Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Volt wechselt von 5V auf 3V bei Gerätewechsel


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von Dessi (Gast)


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Hey,

das ist meine erste Frage hier. Ich hoffe auf Freundlichkeit und 
hilfreiche Antworten...

Ich habe die angehängte Platine erstellt; im Prinzip funktioniert sie.

Ich drücke einen Taster, der entsprechende "M"-Anschluss (M1, M2, M3) 
schließt auf Masse und eine Test-LED leuchtet auf - auch fließt Strom 
durch den Jumper-Header am "M"-Anschluss.

Wenn ich einen Lüfter (5 V) anschließe, den Taster drücke, fängt er an, 
sich kräftig zu drehen - so wie er soll. Ebenso sind an den 
Krokodilklemmen (zwischen + und - des Lüfters) 5,12 V messbar. Tausche 
ich nur den Lüfter mit einer Pumpe aus (ebenfalls 5 V), sind an den 
Krokodilklemmen nur 3,4 V messbar.

Nur weil das Gerät wechselt (das auch 5 V benötigt), bekomme ich eine 
ganz andere Spannung?

Optionen, die ich bereits geprüft habe:
- Pumpe direkt an das Netzteil -> Pumpe funktioniert, nicht kaputt
- Jumperkabel zwischen M-Port und Krokodilklemmen gewechselt
- Alle verschiedenen M-Ports durchprobiert
- 2 verschiedene Stromversorgungen
- Vorwiderstand testhalber auf 51R geändert

Habt ihr eine Idee, warum die Spannung um ~2 V abfällt, nur weil ich das 
Gerät wechsle? Für mich macht das keinen Sinn, weil die Schaltung nicht 
verändert wird.

P.S.: Die "GPIO Connection" auf der Platine könnt ihr ignorieren.

EDIT: Die Pumpe hat 2.3W (also ~0.46A), die Netzteile haben 12W (also 
~2.4A)

: Verschoben durch Moderator
von Jörg R. (solar77)


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Miss als erstes mal die Spannung Uce von Q1 wenn die Pumpe an M1 
angeschlossen ist.

Verlinke mal ein DB für die Transistoren S8050 (Q1-Q3).

Weshalb setzt Du keine Mosfets ein?

: Bearbeitet durch User
von Patrick B. (patrick_b757)


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Hey,

Datenblatt: 
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Changjiang-Electronics-Tech-CJ-S8050_C2146.pdf

Welche Pins sind genau mit Uce gemeint beim Q1?

Sorry, ich bin nur ein Hobbyist und kann damit noch nicht so viel 
anfangen - bitte um Verzeihung :)


Liebe Grüße

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Patrick B. schrieb:
> Datenblatt:
> https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Changjiang-Electronics-Tech-CJ-S8050_C2146.pdf
>
> Mit Uce ist gemeint wie viel bei der Pumpe ankommt? Also "Pluspol und
> Minuspol der Pumpe"?

Mit Uce ist die Spannung am Transistor gemeint, gemessen zwischen 
Kollektor und Emitter.

von Patrick B. (patrick_b757)


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Jörg R. schrieb:
> Mit Uce ist die Spannung am Transistor gemeint, gemessen zwischen
> Kollektor und Emitter.

5,7V, wenn ich den Button drücke, 2,5V

Jörg R. schrieb:
> Weshalb setzt Du keine Mosfets ein?

Sind die nicht immer etwas klobig und werden relativ schnell heiß? Oder 
bin ich da falsch informiert?

von Michael B. (laberkopp)


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Dessi schrieb:
> Habt ihr eine Idee, warum die Spannung um ~2 V abfällt, nur weil ich das
> Gerät wechsle?

Wie viel Strom braucht deine Pumpe ?

Dessi schrieb:
> Die Pumpe hat 2.3W (also ~0.46A)

Also zu viel für den armen Transistor.

Bei 23mA Basisstrom hat er halt schon Schwierigkeiten 460mA zu schalten. 
Mit den 51 Ohm hätte es besser funktionieren sollen.

Patrick B. schrieb:
> Mit Uce ist gemeint wie viel bei der Pumpe ankommt? Also "Pluspol und
> Minuspol der Pumpe"?

UCE ist der Verlust am Transistor, die Pumpe bekommt 5V-UCE.

Aber immer dran denken, dass Diagramme nur typisch sind und nicht für 
fake-Transistoren gelten.

von Patrick B. (patrick_b757)


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Michael B. schrieb:
> Mit den 51 Ohm hätte es besser funktionieren sollen.

