Verwenden einer 1,5-V-Batterie, um die Spannung von einer Kopfhörerbuchse zu erhöhen, damit ein Transistor bei geringerer Lautstärke geschaltet werden kann

Ich habe kürzlich eine Schaltung mit einem 2N3904 BJT-Transistor gebaut, in der Hoffnung, dass beim Anschluss an eine Kopfhörerbuchse eine LED aufleuchtet, wenn ein Audiosignal durchgeleitet wird. Ich habe jedoch festgestellt, dass dies nur funktioniert, wenn ich meine Geräte auf volle Lautstärke (oder mindestens > 80%) gestellt habe. Der Versuch mit einem Darlington-Transistor-Setup hat nicht geholfen. Ich brauche diese LED, um sie bei viel geringerer Lautstärke zu aktivieren (dies ist für ein Forschungsprojekt, bei dem ich eine visuelle Anzeige benötige, dass ein Ton abgespielt wird, oft bei 50 % Lautstärke). Mein Lösungsvorschlag:

Fügen Sie der Audioleitung vor der Transistorbasis eine 1,5-V-Batterie und einen Widerstand hinzu, damit die Batterie die Grundspannung so weit verstärkt, dass sie bei niedrigeren Lautstärken ausgelöst wird. Dann könnte ich einfach den entsprechenden Widerstand verwenden, um die Spannungsverstärkung des Signals für verschiedene Sounds einzustellen, die ich verwende.

Bevor ich das versuche, dachte ich, ich poste hier und hole mir ein paar zweite Meinungen. Meine zwei Fragen lauten:

- Wird dies funktionieren, um die Spannung des Audiosignals so zu verstärken, wie ich es beabsichtige?

- Wenn ja, gehe ich dann in Gefahr, die hier angeschlossenen Kopfhörerbuchsen zu beschädigen?

Auf dem Bild sind die Masse und der leere Minuspol der Batterie oben mit der Masse bzw. dem linken Audiokanal des Kopfhörerkabels verbunden. Jeder Rat wird sehr geschätzt!

Schema

Dies ähnelt der hier geposteten Frage: Wie kann ich die zum Aktivieren eines Transistors erforderliche Spannung effektiv reduzieren? Aber da ich ein Anfänger bin, suche ich nach einfacheren Möglichkeiten, das Signal zu verstärken. Das „muss einfach funktionieren“, ohne schick zu sein.

Das scheint, nun ja, schlecht.
Also ... Derzeit haben Sie die gleiche Schaltung, aber ohne die 1,5-V-Batterie und es funktioniert nicht? Ich stimme Passerby zu, es klingt wie eine schlechte Idee.
mögliches Duplikat der Power-LED von der Kopfhörerbuchse
Ich kann immer noch nicht verstehen, warum Sie Ihre Schaltung so eingerichtet haben, wie Sie es getan haben. Es wäre sinnvoller, die LED mit einem NPN auf Masse zu schalten, wie in der Antwort auf electronic.stackexchange.com/questions/26785/… . Die Art und Weise, wie Ihre Schaltung aufgebaut ist, hat Masse, die mit der Anode der LED verbunden ist, was keinen Sinn macht.
Dies wird höchstwahrscheinlich nicht funktionieren und es kann Geräte beschädigen, an die Sie es anschließen. Das Verhalten hängt wahrscheinlich davon ab, wie die Kopfhörerausgangsschaltung genau angeordnet ist. Wenn der Ausgang bei Gleichstrom eine sehr niedrige Impedanz hat, könnte Ihre Batterie einen ziemlich großen Strom durch Ihren Kopfhörerausgang treiben und ihn beschädigen.
Ich habe einige Lösungen, aber es wird mich ein paar Stunden dauern. Grundsätzlich benötigen Sie eine Art Operationsverstärker oder zwei Siliziumtransistoren mit hoher Verstärkung.
Danke für die Antworten! Ich machte mir Sorgen, dass dies wahrscheinlich eine dumme Idee war! Mein Stromkreis ist der gleiche wie oben dargestellt, aber nur abzüglich der 1,5-V-Batterie und des Widerstands. Das funktioniert… aber nur bei sehr hohen Lautstärken. Passant: Ich habe einige Lösungen gesehen, die darauf hindeuten, dass Operationsverstärker für diese Situation relevant sind … aber wie hier zu sehen ist, sind meine Elektronikkenntnisse so amateurhaft wie es nur geht. Wenn Sie mir eine Beispiellösung mit einem Operationsverstärker zur Verfügung stellen könnten, würde ich mich freuen! Ich habe nur keine Ahnung, nach welchen Spezifikationen ich in einem Operationsverstärker suchen sollte.

Antworten (3)

Bearbeiten: Eigentlich habe ich herausgefunden, dass die von mir gepostete Antwort bereits in der Frage enthalten ist, die Sie als "zu kompliziert" abgelehnt haben. Ich bitte Sie, dieses Urteil zu überdenken, da alles, was mit Operationsverstärkern zu tun hat (Vorschläge finden sich auch in dieser Frage), noch komplizierter wird.


