej to ok. 0,3V, czyli poniżej prądu przewodzenia): R6 vs "otwarta" droga przez tranzystor (?). Gdy T1 zatkany, czerwona dioda świeci i spadek na niej to ok. 1,7V.

2. Za R6 wstawiłem T5 i do jego kolektora podpiąłem diodę czerwoną LED5, która od plusa była przyłączona bezpośrednio do zasilania (też jeszcze nie to, co jest na schemacie). Wiem, że pominąłem opornik. Dioda dostała w tej sytuacji wszystko :), ale to, że przeżyła zawdzięcza faktowi, że układ pulsuje i T5 raz jest nasycony, a raz zatkany, więc LED5 nie świeciła ciągle, tylko błyskała. Dobrze to interpretuję?

3. Sytuacja ze schematu - j.w. plus R5 (1K) przy LED5. LED5 świeci, gdy świeci LED2 (czyli niewidoczna na schemacie druga dioda z multiwibratora). O ile LED1 i LED2 świecą i przygasają stopniowo, to LED5 gaśnie od razu. Brak tu kondensatora (to następny etap eksperymentu, o ile mi starczy miejsca na płytce...). Czy ten układ w takie formie jest poprawny? Czy wartość R6 jest dobra? Napięcie na nitce z nim jest ok. 6V, po przejściu przez LED1+R1 (przy zatkanym T1), czyli na bazie jest 0,6mA. Działa, ale czy coś tu jest niezgodnie ze sztuką?

4. Pytanie ostatnie o R6. Jeśli wstawię w to miejsce 1K, to LED1 praktycznie nie gaśnie. Interpretuję to tak. Zmniejszam opór w tym układzie (w porównaniu do 10K), więc zwiększam natężenie. Zwiększam je też w takim razie w odcinku LED1+R1, bo mają wspólny węzeł (jeszcze dzielony z odnogą do kondensatora i niewidocznego na schemacie T2). Zatem LED1 nawet przy zatkanym T1 dostaje sporo prądu, bo wymusza to połączenie bazy T5 przez R6. Czy dobrze?

Edytowano Grudzień 23, 2020 przez Leander

[secundon]

@Leander Chyba przejde jeszcze raz przez kurs od poczatku, bo za malo rozumiem z tego co napisales 😄

[Leander]

@secundon
na Twój wpis reakcją było tylko pierwsze moje zdanie. Reszta to już mój zestaw pytań i przemyśleń o własnym przypadku 🙂

[secundon]

@Leander 

Domyslilem sie 🙂

Usilnie chcialem udzielic pomocnej odpowiedzi na Twoje pytania, ale 🤷‍♂️ no clue 😄