Ja mit 51 Ohm hat die Pumpe etwas funktioniert, hat sich aber 
ordentlich einen abgeschafft. Wenn ich losgelassen habe, musste ich auch 
warten bis das Wasser den Schlauch runtergelaufen ist und konnte sie 
dann erst wieder aktivieren. Die Pumpe konnte quasi nicht "gegen 
arbeiten".

Das klingt für mich hier alles, als sollte ich bei der Pumpe lieber auf 
einen MOSFET setzen?

https://www.reichelt.de/mosfet-n-kanal-30-v-5-3-a-rds-on-0-022-ohm-sot-23-irlml-0030-p132137.html

Wäre das ein geeigneter Kandidat oder habt ihr eine Empfehlung für die 
genannten Parameter, dass ich mit (max.) 3.3V den Mosfet schalten kann?

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Patrick B. schrieb:
> Wäre das ein geeigneter Kandidat

Nein, der braucht 4.5V um ordentlich durchzuschalten.

Patrick B. schrieb:
> ihr eine Empfehlung

IRL6244

von Jörg R. (solar77)


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Michael B. schrieb:
> Patrick B. schrieb:
>> Wäre das ein geeigneter Kandidat
>
> Nein, der braucht 4.5V um ordentlich durchzuschalten.
>
> Patrick B. schrieb:
>> ihr eine Empfehlung
>
> IRL6244

oder..

IRLML2502

von HildeK (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Wäre das ein geeigneter Kandidat oder habt ihr eine Empfehlung für die
> genannten Parameter, dass ich mit (max.) 3.3V den Mosfet schalten kann?

Nein, der sollte mindestens 4.5V am Gate bekommen.
Besser wäre z.B. der nMOS IRLML6344.

Vorsicht: wenn deine Eingänge am J2 von Logikausgängen kommen, dann hast 
du ein Problem, wenn dort LOW anliegt und gleichzeitig ein Taster 
gedrückt wird.

von Manfred (Gast)


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Dessi schrieb:
> das ist meine erste Frage hier.

Im Gegensatz zu vielen anderen hast Du sofort ein vernünftiges 
Schaltbild gezeigt, dafür mein Lob.

Patrick B. schrieb:
> Ja mit 51 Ohm hat die Pumpe etwas funktioniert, hat sich aber
> ordentlich einen abgeschafft. Wenn ich losgelassen habe, musste ich auch
> warten bis das Wasser den Schlauch runtergelaufen ist und konnte sie
> dann erst wieder aktivieren. Die Pumpe konnte quasi nicht "gegen
> arbeiten".

Der Zauber ist systematische Fehlersuche!
Anders: Ist es ein elektrisches oder ein hydraulisches Problem, also 
Pumpe überfordert?

Mit 2,5 V UCE ist klar, dass der Transistor nicht korrekt durchschaltet, 
der sollte auf 0,5 Volt runter kommen, wenn er genug Baisstrom bekommt.

Den Basiswiderstand hast Du verkleinert und danach mal gemessen?
Spannungsabfall gemessen, wenn die Pumpe fördern soll?
Spannung an der Pumpe unter Last gemessen, ob da dünne / schlechte 
Kabelchen im Spiel sind?

Mal den Transistor brücken, also mit der Pinzette einfach C-E verbinden, 
fördert sie dann?

Michael B. schrieb:
> Patrick B. schrieb:
>> ihr eine Empfehlung
> IRL6244
Das wollte wohl IRLML6244 heißen,
der ist bei Reichelt lieferbar und hat gute Daten.
Ist sogar niederohmiger als IRLML2502 oder IRLML6344.

HildeK schrieb:
> Vorsicht: wenn deine Eingänge am J2 von Logikausgängen kommen, dann hast
> du ein Problem, wenn dort LOW anliegt und gleichzeitig ein Taster
> gedrückt wird.

Jou, mit einem passenden FET kann er da klaglos noch je eine Diode im 
Signalweg nachrüsten, ich würde eine Schottky nehmen.

von Jörg R. (solar77)


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@TO

Für den Spannungsregler AMS1117 (U4) empfiehlt das Datenblatt einen 22uF 
Tantal-Kondensator am Ausgang. Den sehe ich in Deinem Schaltplan nicht.

von Manfred (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Kondensator am Ausgang

von Patrick B. (patrick_b757)


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Erst einmal vielen lieben Dank für die ganzen super hilfreichen 
Antworten! Ich werde morgen mal den Schaltplan aktualisieren und 
vielleicht hat der ein oder andere dann noch Tipps für mich :)

von Patrick B. (patrick_b757)


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Eine Frage zu dem IRLML6244/Mosfets:

Gate Threshold Voltage ist vermutlich bei wie viel Volt der Mosfet 
schaltet, in dem Fall >0.5, <0.9V.


