Fråga om transistor och zenerdiod

[DanneAE]

Hej alla!
Jag är ny här på forumet.
Försöker konstruera en krets, men har inte sysslat med elektronik på fyra decennier, så kunskaperna är inte de bästa.
Vad jag hoppas uppnå är:
- Vid spänning in på ingång 1 skall Ut1 jordas (för att sedan vara kopplat till minussidan på ett relä).
- Samma för ingång 2 och Ut 2.
- Men, både Ut 1 och Ut2 ska inte kunna vara aktiva samtidigt även om In 1 och In 2 är det.
- Skulle In1 och In 2 vara aktiva samtidigt, ska 12V ~ genom relät brytas genom att relät drar.
- Transistorerna ska ha 5V på basen.
Mina frågor är:
- Relät ska ha 71,4 mA (5V) genom spolen, funkar det att koppla med en Zenerdiod som jag ritat det?
- Skulle man, istället för motstånd, ha använt zenerdiod för att få 5V på transistorernas bas, eller funkar det så här?
- Kommer signal in på In 1 eller In 2 att inaktivera den andra Ut (1 eller 2)?

Skulle bli väldigt glad för kommentarer och synpunkter

[Mindmapper]

Jag skulle ha använt 12V relä.
sedan får du titta över basströmmen till transistorerna. De är i minsta laget för att bottna transistorerna vid den lasten. Ut1 o 2 vet vi ju ej hur mycket de ska driva så där vet jag ej.
Finns det något skäl till att du valt den transistorn. En transistor med högre förstärkning och mindre Ic skulle fungera bättre. Antar då att Ut1 och ut2 ej behöver så hög ström.

[ghu]

Finns det något krav på vad Ut1 och Ut 2 ska vara då både In1 och In2 aktiva?

[DanneAE]

Hej och tack för svaren!
Ut 1 och Ut 2 är för att dra tre parallellkopplade 12V reläer. Sammanlagt 50 mA på Ut 1 resp Ut 2. (3*(12V/720 Ohm))
Då både In 1 och In 2 är aktiva, kan den som blev först aktiv vara kvar i det läget och resp Ut likaså.
Ang basströmmen till transistorerna, är det för mycket resistans med 18 och 7,5 kOhm. Om man sänker de resistanserna så skulle det funka bättre? Är det rätt förstått?
Tittade på denna transistorn (https://www.electrokit.com/produkt/bcp5 ... pn-60v-1a/) en undrar själv nu varför jag ville att den skulle klara så mycket ström, feltänk? Jag tänkte nog 1/2 A med marginal, inte 50 mA

[Mindmapper]

Om du tittar på hFE för BCP55 så har du om du har otur en transistor som har ett hFE på 63. Med en basström på 1mA kan du då driva en collectorström som är 63 ggr högre. Basen i ditt fall får basström via 18K vilket ger mindre. Sedan delas också strömmen med en resistor ner till jord, alltså blir basströmmen mindre på grund av delningen. Nu räckte väl inte 63 mA för relät, du behöver mer än 1mA. Räknar du så att du får 2mA eller 10mA i basström så klarar du att driva ut det som relät behöver.

Med en trasistor med ett högre hFE kan du ha lägre basström. Jag tittade på BC850 och BC817 båda klarar strömmen och har bättre hFE. De har också lägre pris.
Du kan ha BCP55 om du räknar upp basströmmen. Du kan byta och ta kvar BCP55 på utgångarna och ha billigare transistorer som driver BCP55. Du kan också ha billigare transistorer överallt.

Varför jag vill ha ett 12V relä istället för 5V är för att du behöver större ström med ett 5V relä. Den större strömmen ska du dessutom bränna bort en större del av i en resistor. Du bränner mer än 0,5W i resistorn (som dessutom har för hög resistans). Byter du till ett 12V relä så blir strömmen mycket mindre och du behöver ingen resistor som bränner bort en massa värme. Zenerdioden byter du mot en 1N4148. Den ska du ha för att skydda transistorn.

I övrigt tycker jag att det ser ut att fungera. Naturligtvis går det lösa det hela på andra sätt men din lösning löser problemet på ett vettigt sätt. Tycker jag, är bäst att tillägga.

[DanneAE]

Tack för tipsen!!
Har försökt följa dem så gott jag förstår
Ändrade transistorer, motståndens värden, diod och relä.
Vet dock inte om jag räknat rätt på motstånden.
Där det ser ut som det står minus på strömmen, skulle vara ett ~ för att indikera "ungefär". Det blev lite grötigt när jag satte ut strömvärdena...

[Marta]

Du har transistorer med parallellkopplade bas-emitter. Det kan Du inte ha. Skillnader mellan komponenterna ger ojämn strömfördelning, speciellt om det är olika transistortyper.

Är Du medveten om att BC850 är en pytteliten SMD-kapsel?

Lägg helst upp bilderna här på forumet. Klicka på fliken "Bilagor" under textrutan där Du skriver inlägget. Då finns bilden kvar även framöver när någon hittar denna tråd om något år.

