Skocz do zawartości
Zaloguj się, aby obserwować  
Pasjonat

Linefollower - sprawdzenie schematu.

Pomocna odpowiedź

O kurcze, to niedobrze. Dzielnik napięcia to wiesz, jak nauka chodzenia, prawo Ohma, prawa Kirchoffa..

Prąd w obwodzie jest wprost proporcjonalny do napięcia i odwrotnie do rezystancji więc w Twoim dzielniku I=U/(R1+R2). Napiecie "wejściowe" przyłożone jest do dwóch oporników więc i we wzorze jest suma ich rezystancji. Podstaw sobie do tego R2=100 i kilka różnych wartości R1. Widzisz różnice? Dla R1=10 wyjdzie jakiś prąd, dla R1=500 wyjdzie jakiś inny i dla R1=10000 też jakiś wyjdzie. Teraz policz sobie moce wydzielane na R1 ze wzoru (nie wierzę, że to piszę) P=I*I*R. Wyjdą różne prawda? To teraz jest gdzieś takie R1, przy którym moc będzie największa. To będzie najgorszy przypadek - znajdź go. Możesz robić to metodą iteracyjną (czyli prób i błędów 🙂 ) ale możesz przekształcić wzory tak, by wyrazić moc w R1 w zależności od jego rezystancji a potem zbadać przebieg zmienności tej funkcji i znaleźć maksimum. Za moich czasów to była jedna z pierwszych klas szkoły średniej. Jak już raz to policzysz, dla każdego dzielnika będzie to tak samo (z resztą łatwo zgadnąć jak) i zapamiętasz to na zawsze.

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Wielkie dzięki Marku, zastępujesz mi nauczyciela, choć nie chciałbym tutaj tworzyć czegoś w rodzaju szkolnej ławki. Co do wyliczenia Max. wartości mocy zdecydowanie wolałem napisać wzór tej funkcji na podstawie wzorów, które uwzględniłeś i coś wyszło, tylko nie wiem czy dobrze (dodam, że z matematyką problemów nie mam).

Może tak w skrócie... Podstawiłem I=U/(R1+R2) podstawiłem do wzoru P=I*I*R. Następnie podstawiłem dane, które są stałe czyli U=const = 6V oraz R2=const=100Ohm. Zbudowałem funkcję wyrażoną wzorem:

P1(R1) = 36R1/(R1*R1 + 200R1 + 10000)

Oto jej wykres (Zależność P1(R1))

Wychodzi, że moc max. P=0,09W wychodzi dla R1= ok.100Ohm.

Jeśli coś pomieszałem, przepraszam, ale starałem się wykonać to zadanie rzetelnie.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

"..zastępujesz mi nauczyciela.." - właśnie bardzo bym tego nie chciał.

OK, wynik jest poprawny. W dzielniku takim jak ten maksymalna moc będzie się wydzielać gdy górny i dolny opornik są takie same. Warto to zapamiętać, bo taki sam dzielnik tworzy np. tranzystor z obciążeniem (silnikiem, opornikiem, diodką LED) w kolektorze lub emiterze. W tych warunkach na każdym z elementów odkłada się dokładnie połowa zasilania więc i "napięcie wyjściowe" będzie równe połowie "wejściowego".

Ale to była tylko wprawka. Miałeś ocenić czy to dużo czy mało i zrobić inny dzielnik. Uprzedzając Twoją odpowiedź wydaje mi się, że to dużo. Czujniki to nie są elementy na kórych powinniśmy wydzielać moc. Fotorezystor jest dość delikatny, wcale nie był projektowany do oddawania mocy w postaci ciepła więc nie powinniśmy go do tego zmuszać. Zamknięty szczelnie w swojej obudowie będzie się grzał (0.1W to już będzie wyraźnie czuć ręką) a to nie wyjdzie na zdrowie materiałowi światłoczułemu. Tak więc opornik 100R szeregowo to zdecydowanie za mało przy 6V zasilania ale to już wiesz także z innego warunku. Zakładając zmiany rezystancji np. 5k-500k zrób inny dzielnik taki, by zakres zmian napięcia wyjściowego był możliwie szeroki. Duży zakres zmian potrzebny jest z uwagi na przewidywany prymitywny następny stopień układu. Czekamy.