 Und warum ist bei Mosfets die Benennung so "komisch"? An Source kommt 
der Pumpen-Minus, an Drain der Pumpen-Plus, oder? Hat es mit der 
"physikalischen Laufrichtung von Strom" zu tun, dass er eigentlich von - 
nach + fließt?


Wie kann ich denn berechnen, dass ich von den 3.3V meines Schalters 
(später Logic von einem ESP, aber auch 3.3V) auf die ~0.7V komme? Reicht 
hier 1 Widerstand oder würde ich hier eher einen Voltage-Divider (2 
Widerstände) nehmen?

Ihr merkt ein bisschen Basiswissen ist da aber die entscheidenden 
Stellen fehlen vermutlich 😅

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Patrick B. schrieb:
> ein bisschen Basiswissen ist da

Nicht wirklich.

Ignoriere deine kruden Gedanken und bau den IRLML6244 einfach an Stelle 
deines S8050 ein. Rest bleibt so.

Wenn du dann messen wirst, liegen am Gate im eingeschalteten Zustand 
volle 3.3V, also weit mehr als die 0.7V und das muss auch so sein.

von Patrick B. (patrick_b757)


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Michael B. schrieb:
> eingeschalteten Zustand volle 3.3V

Also den Vorwiderstand kann ich mir auch sparen (z.b. R1)? Oder muss 
hier "irgendein Widerstand" zur Sicherheit davor sein?

von Michael B. (laberkopp)


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Patrick B. schrieb:
> Also den Vorwiderstand kann ich mir auch sparen (z.b. R1)?

Nein, der ist gut um Schwingneigung zu verhindern und begrenzt den 
Umladestrom und damit die Flankensteilheit beim Umschalten, würde ein 
GPIO das Gate umschalten wird dadurch der Spitzenstrom gebremst. Es 
funktioniert auch ohne Widerstand, aber besser mit.

> Oder muss
> hier "irgendein Widerstand" zur Sicherheit davor sein?

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.2

von Patrick B. (patrick_b757)


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Manfred schrieb:
> ich würde eine Schottky nehmen

Ich habe es einmal eingebaut, wie ich es verstanden habe; war das so 
gemeint?

Michael B. schrieb:
> bau den IRLML6244 einfach an Stelle deines S8050 ein

Ist denke ich so richtig?

Michael B. schrieb:
> https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.2

Klang für mich nach: 220R sind zu viel, 10R bringt gar nichts. Daher 
habe ich einfach meine initialen 100R gelassen?

von Helmut -. (dc3yc)


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Ach und wenn du deinen Schaltplan überarbeitest, folgende Tipps: es ist 
Konvention, dass Ground nach unten zeigt und Betriebsspannung nach oben. 
Desweiteren sollte der Signalfluss von links nach rechts sein. Dann wäre 
dein "Schaltplan" viel besser lesbar!

von Forist (Gast)


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Dessi schrieb:
> 7xo7z.jpg
> M4r6O.jpg

> das ist meine erste Frage hier.

Für Neulinge gibt es als kleine Hilfe extra Hinweise unter der fetten 
Überschrift *"Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!"* und den 
Hinweis auf Bildformate.
1
"Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder GIF-Format hochladen"
Warum wohl?
Beim JPG-Format verschmiert die Darstellung durch die verwendeten 
Kompressionsalgorithmen.

von Manfred (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Eine Frage zu dem IRLML6244/Mosfets:

Warum spielst Du jetzt mit Schaltplan / FETs, anstatt:
Manfred schrieb:
> Der Zauber ist systematische Fehlersuche!

Hast Du die von mir benannten Dinge im bestehendem Aufbau getestet?

> Spannungsabfall gemessen, wenn die Pumpe fördern soll?
> Spannung an der Pumpe unter Last gemessen, ob da dünne / schlechte
> Kabelchen im Spiel sind?
>
> Mal den Transistor brücken, also mit der Pinzette einfach C-E verbinden,
> fördert sie dann?

von Patrick B. (patrick_b757)


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Ja das habe ich getestet. Wenn ich E und C überbrücke pumpt die volle 
Leistung. Kabel und alles andere kann dann nicht das Problem sein, außer 
dem Transistor - oder?

