BJT NPN-Schalter schaltet sich unter bestimmten Bedingungen nicht vollständig aus

Mein erster Beitrag hier, ich bin relativ neu in der Elektronik und dies ist mein erstes Projekt, das ich selbst zu verwirklichen versuche.

Zunächst einmal einige Hintergrundinformationen zu dem, was ich zu erreichen versuche. Ich versuche, einen CD-Emulator für VW Golf MK5 zu bauen und ihn ein Bluetooth-Modul verwenden zu lassen. Ich habe den Emulator und den Bluetooth-Teil aussortiert, mein einziges Problem ist im Moment der Transistorschalter.

Ich habe diese Schaltung:Schaltplan

Bitte beachten Sie, dass U4 (JST-XH-04) an einen 12-V- bis 5-V-DC-DC-Spannungsregler angeschlossen ist. Ich habe den Regler im Schaltplan nicht markiert. VCC ist 12V.

Sowohl VCC als auch das Signal kommen vom Radio, VCC ist immer an, auch bei verriegeltem Auto und abgezogenem Schlüssel, das Signal liegt jedoch bei etwa 11 V, wenn das Radio eingeschaltet ist (es wechselt zwischen 12 und 11, je nachdem, ob der Motor läuft oder nicht) und ist aus, wenn das Radio ausgeschaltet ist.

Wenn ich jetzt U4 GND und 5 V an einen USB-Anschluss (von einem Netzteil oder Computer-USB-Anschluss) und J1-Signal an einen anderen USB-Anschluss (5 V) anschließe, funktioniert alles genau wie erwartet (Hinweis: Das Bluetooth-Modul hat nicht genug Strom zum Abspielen von Songs in diesem Zustand, da der Basiswiderstand für 12-11 V gewählt wurde, er sich jedoch immer noch einschaltet und mit dem Telefon verbindet, ebenso wie Arduino). Wenn Sie also 2x USB-Kabel verwenden und sie an die 5-V-, GND- und Signalleitungen anschließen, funktioniert diese Schaltung genau so, wie ich es erwarten würde - wenn das Signal niedrig ist, ist die Schaltung ausgeschaltet, wenn das Signal bei 5 V liegt, schaltet sich die Schaltung ein.

Wenn ich es jedoch im Auto anschließe, schaltet sich der Stromkreis in etwa 70% der Fälle nicht vollständig aus. Zuerst dachte ich, es könnte eine schwimmende Basis sein, also habe ich es über einen Widerstand mit Masse verbunden (hätte von Anfang an tun sollen, aber besser spät als nie ...).

Dann dachte ich, es könnte ein schlechter Transistor sein, aber ich habe jetzt 4 verschiedene ausprobiert. Ich habe auch versucht, Kollektor-Emitter zu tauschen, nur für den Fall, dass ich es falsch gemacht habe, aber der Widerstand ging ziemlich schnell in Rauch auf, als ich das versuchte, also ist die Polarität auch richtig.

Ich habe nur noch eine Idee - irgendwie erdet sich das Arduino über CLK/MOSI/DATAIN, und die Schaltung wird auf diese Weise abgeschlossen. Was sollte ich überprüfen, um diese Möglichkeit zu bestätigen/auszuschließen?

Übersehe ich etwas? Hat jemand bessere Ideen?

Auch dies ist mein erstes Projekt, bei dem ich versuche, die Dinge selbst herauszufinden, daher werden meine Terminologie oder mein Ansatz alles andere als perfekt sein, aber ich danke Ihnen für jede Hilfe.

Die Schaltung ist unter https://easyeda.com/binginsin/rcd300-cdc verfügbar . Jeder kann es gerne ergänzen.

UPDATE: Ich habe einige Tests durchgeführt und interessante Ergebnisse gefunden - bei meinem 2x USB-Setup habe ich CLK / MOSI / DATAIN mit Masse verbunden, ohne das Signal anzuschließen. Dies führte dazu, dass der Stromkreis eingeschaltet wurde, sodass der Arduino nur durch seine digitalen Pins geerdet wird ... Ich werde im Auto einige Messungen durchführen, sobald ich eine Chance habe - ich werde prüfen, ob eine der CLK / MOSI / DATAIN-Leitungen vorhanden ist eine Verbindung zur Masse (Autochassis), wenn das Radio ausgeschaltet ist. Ich gehe davon aus, dass es eine Verbindung mit Masse mit einem ziemlich hohen Widerstand haben wird. Wenn das der Fall ist, wie würde ich sicherstellen, dass sich das Arduino nicht durch die digitalen Pins erdet? Ist das überhaupt möglich? Ist mein Arduino ein Blindgänger?

