brauche Hilfe - Verständnisfrage zu Dämmerungsschalter

[deathtrap18]

Ich habe mich die letzten 2 - 3 Wochen in die Elektrotechnik eingelesen und bin Frisch in diesem Thema!. Nun, ich habe eine Verständnisfrage:

ES geht um die Dunkelschaltung (nicht die obere, sondern die darunter)

https://sites.google.com/site/bastelnel ... sschalter-


Die Schaltung selbst verstehe ich. Der Transistor schaltet durch, da bei Nacht die Photodiode hoch-ohmig ist und dadurch der meiste Strom durch die Basis fließt.

Was ich nicht verstehe, für mich sieht es aus, als würd die LDR parallel dazu hängen und dann müsste doch die Stromstärke sich ändern und nicht die Spannung. Der Transistor wird aber über Spannung gesteuert, also muss es quasi eine Reihenschaltung sein. (ich rede nicht über die 2 x 470 k widerstände und nicht über den Vorwiderstand der LED. Sonder der an der Basis und die LDR.

Kann mir das jemand erklären, warum es eine Reihenschaltung sein soll und keine parallel?

Danke euch schonmal!



und bitte keine Tipps, für eine besseren Dämmerungsschalter, also über Komparatoren, parallel geschaltete Transistoren.. mir geht's nur um die Verständnisfrage danke

 

[patois]

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Die Emitter-Diode des Transistors und der Basiswiderstand 1 kΩ bilden eine Reihenschaltung.

Zu dieser Reihenschaltung ist der LDR parallelgeschaltet.

Der Ersatzwiderstand dieser Parallelschaltung ändert sich in Abhängigkeit des LDR, welcher in seinem Widerstandswert von der "Stärke" der Beleuchtung abhängt.

Jetzt betrachtet man die Reihenschaltung aus der oberen Parallelschaltung und der unteren Parallelschaltung, wobei man erkennt, dass man einen Spannungsteiler vor sich hat. Das Spannungsteilerverhältnis ändert sich mit der Änderung des LDR.

Bitte zwei Beispiele für den Spannungsteiler durchrechnen; einmal mit einem sehr hohen Widerstand für den LDR und das andere Mal mit einem niederen Widerstandswert für den LDR.

Das Verständnis muss man sich aus dem Vergleich der beiden Beispiele erarbeiten.

Eine andere Möglichkeit wäre die Simulation der Schaltung. Dazu lädt man sich das Freeware-Programm YENKA herunter und bildet dort die gewünschte Schaltung nach. Da in der Simulation die sich ergebenden Spannungen und Ströme darstellen lassen, gelangt man über diesen Weg eventuell auch zu tieferem Verständnis der Vorgänge.

Hier folgt ein Screenshot der Simulation:

http://s23.postimg.org/x6ip2qg3r/dunkelschaltung_1.jpg

 

[deathtrap18]

..wow!

wow! vielen Dank für die schnelle und kompetente Antwort!

Ich kenne die Standard-ohm-Gesetz Formel, aber muss mich anscheinend jetzt erstmal noch durch die "Spannungsteilerregel-Formeln" durchlesen.

Wie gesagt bin ich noch frisch in der Materie.

evtl. hab ich aber noch einen Denkfehler...


vielen Dank aber schonmal!

 

[patois]

Max. mögliche Transistor-Ansteuerung

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In der vorgegebenen Schaltung betrachtet man zuerst die maximal mögliche Ansteuerung des Transistors bei den vorgegebenen Bauteile-Werten.

Die Schritte zur Ermittlung des max. Basisstroms für die vorgegebene Schaltung werden in einem Screenshot der Simulation dargestellt.

Das Simulationsprogramm hat den auftretenden Strom und die Spannungen berechnet und in den entsprechenden Meßgeräten dargestellt.

Diese Herleitung dient der Darstellung von LDR -> gegen unendlich.

Auf der anderen Seite sollte man eine ähnliche Betrachtung für den maximal beleuchteten LDR durchführen, was aber dann nicht mehr ganz so einfach darzustellen ist.

http://s24.postimg.org/oepuoium9/dunkelschaltung_2.jpg
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[patois]

Re: ..wow!

. . . Ich kenne die Standard-ohm-Gesetz Formel, aber muss mich anscheinend jetzt erstmal noch durch die "Spannungsteilerregel-Formeln" durchlesen.