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Ja das habe ich getestet. Wenn ich E und C überbrücke pumpt die volle
> Leistung.

Gut, dann ist es also ein elektrisches Problem.

> Kabel und alles andere kann dann nicht das Problem sein, außer
> dem Transistor - oder?

Ja, wenn Du direkt am Transistor gebrückt hast, fallen alle anderen 
Ideen raus.

Wenn ich das richtig gerechnet habe, hast Du mit 51 Ohm an der Basis 
etwa 50mA Basisstrom, das sollte für 500mA Last passen und viel weiter 
bekommst Du den S8050 auch nicht auf. Ich schaue nochmal auf die Daten, 
als Schalter ist der S8050 nicht toll.

Da muß wirklich ein Transistor mit geringerem Verlust her, da wird Dich 
der IRLML6244 retten.

Deine Pumpe scheint mir etwas knapp, da wäre ein Netzteil mit 
Plus-Toleranz (5,5V) sicher nicht verkehrt.

von Patrick B. (patrick_b757)


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Mitte nächster Woche sollte mein Reichelt Päckchen kommen, dann werde 
ich berichten.

von Sebastian (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Mitte nächster Woche sollte mein Reichelt Päckchen kommen, dann werde
> ich berichten.

Auch gleich ein paar 2244 mitbestellt?

LG, Sebastian

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Patrick B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Weshalb setzt Du keine Mosfets ein?
> Sind die nicht immer etwas klobig und werden relativ schnell heiß?
In deinem Handy sind zigmillionen davon...

Dessi schrieb:
> EDIT: Die Pumpe hat 2.3W (also ~0.46A),
Die hat somit einen Anlaufstrom von ca. 2A aufwärts. Zu viel für den 
kleinen Transistor mit einer Stromverstärkung von 40.

von Manfred (Gast)


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Sebastian schrieb:
> Auch gleich ein paar 2244 mitbestellt?

Ist das sowas wie 8475 von Aldi?

------------

Lothar M. schrieb:
> Dessi schrieb:
>> EDIT: Die Pumpe hat 2.3W (also ~0.46A),
> Die hat somit einen Anlaufstrom von ca. 2A aufwärts. Zu viel für den
> kleinen Transistor mit einer Stromverstärkung von 40.

Wie üblich, beschreibt das Datenblatt C-E-Sättigung bei nur B=10, 50mA 
Basis @ 500 mA Collector.

Schaue Dir mal die Daten genau an: UCE(sat) 0,5 Volt, bis zu 1,2V UBE, 
der S8050 ist als Schalter einfach nur unbrauchbar. Da ist fast jeder 
BC_irgendwas besser, leider kenne ich keinen konkreten SMD-Typ und den 
würde Dessi auch nicht vorrätig haben.

Ein erfahrener Elektroniker hätte das Desaster binnen 10 Minuten 
ausgemessen. Sei es so, es kamen genug sinnvolle Hinweise, mit denen 
Dessi sein Problem (hoffentlich) lösen kann.

Mir bleibt leider das ungute Gefühl, dass seine Pumpe knapp auf Kante 
läuft, mit 4,5 Volt schon nicht mehr genug Leistung bringt.

von Michael B. (laberkopp)


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Patrick B. schrieb:
> Klang für mich nach: 220R sind zu viel, 10R bringt gar nichts. Daher
> habe ich einfach meine initialen 100R gelassen?

Genau das wurde empfohlen.

von Sebastian (Gast)


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Manfred schrieb:
> Sebastian schrieb:
>> Auch gleich ein paar 2244 mitbestellt?
>
> Ist das sowas wie 8475 von Aldi?

Sorry, das war zu flapsig. Ich meinte IRLML2244, also die P-Variante des 
IRLML6244.

LG, Sebastian

von Jörg R. (solar77)


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Patrick B. schrieb:
> Eine Frage zu dem IRLML6244/Mosfets:
>
> Gate Threshold Voltage ist vermutlich bei wie viel Volt der Mosfet
> schaltet, in dem Fall >0.5, <0.9V.

Das ist so nicht richtig. Die Threshold Voltage, Vgs(th, gibt an ab wann 
ein Mosfets beginnt zu leiten. Ein Wert im uA-Bereich. Eine andere 
Definition für Vgs(th) ist unter welcher Spannung der Mosfet sperrt. Der 
Parameter ist für dich vollkommen uninteressant.

Wichtig ist der Wert Rds(on) aus einer Tabelle im Datenblatt. Für Deine 
Anwendung sollte der Wert für 3,3V Vgs spezifiziert sein.