[DanneAE]

Tack Marta!
Alla transistorerna kommer vara av samma typ men när du skriver så blir jag ju osäker. Läste dock detta https://www.homemade-circuits.com/transistor-facts/ , och trodde det skulle fungera bra att koppla parallellt.

Tänkte väl inte riktigt på hur liten den är men den är större än de 0805-motstånd jag tänkte använda. 1,9 mm cc mellan lödpunkterna är ju inte mycket...

Letade förtvivlat efter hur man lägger upp bilder och hittade bara den möjlighet jag använt. Så mycket enklare med det sättet du säger, tack!
Har redigerat mina tidigare inlägg.

[MiaM]

Det är absolut lärorikt att lösa denna typ av problem med diskreta transistorer.

Men om målet i första hand är att få till en fungerande krets och i andra hand lära sig nåt, så skulle jag rekommendera att använda beprövade exempel för att driva reläer från digitala logikkretsar, och för att få den önskade funktionen (utgång aktiv om en valfri men inte båda ingångarna är aktiva) använda en EOR/XOR-grind (t.ex. 74xx86). Då kan du utgå från färdiga beprövade kopplingar där nån annan redan räknat fram rätt motståndsvärden för rätt basström osv.

Sidospår: OBS att om du byter reläet till ett 12V-relä och därmed tar bort zenerdioden så behöver du ändå en vanlig diod där för att äta upp back-EMK när reläet slås av. OBS att detta gäller även för de externa reläerna som UT1 och UT2 ska styra. De dioderna kan visserligen sitta vid reläerna men det är större risk att de blir felvända och trissorna steks om de sitter vid reläerna än om de sitter direkt på kortet.

[Mindmapper]

Tack för tipsen!!
Har försökt följa dem så gott jag förstår
Ändrade transistorer, motståndens värden, diod och relä.
Vet dock inte om jag räknat rätt på motstånden.
Där det ser ut som det står minus på strömmen, skulle vara ett ~ för att indikera "ungefär". Det blev lite grötigt när jag satte ut strömvärdena...

Missade det Marta såg. Artikeln du länkade till var mera inriktad på parallella collector-emitter som är ett större problem än parallella bas-emittersträckor. Ditt problem är lätt åtgärdat, låt varje bas drivas med ett egna resistorer.
Ser på dina strömmar att du räknat fel. Över 1,5k resistorn får du 11,3V. Eftersom bas-emitter är en diodsträcka får du ett spänningsfall på 0,7V (eg. närmare 0,6V vid så låga strömmar) över den diodsträckan. Eftersom resistorn är i serie med diodsträckan tappar du 0,7V från de 12V som är insignalen.

11,7/1500 ger 7,5mA. Genom 1,2k resistorn får du 0,7/1200 = 0,75mA. Till basen det som blir kvar 6,75mA. Det räcker gott och väl för att driva den collectorström du behöver. 6,75 * 200 = 1350mA blir mycket över där tar du 1/10 av detta räcker det. Byter du 1,5k mot 15 k bör du klara det. Att den kan driva ut mera ström än vad som behövs gör inget. Du får bättre marginaler. Transistorn tar den ström som behövs. Räknar man för snålt kommer inte transistorn att bottna och man får stora effektförluster i den.

Detta resonemang får man vara försiktig med vid effekt transistorer. Då kommer för höga basströmmar att ge effektförluster i bas-emitter som inte är nyttiga. I det här fallet kommer 6,75 mA att ge en effektförlust i bas-emitter om 0,7 * 0,00675 = 4,7mW vilket inte orsakar någon skadlig uppvärmning. Fast den kan gott vara en tiondel mindre ändå. Vid basströmmar i storleksordningen A i effekttransistorsammanhang får man definitivt se upp, och läsa databladen ordentligt.

Antar att ingångarna till transistorna ligger öppna när de inte ger signalen 12V. Då är 1,2k transistorn ner till jord bra. Om insignalen jordar utan insignal kan du ta bort 1,2k resistorn. Är det stor störningsrisk kan den vara bra att ha även små kondingar mot störningar kan då behövas. Är utrustningen batteridriven skulle man också tänka på att göra det mera strömsnålt.

[Icecap]

Då Q1 o Q4 är parallellkopplat över emitter - bas kan du INTE räkna ned att de rent faktisk slår på samtidig.

Om de inte är identiska i data och temperatur kommer den ene transistor att slå på innan den andra - o i sämste fall förhindra den andra att slå på.