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Marku, według Twoich wskazówek, które dały mi wiele do myślenia, wykonałem troszkę inny schemat dzielnika, jednak nie jestem pewien czy jest prawidłowy i czy zakres napięć jest dość szeroki, gdyż

U_max = 5,45V

U_min = 0,99V

Założyłem, że U_we = 6V

Oto schemat:

PS. Jeżeli coś zrobiłem źle to przepraszam, ale naprawdę staram się robić to sam i zrozumieć o co chodzi... Przewiduję, że mój schemat nie jest najlepszy jednak jest lepszy od pozostałych, które również przeanalizowałem.

Pozdrawiam, Pasjonat.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Jeśli chodzi o obliczone napięcia to jest OK.

Mam pytanie, czemu

staram się robić to sam

???

Nie łatwiej jest wziąć dobrą książkę z podstawami elektroniki (ale opartej na praktyce), zbudować układ, przeczytać jego opis, sprawdzić gdzie jakie napięcia, wyjmować niektóre elementy i zobaczyć co się będzie działo?

Możliwe, że trafiłeś na książki z suchą teorią, one potrafią skutecznie zniechęcić. Z mojej strony mogę polecić "Wyprawy w świat elektroniki" P. Góreckiego. Na elportalu masz dużo pdf-ów z opisami układów, można z tego wiele wyciągnąć. To, że czytasz "gotowca" jak działa układ itd. wcale nie umniejsza Twojej wiedzy. Ale to Twoja decyzja.

Jeszcze jedna moja uwaga nt. dzielnika- w praktyce i tak napięcia będą się różnić od obliczeń, jak pisał marek1707, dużo zależy od oświetlenia, powierzchni itd., więc w praktyce pewnie będziesz musiał wstawić zamiast R1 potencjometr, np. 10k.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Mam pytanie, czemu
staram się robić to samemu? Odpowiedź jest prosta. Od prawie roku przeglądam to forum i na początku wszystko, nawet rezystor był czarną magią... Teraz jest naprawdę lepiej, ale może przytoczę przykład. Zrobiłem światłoluba, wszystko ładnie, ale dlaczego mam problemy z prostym dzielnikiem? Odpowiedź brzmi - nie policzyłem niczego sam, nawet dokładnie nie zastanowiłem się dlaczego tak, a nie inaczej? Poprzez jedno banalne policzenie dzielnika już wyjaśniło mi się kilka rzeczy, ot taka błahostka. Mogę zrobić prymitywnego linefollower'a, ale dla mnie to większy sukces jak zbudować linefollower'a na CNY70, ATmega32 z programowalnym PWM-em... Problemem dla mnie jest i zawsze było określenie natężenia prądu w układzie lub na danym komponencie.
To, że czytasz "gotowca" jak działa układ itd. wcale nie umniejsza Twojej wiedzy.

Ależ ja wcale tak nie twierdzę, drogi Łukaszu. Sukcesem jest gdy potrafisz powiedzieć czytając tego gotowca, dlaczego tam konstruktor zaplanował tranzystor BC108, a nie BC548? Wiem, że dla 99% tego forum jest to sprawa banalna, ale dla mnie jest to kilka godzin siedzenia i rozmyślania... W szkole takich rzeczy mnie nie uczą, choć pasja pochodzi z pierwszych zajęć, a w moim środowisku nie mam kogoś, kto mógłby mi pomóc. Jestem totalnym samoukiem, ale przerywam część liryczną. 😃

Z mojej strony mogę polecić "Wyprawy w świat elektroniki" P. Góreckiego. Na elportalu masz dużo pdf-ów z opisami układów, można z tego wiele wyciągnąć.

Właśnie zajrzałem do 1-wszego pdf'a i... zapowiada się całkiem interesująco. Przy wolnej chwili "połknę cały materiał", a o ewentualnym robocie postaram się napisać na tym forum. Nawet, gdy będzie to wymagało codziennej, kilkugodzinnej pracy to i tak się nie poddam, bo dla mnie, jak i dla Wszystkich użytkowników tego forum, jest to zapewne przyjemność, istny relaks...

Jeszcze jedna moja uwaga nt. dzielnika- w praktyce i tak napięcia będą się różnić od obliczeń, jak pisał marek1707, dużo zależy od oświetlenia, powierzchni itd., więc w praktyce pewnie będziesz musiał wstawić zamiast R1 potencjometr, np. 10k.

Oczywiście zdaję sobie z tego sprawę, ale dzięki za poradę.