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http://s17.postimg.org/c426hbc9n/dunkelschaltung_3.jpg

Beim Durchlesen der "Spannungsteilerregel-Formeln" sollte man dem nicht ganz unbedeutendem Unterschied zwischen unbelastetem Spannungsteiler und belastetem Spannungsteiler die erforderliche Beachtung schenken!

In der vorliegenden Schaltung muss man allerdings zusätzlich beachten, dass die Emitterdiode des Transistors als nichtlineares Bauteil Spannungsteiler- und Stromteiler-Regeln "stark verbiegt", wie das Ergebnis der Simulation bestätigt.
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[patois]

Mit Papier und Bleistift . . .

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http://s22.postimg.org/75t865mp9/dunkelschaltung_4.jpg

Wenn man in dieser Schaltung die Teilströme mit Papier und Bleistift berechnen will,
muss man zuerst die Widerstände so zusammenfassen,
dass am Ende ein einziger "Ersatzwiderstand" vorhanden ist.

Nun kann man mit der Formel I = U / R den Gesamtstrom berechnen.

Danach berechnet man den Spannungsabfall über den 235 kΩ Widerstand,
womit nach einer einfachen Subtraktion auch die Spannung über der Parallelschaltung bekannt ist.

Damit kann man auch die Teilströme ermitteln, da die Werte der einzelnen Widerstände der Parallelschaltung bekannt sind.
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[deathtrap18]

Muss mich noch weiter durchlesen,..

vielen Dank schon mal für die ausführlichen Informationen!!!

Hatte heute nach der Arbeit noch nicht genügend Zeit alles Infos aufzunehmen.

Ich hoffe, ich darf paar dumme Fragen stellen:
bin einfach noch so sehr am Anfang mit diesem Thema:

wenn man nun den Transistor (inkl. LED und Vorwiderstand und Collector-Strecke) weglassen würde (unabhängig von Funktionen und den Sinn der Schaltung) und aber keinen ersetzenden Widerstand/linear an Stelle des Transistors einfügen würde.

- würde dann auch wieder in dem oberen (1000k) der parallel Widerstände eine abweichende Spannung im Vergleich zum unteren abfallen?


das Freeware Programm werde ich mir auch noch runterladen und mich noch weiter zu den kombinierten Schaltungen durchlesen,... bis ich es hoffentlich irgendwann richtig verstehe.

 

[deathtrap18]

beim erneuten durchlesen von einigen Webseiten...habe ich nun gelesen, dass durch Transistor quasi auch über die Stromstärke geschaltet werden kann,.. (Verstärkungsregelung usw.. sind mir klar)..

das heißt, dass es bei dieser Schaltung nun doch über die Stromstärke geschaltet wird? Laut den Simulationen hab ich auch nur eine Teilspannung für diesen Abschnitt gesehen.

hoffe ich komme gerad nicht doch durcheinander...

 

[patois]

Frage nicht ganz klar ...

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wenn man nun den Transistor (inkl. LED und Vorwiderstand und Collector-Strecke) weglassen würde (unabhängig von Funktionen und den Sinn der Schaltung) und aber keinen ersetzenden Widerstand/linear an Stelle des Transistors einfügen würde.

- würde dann auch wieder in dem oberen (1000k) der parallel Widerstände eine abweichende Spannung im Vergleich zum unteren abfallen?

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Eigentlich hatte ich gedacht, dass ich genau diese Frage schon beantwortet hätte.

Um Mißverständnisse zu vermeiden, wäre es hilfreich, wenn du deine Fragen mit entsprechenden Skizzen erläutern würdest. (Handskizzen reichen, muss kein "Kunstwerk" sein!)

Bipolare Transistoren sind stromgesteuert !

FET und MOSFET sind spannungsgesteuert ! (wie Radio-Röhren)

... und noch eine Frage: wo in der Schaltung erscheinen 1000k ? 1000k bedeutet 1000 kilo OHM.

Man kann bei bipolaren Transistoren die Stromsteuerung nicht immer so einfach erkennen, weil die Schwellspannung der Emitterdiode etwas anderes zu sagen scheint.

Bitte auch beachten, dass der Transistor in drei unterschiedlichen Betriebsarten eingesetzt werden kann, je nachdem, was man bewirken will:

Emitterschaltung
Collectorschaltung
Basisschaltung

Patois

 

[deathtrap18]

Entschuldige... ja ist natürlich ein 1 K Widerstand.