[DanneAE]

Uppskattar väldigt mycket att ni tar er tid och lägger möda på att svara och kommentera!
Hade det inte varit för det, så är risken att jag satt igång att bygga detta, till ingen nytta och en viss kostnad
Jag vill i högsta grad att detta ska fungera, men att ge mig in på EOR/XOR-grindar o dyl, nja, jag löser ju inte ut de här mer triviala sakerna, som det verkar.
Tänkte ge lite mer info kring det hela och kanske fokusera på ett en speciell del av problematiken.
In 1 o 2 kommer från optokopplare som matas med 12V på kollektorn och har ett spänningsfall på 1,4 V, så "In" ger alltså ca 10,6V.
Optokopplarna styrs av köpta kretsar med lysdiodutgångar som ger lagom ström för en optokopplare. De har en max Ice på 50mA.
Jag hade kunnat driva de tre parallellkopplade reläerna (bistabila DPDT 2 spolar) direkt från optokopplarna men denna kretsen är menad till att säkerställa att:
- om den ena av In1 eller In 2 redan har spänning på sig och reläerna således dragit i ett läge, så ska den anda In inte kunna dra åt andra hållet samtidigt. Skulle det hända att reläerna hamnar i olika lägen så kommer det orsaka kortis längre bort i kedjan, vilket kan bli kostsamt
- OM det kommer spänning på In1 o 2 samtidigt så drar det brytande SPST-reläet för att bryta den ena ledaren i slutet av kedjan för att säkerställa att det inte blir kortis. Funderar på att använda DPST istället, så att om reläet drar, bir det fast i det läget tills man bryter strömmen.
12V:en som driver dessa kretsar kommer komma från en vanlig strömadapter kopplad till 230V, så inte särskilt pålitligt spänningsvärde. Angivet värde 12V/2A.

Jag kan nog börja allt jag skriver med "om jag förstått rätt, så...", men med det sagt: Jag har justerat ritningen lite och fokuserar på att lösa så att In1 o 2 inte kan påverka reläerna samtidigt. Inga parallellkopplade transistorer längre
Men jag blir inte riktigt klok på hur jag beräkna bas-strömmen. Jag satte två resistorer för att det ska bli ca 5V in på basen, men när det kommer spnning så blir det de 0,7 som är framspänningsfallet över bas-emitter?
- Jag vill ju att om Q1 (från In1) är spänningssatt, så ska Q2 inte kunna sluta Ut 2
- Om In 2 har spänning (men inte In1) så ska Q2 "jorda" de tre rälerna kopplade till Ut 2 så att de drar till ena läget. Ska man ha ett R5 (se bilden) för att säkerställa detta?
- Kan för mitt liv inte beräkna strömmarna genom R3, R4 och R5 om man har ett R5 då R5+transistor är parallellkopplat med R4. Eller beräkna vilken spänning det kommer vara vid punkten mellan R3 och R5.

[Mindmapper]

Du behöver ingen R5.
Till Q1 gör R1 jobbet att lämna ström till basen.

Samma med Q2 där lämnar R3 ström till basen.
Om Q1 leder så går all ström från R3 genom Q1 och ner till jord.

[Marta]

För att räkna ut strömmen genom R5 så räknar Du först ut spänningsdelningen som R3 och R4 ger. Tillsammans är de sedan som en strömkälla med denna spänning och en inre resistans som R3 och R4 parallellkopplade. Resten kan Du redan.

Hela det här projektet känns som Du kommit lite snett på det och är på väg att göra det enkla väldigt komplicerat. Du nämner t.ex. bistabila relä. Det är något som vanligtvis används när strömförbrukningen måste pressas.

Du nämner även risk för kortslutning. Då är konstruktionen förmodligen olämplig. Det är alltid bäst med en konstruktion där reläerna inte kan orsaka kortis. Tänk på att det tar tid för relän att växla. Det räcker att nudda vid en kortis under aldrig så kort tid för att skada kontakterna, eller få dem sammansvetsade...

[DanneAE]

Mindmapper, så detta (se bild) borde fungera?
Strömmen på basen Q2 ungefär 0,8mA vilket möjliggör Ice 160mA.

Marta, Outputen från de tre bistabila är tänkta att polvända strömmatningen till tre block på en två-räls modelljärnväg. Det ska förbli i senaste läget oavsett om det är något förbrukning där eller ej. Men jag vill inte att det ska vara olika polaritet på de tre blocken då det skulle kunna orsaka en kortslutning på modelljärnvägen, med förstörda lok eller vagnar som resultat. Anläggningen har i sig ett kortslutningsskydd, men inte hundra pålitligt då det slår av-på-av hela tiden, vilket kan orsaka smält-/svets-skador.
Risken att In1 och 2 är spänningssatta samtidigt är inte stor, men den finns. Så jag vill dels att In1 och In2 inte ka kunna påverka reläerna samtidigt, samt att om de är aktiva samtidigt, ska ena polen på MJ'n brytas. Det är överkomplicerat på sätt och vis, men när jag började fundera på detta så verkade det inte så svårt och nu skulle jag vilja ta det i hamn, bara för att det skulle vara kul att få det att fungera som tänkt. Det finns färdiga kretsar för att uppnå det jag vill, men de bygger på att det ska vara ett ögonblicks kortslutning mellan de två polerna på MJ'n., vilket jag vill undvika. Det här blir nog inte mycket billigare än färdigt, men- roligare