Póki co czekam na odpowiedź Marka, zobaczymy czy oblałem sprawę z tym dzielnikiem, pewnie już stracił do mnie cierpliwość, ale każdy kiedyś był laikiem. 😉

Czekam na dalszy przebieg sprawy i możliwość "ruszenia" tego projektu.

Pozdrawiam, Pasjonat.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

To skoro masz już czujnik podłączony tak, by dawał sygnał zależny od oświetlenia to teraz spróbuj go jakoś wykorzystać. Wiesz już, że napięcie rośnie tak jak oświetlenie. Jeżeli konstrukcja mechaniczna będzie taka jak opisałeś wcześniej, to prawy czujnik "patrzący" na białe powinien załączać swój (prawy) silnik a gdy najedzie na czarne, powinien swój silnik hamować. Lewy to samo. Tak więc wystarczy zrobić dwa identyczne układy w których duże napięcie z czujnika daje duże napięcie na silnik i odwrotnie.

Czy pamiętasz który z trzech podstawowych układów pracy tranzystora (przyjmijmy, że bipolarnego) nie odwraca fazy sygnału? Przypomnij sobie przy okazji cechy charakterstyczne tych układów (impedancje wejściowe i wyjściowe oraz wzmocnienia napięciowe i prądowe), bo skoro sygnał dostajemy ze źródła napięciowego to byłoby dobrze nie brać z niego prądu lub brać go naprawdę mało. Tak więc potrzebny jest układ pracy tanzystora, który będzie miał dużą impedancję wejściową (sygnał z dzielnika rezystancyjnego), małą wyjściową (bo silnik) oraz wzmocnienie napięciowe w okolicach 1 (bo amplitudę zmian wejściowych masz całkiem niezłą - nie trzeba więcej na silniku) a prądowe oczywiście jak największe (mały a najlepiej zerowy prąd z czujnika na duży prąd silnika).

Hm, może dla ustalenia uwagi: masz wybór między układem OE, OC i OB.

No to piłeczka w Twoim ogródku 🙂

Acha, i nie przejmuj się tak bardzo tym tematem. To nie szkoła a Ty nie jesteś na jakimś egzaminie, prawda?

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dzięki stokrotne Marku. 🙂

To skoro masz już czujnik podłączony tak, by dawał sygnał zależny od oświetlenia to teraz spróbuj go jakoś wykorzystać. Wiesz już, że napięcie rośnie tak jak oświetlenie. Jeżeli konstrukcja mechaniczna będzie taka jak opisałeś wcześniej, to prawy czujnik "patrzący" na białe powinien załączać swój (prawy) silnik a gdy najedzie na czarne, powinien swój silnik hamować. Lewy to samo. Tak więc wystarczy zrobić dwa identyczne układy w których duże napięcie z czujnika daje duże napięcie na silnik i odwrotnie.

Czy pamiętasz który z trzech podstawowych układów pracy tranzystora (przyjmijmy, że bipolarnego) nie odwraca fazy sygnału? Przypomnij sobie przy okazji cechy charakterstyczne tych układów (impedancje wejściowe i wyjściowe oraz wzmocnienia napięciowe i prądowe), bo skoro sygnał dostajemy ze źródła napięciowego to byłoby dobrze nie brać z niego prądu lub brać go naprawdę mało. Tak więc potrzebny jest układ pracy tanzystora, który będzie miał dużą impedancję wejściową (sygnał z dzielnika rezystancyjnego), małą wyjściową (bo silnik) oraz wzmocnienie napięciowe w okolicach 1 (bo amplitudę zmian wejściowych masz całkiem niezłą - nie trzeba więcej na silniku) a prądowe oczywiście jak największe (mały a najlepiej zerowy prąd z czujnika na duży prąd silnika).

Moim zdaniem jest to układ OC (ze wspólnym kolektorem lub inaczej wtórnik emiterowy). Kiedyś myślałem, że to bzdury, a tu proszę... przydało się przypomnieć. 😉

Acha, i nie przejmuj się tak bardzo tym tematem. To nie szkoła a Ty nie jesteś na jakimś egzaminie, prawda?

Oczywiście, że nie, ale nie chcę marnować Twojego czasu, który poświęciłeś, aby mi pomóc...