Achten Sie darauf, dass Sie zu keinem Zeitpunkt eine Latchup-Bedingung mit Eingängen außerhalb von Vdd Vss auslösen. Erdungsschalter kann bei angeschlossenen Eingängen riskant sein
Dainius, eine ausführliche Darstellung des Problems. Obwohl ich fand, dass es etwas mehr Arbeit kostete, es durchzulesen, als ich mir gewünscht hatte. Aber das Schreiben ist besser als die meisten Präsentationen hier, das gebe ich zu, und ich schätze all die Arbeit, die Sie vor dem Schreiben hineingesteckt haben . Also +1 dafür. Ich würde mehr geben, aber ich kann nicht. Unabhängig davon, ist Ihnen bewusst, dass ein NPN als in Durchlassrichtung vorgespannte Diode von der Basis zum Kollektor leiten kann? Schauen Sie sich Ihre Schaltung in diesem Sinne an. Verfolgen Sie Ihre +11 durch das NPN zum Arduino. Binden Sie die beiden Gründe zusammen? Auto und +5 Versorgung?
Verwenden Sie den eingebauten USB-Anschluss des Arduino, um es einzuschalten? Wo ist das GNDSignal von U 4 angeschlossen? Indem Sie die Arduino-Masse über einen gemeinsamen Emitter mit der Funkmasse verbinden, können Sie auch unbeabsichtigt Rauschen von der Funkmasse zur Arduino-Masse verstärken. Sie können auch erwägen, beide Massen nur über einen Kondensator zu verbinden.
Vielen Dank für die Überlegung, Tony. Gemäß einem anderen Vorschlag werde ich wahrscheinlich meine Transistorschaltung so modifizieren, dass sie die Versorgung und nicht die Masse schaltet, wodurch ein Latch vermieden werden sollte. @jonk , du hast Recht, ich neige dazu, Dinge zu übererklären, ich werde versuchen, meine Beiträge in Zukunft prägnanter zu gestalten. Die Spannung an der Basis (nach dem Widerstand) wird niemals höher sein als die Spannung am Kollektor, daher sollte dies meines Wissens kein Problem sein. Die Fahrzeugmasse ist mit dem „Ground In“ des DC-DC-Wandlers verbunden, während die gesamte Schaltung den „Ground Out“-Anschluss des Wandlers verwendet. Ich bin mir nicht sicher, ob das sie verbindet.
@vtolentino, Nein, ich verwende die VCC- und Ground-Pins des Arduino. U4 ist ein DC-DC-Wandler, er hat Masse und Masse. GND von J2 (dies ist die Funkmasse) ist mit dem GND-Flag (Masseeingang) in U4 verbunden, und der Erdausgang wird verwendet, um den gesamten Stromkreis zu erden. Ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie mit gemeinsamem Emitter meinen oder beide Massen über einen Kondensator verbinden.

Antworten (1)

Ja, die SPI-Verbindung hat eine Masseverbindung, die in Ihrem Diagramm vermerkt ist. Beziehen Sie sich darauf? Denken Sie auch daran, dass Sie Ihren Transistor niemals auf 0 Vce bringen werden, sodass Ihre 5-V-Versorgung je nach Strom nur noch 4,5 V oder weniger beträgt.

Wenn Sie eine isolierte DC-DC-Versorgung (um eine Erdschleife zu verhindern) für Ihre 12-V- bis 5-V-Versorgung verwenden, vereiteln Sie den Zweck, indem Sie die niedrige Seite der isolierten Arduino-Versorgung mit dem Signal Ihres Radios umschalten. Aus diesem Grund sollten Sie erwägen, die DC-DC-Versorgungsseite anstelle der Ausgangsseite zu schalten.

Sie können auch High-Side schalten, wenn Sie glauben, dass die Arduino-Erdung ein Problem verursacht, aber es fügt einen zusätzlichen PNP hinzu. Verwenden Sie grundsätzlich das 12-V-Ein / Aus-Signal vom Radio, um einen gemeinsamen NPN-Emitter anzusteuern, der einen PNP-High-Side-Transistor für Ihre 12-V-Versorgung ansteuern kann. Das ultimative Ziel ist es, die galvanische Verbindung zwischen Ihrem Audio/Arduino und dem Auto nur auf die AGND- und Signalleitungen zu beschränken (keine Masseschleife!).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Danke für die Antwort. Ich bin mir nicht sicher, was Sie damit meinen, dass SPI eine Masseverbindung hat, die Masse an J2 ist mit dem DC-DC-Wandler verbunden. Ich bin mir eigentlich nicht sicher, ob der Konverter isoliert ist, und ich benutze ihn nur, um die Versorgungsspannung zu senken. Die PNP-Idee ist eigentlich ganz gut, wenn ich die Schaltung nicht mit Spannung versorge, hat sie keine Chance eine andere "Masse" zu finden um die Schaltung zu vervollständigen, also danke dafür.
banggood.com/… Dies ist die Art von DC-DC-Wandler, die ich verwende. Es heißt nicht, dass es irgendwo isoliert ist, und ich habe nicht genug Verständnis für Elektronik, um zu wissen, ob dies der Fall ist. Auch Masseschleifen sind mir an dieser Stelle ein Rätsel, ich habe ein paar Mal versucht, sie zu verstehen, bin aber nirgendwo hingekommen. Werde es nochmal versuchen, danke. Werde den Fortschritt aktualisieren, sobald ich meinen Schalterkreis ändere.
Verwenden Sie ein Multimeter, um zu sehen, wie hoch die Impedanz zwischen der Versorgungserde und der Ausgangserde Ihres DC/DC-Wandlermoduls ist. Wenn es angeschlossen ist, ist es nicht isoliert. Eine Masseschleife liegt vor, wenn es mehr als einen Erdungsrückweg für das Audiosignal gibt, in diesem Fall würde einer durch Ihr Radio im Audiokabel und möglicherweise einer durch Ihre Stromversorgung zum Chassis des Autos führen. Diese Schleife kann ein Summen und Brummen verursachen.
Aha ich verstehe. Es ist ein gerader Durchgang für die Masse am DC-DC, also nicht isoliert. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich keine Erdungsschleifen für das Audio habe, da es klar ist, ohne zu summen oder zu summen, also sollte es dort in Ordnung sein. Danke für die Erklärung.
Bevor Sie Ihre Schaltung wiederholen, können Sie auch versuchen, den Wert dieses Widerstands von 100 k auf 10 k zu reduzieren. Das 12-V-Signal sollte dies problemlos überwinden können und dafür sorgen, dass der Transistor schließt.
BJT NPN-Schalter schaltet sich unter bestimmten Bedingungen nicht vollständig aus
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