Während die Kommentatoren Recht haben, dass Ihre Schaltung in der Praxis eine wirklich schlechte Idee ist, sind Ihre Gedanken, die Sie zu dieser Schaltung führen, eigentlich ziemlich gut. Sie bemerken richtig, dass die Spannung, die Sie bei typischen Lautstärken erhalten, zu niedrig ist, um den Transistor einzuschalten (Sie benötigen ungefähr 0,6 V, um einen signifikanten Effekt zu erzielen). Wie Sie erfahren haben, hilft die Verwendung eines Darlington-Transistors nicht, da Sie noch mehr Spannung benötigen, um einen Darlington-Transistor einzuschalten, aber Sie können mit viel geringerem Strom davonkommen. Ihr Problem ist, dass Ihre Spannung zu niedrig ist, nicht, dass Ihre Versorgung nicht genug Strom liefern kann, also vergessen Sie Darlingtons.

Die Erhöhung der "Basisspannung", wie Sie es nennen, ist genau der richtige Weg. Elektroniker nennen diesen Vorgang oft "Anpassen der DC-Vorspannung" eines Transistorverstärkers. Es kann ganz einfach auf Ihrem Stromkreis durchgeführt werden, ohne eine gefährliche Stromquelle mit niedriger Impedanz wie eine Batterie hinzuzufügen. Lassen Sie uns an Ihrer Schaltung arbeiten. Fügen Sie zuerst einen Strombegrenzungswiderstand in die LED-Schaltung ein und setzen Sie die LED auf die andere Seite des Transistors. Es macht keinen Unterschied in Ihrer Schaltung, wie es jetzt ist, aber es wird bald machen:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Sie können Ihr Problem, wie Sie es richtig erkannt haben, beheben, indem Sie der Transistorbasis eine Gleichstromvorspannung (eine Grundspannung) zuführen. Man sollte aber keine Gleichspannung in die Kopfhörerbuchse zwingen, also braucht man einen Kondensator zur DC-Entkopplung. Dieser Kondensator sollte das AC-Musiksignal durchlassen, aber den DC blockieren, der zum Vorspannen des Transistors erforderlich ist. Mit der gezeichneten Schaltung können Sie die erforderliche DC-Vorspannung (ca. 0,45 V) von der Batterie erhalten, indem Sie einen Spannungsteiler wie diesen verwenden:

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Simulieren Sie diese Schaltung

Großartig! Danke für die wirklich klare und ausführliche Erklärung! Ich werde ungefähr einen Tag brauchen, um die zusätzlichen Komponenten zu bekommen, die ich brauche, um das fertigzustellen, aber ich werde es so schnell wie möglich ausprobieren!
Die in der Antwort von Dwaine Reid bereitgestellte Schaltung ähnelt meiner, bietet jedoch eine viel bessere Stabilität des Schwellenwerts zum Einschalten der LED, wenn die Batteriespannung abfällt, wenn die Batterie erschöpft ist. Diese Schaltung verwendet die Einschaltspannung eines zweiten Transistors als Referenz für die Vorspannung und nicht nur einen Bruchteil der Batteriespannung, wie es meine Schaltung tut.

Hier ist eine Lösung, die die Eingangsschwellenspannung minimiert, wenn sich die Batteriespannung ändert:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Passen Sie R2 an, um die Empfindlichkeit gegenüber Signalen mit niedrigem Pegel zu steuern. Passen Sie R5 an, um die Empfindlichkeit gegenüber Signalen mit hohem Pegel zu steuern.

Dies scheint nur 2 mA durch die LED zu leiten, was für die hier gezeigte LED möglicherweise nicht ausreicht, aber es gibt 2 mA-LEDs. Der Versuch, durch Absenken von R4 mehr mA zu erhalten, führt zu Problemen, wenn das Eingangssignal variiert wird, da der Strom durch die LED nicht so konstant ist (für 20 mA bei 1,5 V-Spitzen erhalte ich nur 5 mA bei 0,5 V-Spitzen).

Wenige einfache Optionen. Germanium-Transistoren wären wegen des geringeren VBE-Spannungsabfalls von ~ 0,2 besser als der Abfall von Siliziumtransistoren von ~ 0,6. Widerstandswerte würden variieren, man muss mit ihnen spielen.

Zwei NPN-Transistoren, einer als einfacher Schalter, der andere für die Stromverstärkung. Invertiert, also schaltet sich die LED aus, wenn der Ton lauter wird/der Ton abgespielt wird.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Nicht invertiert, mit 1 NPN und 1 PNP. Ich bin mir nicht sehr sicher, ob dies genau ist oder nicht (nie sehr gut mit PNP-Logik).

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Simulieren Sie diese Schaltung

Einfache Opamp-Schaltung. Suchen Sie nach einem handelsüblichen batteriebetriebenen 3-V-Operationsverstärker. Nichts Besonderes. Es bietet viel Gewinn.
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Suchen Sie schließlich nach dedizierten ICs wie dem LM3914/15/16, die LED-Balkendiagramme (VU-Meter) bereitstellen, die im Wesentlichen dafür ausgelegt sind, LEDs zum Klingen zu bringen. (Es ist im Grunde ein Bündel der obigen Opamp-Schaltung parallel).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ehrlich gesagt sind diese übrigens alle ungefähr gleich teuer. Sie können ein LM3915-Kit für unter fünf Dollar bei ebay bekommen.