Jeszcze dwa pytanka... czy mogę użyć przerobionego mikroserwa (wywalę całą elektronikę i zostanie silnik z przekładnią), czy lepiej jest użyć silników kątowych Pololu 4,5V ?

Czy mam użyć fotorezystora 1kOhm, gdyż założyłem zmiany 5k-500k Ohm? Czy takie zmiany występują na tym elemencie? - Postaram się również sam czegoś dowiedzieć, aby zbytnio nie fatygować kolegów... 😃

PS. Efekty mojej pracy zamieszczę w tym temacie, ew. problemy również opiszę tutaj.

Pozdrawiam, Pasjonat.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Tak: OC, trafiony - zatopiony.

OK, to teraz dołącz taki wtórnik (tranzystor typu npn) do dzielnika i zobaczymy co wyszło. Jeżeli możesz, to oszacuj też zakres zmian napięcia na obciążeniu w emiterze zakładając, że wzmocnienie prądowe tranzystora jest wystarczająco duże by nie obciążać w widoczny sposób dzielnika a skrajne napięcia wejściowe są takie jak wcześniej wyliczyłeś. To będzie pierwszy test na to, czy koncepcja jest słuszna i czy układ w ogóle spełnia zdanie sterowania silnikiem w rozsądnych granicach.

Nie znam tego Twojego fotorezystora i opieram się trochę na wyczuciu ale dobrze byłoby, abyś znalazł jakieś jego dane katalogowe. Fotooporniki to dość typowe elementy i znane od początków elektroniki. Teraz są mniejsze (mam gdzieś w szufladzie wersje SMD), bardziej stabilne w czasie itd ale (chyba) wciąż cierpią na te same braki: są wolne, mają duże współczynniki temperaturowe i dość słabą powtarzalność. Na pewno nie stosowałbym tego w jakimś mierniku oświetlenia czy czymś takim, bo ciągłe rekalibracje byłaby męką ale tu, gdzie raczej nie będzie to robot dozorujący autonomicznie rury ściekowe czy linie WN można sobie pozwolić na kręcenie gałkami. Właśnie - jak sugerował jeden z Kolegów - choćby ze względu na brak dokładnych danych nie tylko samego fotoelementu ale także diod oświetlających, współczynników odbicia światła od obrusa 🙂 itd będzie trzeba wstawić jakieś potencjometry ale.. o tym później. Na razie - rysuj wtórnik.

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Nie wiem czy dobrze myślę, ale rozrysowałem coś takiego:

Napięcie wówczas na obciążeniu (silniku) będzie moim zdaniem zmieniać się w granicach 1V ~ 5,4V, oczywiście w zależności wartości oporu fotorezystora. Tutaj również duża niepewność, bo silnik stanowi pewne obciążenie, a więc chyba napięcie nie będzie w granicach napięcia dostarczanego na bazę tranzystora? Chociaż wzmocnienie napięciowe równe jest ok. 1... Sam już dokładnie nie wiem, ehh. Jeżeli mógłbyś Marku, prosiłbym o rozjaśnienie tej kwestii. Nie jestem również pewien co do poprawności schematu, gdyż mam wątpliwości co do odwzorowania układu (a raczej stanu) pracy tranzystora w układzie OC (wątpliwość pojawiła się po ujrzeniu tego rysunku:

(rysunek pochodzi ze strony http://home.agh.edu.pl)

Wydaje mi się jednak, że napięcie dostarczane na kolektorze i bazie może być takie same, a więc wtedy schemat byłby poprawny. Czekam na odpowiedź drogi Marku, mam nadzieje, że nie zepsułem sprawy do końca - jeżeli tak, proszę o nakierowanie na właściwą drogę.

Pozdrawiam, Pasjonat.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

No i bardzo dobrze - wtórnik wrysowany.

