BC637 als Schalter mit Arduino

Ich bin froh, dass Sie die Berechnungen durchgeführt haben, das ist ein guter Anfang. Jedoch...

Nachschlagen der DC-Stromverstärkung auf dem BC637

Im Grunde habe ich dort aufgehört zu lesen. Das ist ein klassischer Fehler. Die Stromverstärkung variiert stark in Abhängigkeit von allen möglichen Dingen: Herstellungsdatum des Transistors, Alter, Spannung, Strom, Temperatur. Schauen Sie sich diesen Spread aus dem Datenblatt an :

Eine Schaltung, die auf eine bestimmte Stromverstärkung angewiesen ist, wird einfach nicht gut funktionieren.

Es muss Hunderte, Tausende von Anweisungen geben, wie man eine LED mit einem Arduino ansteuert, und die beste Methode wird je nach Spannungsabfall an Ihrer LED etwas anders sein. Im Wesentlichen verwenden Sie eine dieser Schaltungen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

1. Emitterfolger

Dies kann als Stromverstärker angesehen werden. Die Spannung am Emitter folgt genau der Spannung an der Basis, nur 0,6 Volt niedriger. Sie berechnen den Widerstandswert, indem Sie den Spannungsabfall über der LED für den gewünschten Strom nachschlagen und dann beobachten, dass der Spannungsabfall über dem Widerstand die Spannung vom Arduino-Pin minus 0,6 Volt ist, und Sie können daraus den Widerstand berechnen. 0,6 ist die V _BE und variiert ein wenig in Abhängigkeit vom Basisstrom. Der Basisstrom wird im µA-Bereich klein, sodass er in dieser Anwendung stabil bleibt.

Dies funktioniert, wenn der Spannungsabfall über der LED klein genug ist, dass Sie über dem Widerstand etwas "Headroom" übrig haben. Die Spannung am Kollektor hat keinen Einfluss auf den Strom durch die LED, was ein weiterer Vorteil ist. Wenn Ihr Board einen ungeregelten Eingang mit viel Welligkeit hat, können Sie diesen direkt verwenden.

Wie Sie sehen können, gibt es keinen Basiswiderstand. Dies ist kein Versäumnis meinerseits, und es ist einer der Vorteile dieser Konfiguration: Der Transistor zieht die absolut minimale Menge an Basisstrom, die erforderlich ist, um die richtige Strommenge durch den Kollektor fließen zu lassen. Eine kleine Warnung jedoch: Wenn die 5-V-Schiene vor der Stromversorgung des Arduino abfällt, möglicherweise wenn sie von separaten Schienen gespeist werden, kommt der gesamte Strom zur LED von der Basis und somit vom Arduino.

2. Gemeinsamer Emitterschalter

Dies ist die traditionelle "Transistor-als-Schalter"-Konfiguration und ähnelt der, die Sie gerade haben. Die Idee ist jedoch, dass der Arduino den Transistor vollständig ansteuern sollte, damit er gesättigt ist und so viel Strom wie möglich durchlässt oder zumindest so viel, dass der Transistor nicht der begrenzende Faktor ist.

Das Ziel ist es, genügend Strom durch die Basis zu treiben, um dies zu ermöglichen. Eine konservative Zahl ist ein Zehntel des Stroms durch den Kollektor. Da der Ausgang des Arduino nahe bei 5 Volt liegt und V _BE ungefähr als Diode behandelt werden kann, haben Sie etwa 4,3 oder 4,4 Volt über dem Basiswiderstand. Wenn Sie höchstens 20 mA durch den Kollektor leiten möchten, streben Sie 2 mA durch die Basis an, und Sie erhalten am Ende einen Basiswiderstand von etwa 2,2 kΩ.

Die Spannung V _CE zwischen Kollektor und Emitter wird als Sättigungsspannung bezeichnet und ist normalerweise klein genug, um vernachlässigt zu werden. Das Datenblatt für den BC637 zeigt es mit weniger als 100 mV bis zu einem Kollektorstrom von 100 mA.

3. MOSFET-Schalter

Dies ist vielleicht am einfachsten zu verstehen, weil es so intuitiv ist wie der gemeinsame Emitterschalter, aber Sie müssen nur den Lastwiderstand berechnen. Der Arduino treibt den MOSFET einfach vollständig ein oder aus, aber da der MOSFET am Gate keinen Strom zieht, sind die Gate-Widerstände nicht kritisch.

Der Strombegrenzungswiderstand wird wie ohne den MOSFET berechnet, vorausgesetzt, dass sein R _ON viel niedriger ist als der Widerstand.

Der Serienwiderstand am Gate dient dazu, den Schaltstrom zu begrenzen, und der Widerstand zwischen Gate und Masse sorgt dafür, dass das Gate nicht schwebt, während sich der Pin in einem hochohmigen Zustand befindet (d. h. ein Eingang oder eingeschaltet ist aus).

Dies ist nicht der richtige Weg. Die Verstärkung des Transistors ist nicht gut definiert (wahrscheinlich zwischen 80 und 200). Es ist besser, der LED einen Vorwiderstand hinzuzufügen - die Durchlassspannung einer blauen LED liegt wahrscheinlich bei etwa 3 V, der Widerstand fällt also um 2 V ab und bei 22 mA müsste er etwa 91 Ohm betragen.

Dann wählen Sie einen Basiswiderstand aus, um sicherzustellen, dass der Transistor gesättigt ist. Ein erzwungenes Beta von 20 ist normalerweise gut. Also 3,9K oder so.

Nur um es klar zu sagen, Ihre vorgeschlagene Schaltung wird viel zu viel Strom durch die LED leiten und sie wird schlecht gesteuert.