: Bearbeitet durch User
von Steve van de Grens (roehrmond)


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Patrick B. schrieb:
> Gate Threshold Voltage ist vermutlich bei wie viel Volt der Mosfet
> schaltet, in dem Fall >0.5, <0.9V.

Diese Angabe sagt aus, dass der Transistor unterhalb dieser 
Steuerspannung "aus" ist*. Das heißt aber nicht, dass sie direkt über 
dieser Schwelle vollständig "an" sind. Ein Wasserhahn wechselt auch 
nicht schlagartig von "zu" nach "auf". MOSFET sind analoge Bauteile, sie 
schalten nicht, sondern sie lassen je nach Steuerspannung mehr oder 
weniger Ausgangsstrom fließen.

*) Die meisten Hersteller setzen als Grenzwert 250 µA Ausgangsstrom an. 
Darunter gilt er als "aus". Irgend einen Grenzwert muss man festlegen, 
denn 0,000 µA sind praktisch nicht erreichbar (schön wäre das).

Patrick B. schrieb:
> Ihr merkt ein bisschen Basiswissen ist da aber die entscheidenden
> Stellen fehlen vermutlich

Dieser Aufsatz könnte helfen: 
http://stefanfrings.de/transistoren/index.html

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Eine Frage zu dem IRLML6244/Mosfets:
>
> Gate Threshold Voltage ist vermutlich bei wie viel Volt der Mosfet
> schaltet, in dem Fall >0.5, <0.9V.

Wie Steve van de Grens schon sagte, die Thresholdspannung gibt an, dass 
unterhalb dieses Wertes die DS-Strecke beim IRLML6244 max. 10µA fließen 
lässt. Bei anderen MOSFETs sind meist z.B. 250µA spezifiziert. Je nach 
Exemplar ist das unter 0.5V so, einzelne Exemplare könnten auch schon 
unter 1.1V diese Stromgrenze unterschreiten. Exemplarstreuung.

Eine Zeile darüber steht der Wert der Gatespannung für die der RDS_on 
genannt ist. Das ist die wichtige Angabe für den eingeschalteten 
Zustand! Beim IRLML6244 kannst du bei 2.5V mit max. 27mΩ rechnen. Diese 
Gatespannung sollte man also mindestens anlegen, um den MOSFET mit I_DS 
bis zu 5.1A zu betreiben, bei 4.5V sogar noch etwas höher, dafür mit 
etwas geringerem RDS_on.
Und aus dem fließenden Strom und dem RDS_on kannst du auch die am 
Transistor entstehende Verlustleistung berechnen. Und die ist bei 
gleichen Strömen deutlich geringer als bei einem bipolaren Transistor.

Für eine ordentliches 'AUS' solltest du beim IRLML6244 dem Gate < 0.5V 
anbieten und für ein ordentliches 'EIN' eben > 2.5V.
Mit Gatespannungen, die dazwischen liegen, hast du keine klar 
spezifizierten Angaben - der Bereich sollte also statisch nicht 
vorkommen.

Übrigens: fast jeder, der zum ersten Mal mit MOSFETs in Berührung kommt, 
hat dieses Verständnisproblem. 😉

von Patrick B. (patrick_b757)


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Liebe Leute!

Ich habe es grade mit den Mosfets auf der Platine probiert. Es 
funktioniert!!!

Vielen, vielen, vielen Dank an alle von euch, die mir mit Rat und Tat 
zur Seite gestanden haben!

P.S.: Video funktioniert wohl leider nicht.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Patrick B. schrieb:
> P.S.: Video funktioniert wohl leider nicht.
Nur wenn man es herunterlädt.

Ein Tipp: da hätte statt 4k simples VGA auch gereicht und die Datiegröße 
auf ein sinnvolles Maß reduziert.

von Jörg R. (solar77)


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Patrick B. schrieb:
> Ich habe es grade mit den Mosfets auf der Platine probiert. Es
> funktioniert!!!

Schön dass mal eine Rückmeldung erfolgt;-)

> P.S.: Video funktioniert wohl leider nicht.

Doch, funktioniert. Ich musste es allerdings erst laden (iOS ) und dann 
ansehen.

von Patrick B. (patrick_b757)


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Lothar M. schrieb:
> Ein Tipp: da hätte statt 4k simples VGA auch gereicht und die Datiegröße
> auf ein sinnvolles Maß reduziert.

Sorry ich war einfach so aufgeregt, dass es klappt, dass ich es euch 
einfach mitteilen musste! :D

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