Teraz o tych wzmocnieniach. Rzeczywiście wzmocnienie napięciowe takiego stopnia wynosi praktycznie 1 ale ten parametr liczony jest dla zmian sygnałów. Jeżeli na wejściu napięcie zmieni się o 2V to i na wyjściu (na emiterze) także zmieni się o tyle samo. Nie myl jednak tego z poziomami DC. Tranzystor bipolarny ma między bazą a emiterem złącze p-n (diodę) a ono potrzebuje do pracy spadku ok. 0.6V. Tyle musi być więcej napięcia na bazie względem emitera (Ube), żeby w ogóle do bazy zaczął płynąć prąd (popatrz na charakterystykę diody pn). Dalej to już jest prosto. Wpływający do bazy prąd powoduje przepływ β razy większego prądu kolektora a ich suma "wypływa" z emitera. Jeśli włączysz tam jakieś obciążenie, to sytuacja wyrówna się jakby sama. Zakładając, że bazę zaczniesz sterować coraz wyższym napięciem powodującym wpływanie do niej coraz większego prądu (który drgnie od zera dopiero od Ube ok. 0.6V) to tranzystor spowoduje przepływ coraz większego prądu kolektora (a więc i emitera), co podniesie napięcie na obciążeniu. Nie popłynie tam "za dużo" prądu, bo wtedy napięcie emitera by wzrosło i spowodowało spadek widzianego przez tranzystor napięcia Ube (baza-emiter) i spadek prądu bazy Ib. Tak więc napięcie na emiterze będzie podążało za napięciem bazy ale będzie zawsze "spóźnione" o ok. 0.6V. Nie jest to różnica stała. Przy małych prądach będzie to 0.6V a przy dużych ponad 0.7V ale ponieważ ch-ka diody jest dalej coraz bardziej stroma, napięcia większe od 0.7V będą powodowały już naprawdę duże prądy bazy, czego oczywiście żaden tranzystor nie lubi. To jego wyprowadzenie jest wyjątkowo delikatne, przynajmniej w stosunku do pozostałych 🙂

Obciążenie w emiterze musi być zatem takie, by w ogóle tranzystor miał szansę "zrobić" na nim takie napięcie jak wejściowe minus 0.6V i wciąż pracował w obszarze dla siebie bezpiecznym. Czy tak będzie w tym przypadku?

Pierwszy test: na prąd kolektora (a więc i emitera). Pisałeś, że Twoje silniki mogą pobrać 800mA. Czy Twój tranzystor wytrzyma taki prąd? Przeczytaj jego kartę katalogową i zajdź odpowiedni wiersz w tabelce "Absolute Maximum Ratings".

Drugi test: na moc. Tranzystor wraz z silnikiem tworzą dzielnik napięcia, prawda? Największa moc w tranzystorze będzie się wydzielać, gdzy napięcie na emiterze będzie równe połowie zasilania(wtedy na bazie powinno być właśnie tyle + 0.6V). Jaki wtedy będzie płynął prąd kolektora/emitera/silnika? Nie mam charakterystyk silników ale założyłbym, że jeśli przy zatrzymaniu pod napięciem 4.5V biorą 800mA to przy 3V (połowa Twojego zasilania) będzie to odpowiednio mniej. Liczysz moc, znowu karta katalogowa i czytasz.

Pomijam tak oczywiste testy jak maksymalne napięcie kolektor-emiter Uce, bo rzadko który nie wytrzyma 6V 🙂

Jeśli zatem BC547 przejdzie zwycięsko obie powyższe próby, będzie można.. sprawdzać dalej.

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
No i bardzo dobrze - wtórnik wrysowany.

Bardzo mnie to cieszy... 😃

Testowany tranzystor - BC548

Pierwszy test: na prąd kolektora (a więc i emitera). Pisałeś, że Twoje silniki mogą pobrać 800mA. Czy Twój tranzystor wytrzyma taki prąd? Przeczytaj jego kartę katalogową i zajdź odpowiedni wiersz w tabelce "Absolute Maximum Ratings".

Maksymalny prąd kolektora wynosi 500mA - stanowczo za mało, moim zdaniem.

Drugi test: na moc. Tranzystor wraz z silnikiem tworzą dzielnik napięcia, prawda? Największa moc w tranzystorze będzie się wydzielać, gdzy napięcie na emiterze będzie równe połowie zasilania(wtedy na bazie powinno być właśnie tyle + 0.6V). Jaki wtedy będzie płynął prąd kolektora/emitera/silnika? Nie mam charakterystyk silników ale założyłbym, że jeśli przy zatrzymaniu pod napięciem 4.5V biorą 800mA to przy 3V (połowa Twojego zasilania) będzie to odpowiednio mniej. Liczysz moc, znowu karta katalogowa i czytasz.

Co do mocy znalazłem takie dwie informacje:

Total Device Dissipation @ TA = 25°C

Derate above 25°C

PD 625 mW

5.0 mW/°C

 

Total Device Dissipation @ TC = 25°C

Derate above 25°C

PD 1.5 Watt

12 mW/°C

Oszacowałem prąd pobierany przez silnik przy napięciu 3V ok. 500mA.