Hatte im Kopf wahrscheinlich 1000 ohm und habs dann gedanklich zu 1000 k gemacht (also falsch erinnert).

Du hast es natürlich sehr ausführlich und gut dargestellt, ich war nur einfach auf der falschen Fährte und hab nach was falschem gesucht, also warum sich die Spannung ändern soll und bin dadurch einfach durcheinander gekommen.

Die 3 Schaltarten des Transistors kenne ich (bzw. habe ich gelesen). Ich denke ich muss aber wenn die ersten Teile und Experimentierplatinen ankommen erstmal Erfahrung sammeln und mich Schritt für Schritt an die Verständnisse herantasten. Damit man auch begreifen kann, warum für diese oder jene Situation eine andere Schaltart sinnvoll ist.

Mosfet habe ich auch grob durchgelesen, wobei ich mich da noch bischen durchkämpfen muss.
auf den ersten Blick scheinen sie mir den bi-polaren sehr ähnlich, nur wie du geschrieben hast, per Spannung angesteuert.. und die Spannung muss nur "anliegen" somit kein oder kaum Verbrauch, im "Aus-Zustand" bei einem Schalter.
Das ist auch das nächste, was ich gerne verstehen und aufbauen möchte, ein Batteriewächter, der ab einer bestimmten Spannung abschaltet. Dazu muss ich mich auch noch über Komparatoren informieren. Damit beim Ausschalten des Verbrauchers nicht dieser gleich wieder eingeschaltet wird.



Das mit der "Schwellspannung" muss ich auch noch lernen/lesen...
und noch vieles mehr, aber ich finde es jetzt schon wirklich mächtig spannend.

 

[patois]

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wenn man nun den Transistor (inkl. LED und Vorwiderstand und Collector-Strecke) weglassen würde (unabhängig von Funktionen und den Sinn der Schaltung) und aber keinen ersetzenden Widerstand/linear an Stelle des Transistors einfügen würde.

- würde dann auch wieder in dem oberen (1000k) der parallel Widerstände eine abweichende Spannung im Vergleich zum unteren abfallen?

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Eventuell ist mir jetzt eingefallen über welche Konstellation du nachdenkst.

Wenn ich die entsprechende Schaltung ausprobiert habe, bzw. einen erläuternden Text geschrieben habe, werde ich hier das Ergebnis posten.

Patois

 

[patois]

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wenn man nun den Transistor (inkl. LED und Vorwiderstand und Collector-Strecke) weglassen würde (unabhängig von Funktionen und den Sinn der Schaltung) und aber keinen ersetzenden Widerstand/linear an Stelle des Transistors einfügen würde.

- würde dann auch wieder in dem oberen (1000k) der parallel Widerstände eine abweichende Spannung im Vergleich zum unteren abfallen?

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Eventuell ist mir jetzt eingefallen über welche Konstellation du nachdenkst.

Wenn ich die entsprechende Schaltung ausprobiert habe, bzw. einen erläuternden Text geschrieben habe, werde ich hier das Ergebnis posten.

Also hier folgt der Screenshot, der die vermutete gewünschte Schaltung darstellt:


http://s18.postimg.org/d1a0zbzid/dunkelschaltung_5.jpg

Wenn man LED, 330 Ω Widerstand und den Transistor aus der Schaltung entfernt, bleibt ein Spannungsteiler übrig, der an seinem "Teilungspunkt" (Abnahme der geteilten Spannung) mit einem 1kΩ Widerstand beschaltet ist.

Da durch den 1kΩ Widerstand kein Strom fließt, weil die Basis des Transistors abgetrennt wurde und keine Verbindung zum Ground (Minuspol der Batterie) hergestellt wurde, ist die Spannung an Meßpunkt MP1 gleich der Spannung an MP2, was auch bei MP3 und MP4 der Fall ist.

Da der LDR im unbeleuchteten Zustand einen anderen Widerstandswert annimmt ( 1MΩ ) als im beleuchteten Zustand ( 400 Ω ), fließen durch den Spannungsteiler unterschiedlich große Ströme, wodurch sich an MP1 eine andere Spannung als an MP3 einstellt.

Der Screenshot der simulierten Schaltungen zeigt diesen Sachverhalt sehr deutlich.

Patois