Napięcie na bazie musi wynosić 3,6V - aby tak było rezystancje według schematu wtórnika wynoszą odpowiednio R1 = 5kOhm ; R2=100k Ohm ; R3(fotorezystor)- ok.61666,67 Ohm

Założyłem prąd emitera I_e = 500mA, a więc:

β = ok. 300 - założenie! Oscyluje w granicach 110 - 800

Prąd bazy I_b = I_e / (β+1) = ok.1,66mA

Prąd kolektora = I_c = I_e - I_b = ok.498,34mA

Moc wydzielana na silniku przy założeniu, że I_e = 500mA:

P = U*I = 3V * 0,5 A = 1,5W

Zakładam, że BC548 nie przeszedł testu, choćby ze względu na max. prąd kolektora 500mA, gdyż silnik potrafi pobrać 800mA.

Jeżeli coś pomieszałem nie trać cierpliwości Marku, jak pisałem wcześniej, mam i zawsze miałem problemy z określeniem płynącego prądu - nigdy nie wiem jaką rezystancję dobrać...

Pozdrawiam, Pasjonat.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Słusznie, ten tranzystor nie bardzo nadaje się do sterowania Twoim silniczkiem. W warunkach normalnej pracy pewnie by go uciągnął ale każde większe obciążenie silnika puściłoby układ z dymem.

Tak naprawdę, to po pewnym czasie w większości przypadków wcale nie będziesz musiał szukać mocy strat w katalogach. Ten akurat parametr związany jest ściśle z fizyczną konstrukcją elementu i patrząc na tranzystor można z dużą dokładnościa oszacować ile może wytrzymać. Akurat maluchy w plastikowych TO92 nie mają większych szans na przeżycie więcej jak kilkuset mW a i to po wyposażeniu w radiatorek. Tak więc szukaj innego tranzystora. Zaproponuj coś, rozglądając się teraz wśród większych braci. Może obudowa TO126 lub TO220? Obie mają duże płaskie powierzchnie i otwór, przeznaczone do przykręcenia radiatora.

Przy okazji możesz pokusić się o policzenie temperatury złącza tranzystora, gdyby wydzielało się na nim te 1.5W a rezystancja termiczna złącze-otoczenie wynosiła 200°C/W czyli tyle, ile ma Twój BC548 bez radiatora. Przyjmij temperaturę otoczenia 20°C.

Dużo wyszło? No właśnie. To właśnie stąd bierze się ograniczenie wydzielanej mocy - z ograniczonej do jakichś 120-150°C temperatury krzemu. Coraz "lepsze" obudowy mają po prostu coraz mniejsze rezystancje termiczne czyli krótszą i szerszą drogę dla ciepła między złączem a otoczeniem. Zwykle tranzystory mają też podawaną rezystancję termiczną złącze-obudowa ale to przyda się za chwilę - do policzenia temperatury z radiatorem. Najpierw wytypuj tranzystor, który przynajmniej wytrzyma prąd silnika i moc strat w najgorszych warunkach, tj. przy "połowicznym" wysterowaniu.

Do prądu bazy i współczynnika β jeszcze wrócimy, niestety.

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Przy okazji możesz pokusić się o policzenie temperatury złącza tranzystora, gdyby wydzielało się na nim te 1.5W a rezystancja termiczna złącze-otoczenie wynosiła 200°C/W czyli tyle, ile ma Twój BC548 bez radiatora. Przyjmij temperaturę otoczenia 20°C.

Dużo wyszło? No właśnie.

Nigdy bym nie określił, że taka temperatura może wydzielić się na takim tranzystorku... zadziwiające.

W końcu znalazłem potrzebę zaglądania do datasheet'u... lepiej późno niż wcale. 😉

Najpierw wytypuj tranzystor, który przynajmniej wytrzyma prąd silnika i moc strat w najgorszych warunkach, tj. przy "połowicznym" wysterowaniu.

Wydaje mi się, że odpowiedni będzie tranzystor BD241B.

Oto jego parametry:

Napięcia kolektor-emiter: 80V

Max. prąd kolektora: 3A

Max. moc: 40W

Wydaje mi się zatem, że co do danych które określiłem, czyli:

Max. prąd pobierany przez silnik przy napięciu 4,5V - 800mA

Moc wydzielana na silniku przy "połowicznym" wysterowaniu - 1,5W

Ostatecznie BD241B powinien zdać test.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Tak, obudowa TO220 to już kawałek tranzystora w ręku 🙂

Parametry graniczne są obiecujące ale sprawdźmy jak to się sprawdzi w praktyce.

Prądu kolektora raczej starczy, 3A będzie ciężko osiągnąć mając ten silnik jako obciążenie więc tu jest OK.

Teraz moc. Piszą o 40W ale zaraz z zastrzeżeniem, że przy temperaturze obudowy 25°C. Wyobrażasz sobie jak gigantyczny musiałby być radiator, żeby odbierając 40W mocy utrzymał tempraturę obudowy (tej metalowej blaszki z otworem - bo na niej "leży" struktura krzemowa) na poziomie 25 stopni? No tak, można go też zanurzyć w ciekłym azocie - pewnie wtedy udałby się te warunki spełnić. Zatem już wiemy, że 40W to utopia - absolutne, raczej nieosiągalne w praktyce maksimum. W danych katalogowych piszą, że ta obudowa ma rezystancję termiczną do otoczenia ok. 62°C/W. Już nie będę Cię zamęczał obliczeniami bo wynik widać: przy 1.5W mocy wydzielanej w tranzystorze różnica temperatur między strukturą a otoczeniem wyjdzie gdzieś w okolicach 90° tzn, że w temperaturze pokojowej krzem zagrzeje się do ok. 115°C i pewnie niewiele mniej będzie na powierzchni tranzystora. To raczej dużo 🙁

Podsumowując: nawet stosunkowo niewielkie moce zamknięte w małych przestrzeniach potrafią wywindować temperatury dziwnie wysoko. Na szczęście ten tranzystor jest do takich akcji przygotowany. Zobacz jaką ma niską rezystancję termiczną złącze-obudowa. To cecha wszystkich obudów elementów mocy. Trochę ponad 3°C/W sugerują, że teraz to Ty jesteś odpowiedzialny za utrzymanie temperatury struktury na sensownym poziomie. Producent dał Ci ku temu potencjalną możliwość, osadzając krzem na kawałku miedzianego pucka. Mając teraz w łańcuszku "szeregowym":

(rezystancję złącze-obudowa) + (przejście obudowa-radiator) + (radiator-powietrze)

łatwo można policzyć jego wymaganą rezystancję termiczną taką, by przy 1.5W mocy krzem nie był gorętszy niż np. 70 stopni. Na przejście obudowa-radiator dałbym ze 2°C/W. Policz to i spróbuj znaleźć jakiś radiator o podobnych parametrach. Raczej nie będzie to nic wielkiego.

Wiesz już, jak będzie wyglądało sterowanie silnikiem - duży tranzystor plus kawałek radiatora a teraz przyjrzyj się sterowaniu samego tranzystora. Żeby odnosić się do tych samych danych proponuję dokument: www.bourns.com/pdfs/bd241.pdf

Zawarty tam wykres "Figure 1" pokazuje jak zmienia się wzmocnienie prądowe tego tranzystora w zależności od prądu kolektora. Warto zapamiętać, że dla danego tranzystora nie jest to parametr stały i bardzo wyraźnie spada dla większych prądów. Tutaj mamy przykładowo ok. 100, które powyżej ok. 0.5A zaczyna zdychać i przy 3A zostaje już tylko 30 🙁 To oznacza, że chcąc naprawdę zmusić ten tranzystor to wysterowania obciążenia prądem 3A musielibyśmy wpychać mu do bazy 100mA. To na szczęście nie jest nasz przypadek, bo w okolicach 1A można jeszcze liczyć na wzmocnienie 80 ale to i tak nie jest jakaś rewelacja. To też jest cechą tranzystorów dużej mocy.

Tak więc będziemy musieli zapewnić prąd bazy rzędu 10mA. Czy Twój dzielnik jest na to przygotowany? Spróbuj oszacować nowy zakres napięć wyjściowych przy założeniu, że do wyjścia dzielnika dołączyliśmy coś, co będzie usiłowało wyciągnąć z niego 10mA gdzieś w okolicach Uwy=5V. Spodziewam się raczej opłakanych rezultatów..

  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
Zaloguj się, aby obserwować  

×