Kurzzeit-/Langzeitschaltkreis < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:03 Sa 07.02.2009 | | Autor: | fiktiv |
Guten Tag,
Ich habe hier zwei Schaltkreise vor mir zu liegen, die ich mir mit meinem derzeitigen mangelnden Wissen in der Elektronik nicht erschließen kann.
Es handelt sich um die Schaltkreise eines Kurzzeitschalters und eines Langzeitschalters, in beiden wirken Transistoren.
Die Wirkungsweise eines Transistors ist mir, so glaube ich, doch relativ klar. Leider aber mangelt es mir an elektronischen Verständnis, welche aber vorausgesetzt ist.
Ich habe beide Schaltkreise versucht grafisch nachzubauen, damit nicht zu viel Verwirrung auftritt, möchte ich erstmal den Kurzzeitschaltkreis erklärt wissen.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Die Voraussetzung ist zunächst einmal, dass der Schalter geschlossen ist, das ist logisch. Aber nun fängt es auch schon an:
Mir ist nicht ganz einleuchtend, wo genau der Strom lang fließt.
Der Kollektorstromkreis ist doch jener, der die Lampe und die 1,8kΩ umfasst, oder? Aber wo ist der Basisstromkreis? Der bräuchte doch auch eine eigene Spannungsquelle, die quasi separat verläuft? Was genau erreichen die Widerstände und der Kondensator?
Könnte mir vielleicht wer den Verlauf der Elektronen erklären? Und gegebenenfalls auch gerne in die Zeichnung reinmalen?
Danke schonmal. :)
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:56 Sa 07.02.2009 | | Autor: | chrisno |
> Der Kollektorstromkreis ist doch jener, der die Lampe > und
> die 1,8kΩ umfasst, oder?
Ok. weil das eine Emitterschaltung ist.
> Aber wo ist der
> Basisstromkreis? Der bräuchte doch auch eine eigene
> Spannungsquelle, die quasi seperat verläuft?
Das stimmt so nicht. Die gleiche Spannungsquelle kann auch die Basis versorgen. Wie sollte sonst ein Radio mit nur einer Batterie funktonieren?
> Was genau
> erreichen die Wiederstände und der Kondensator?
Die sorgen für die Baisspannung.
Denk Dir erst einmal den Kondensator weg. Dann bilden der
1,8 K und 5,1 K Widerstand einen Spannungsteiler. Welche Spannung liegt an dem 5,1 k Widerstand an?
Nun denk dir die Zuleitung zur Basis gekappt. Dann sind parallel zu dem 5,1 k Widerstand ein Kondensator und ein 1,8 k Widerstand geschaltet.
Nimm an, dass der Kondensator völlig entladen ist. Was passiert dann, wenn der Schalter geschlossen wird?
Zum Schluss schließt Du die Basis wieder an. Ab welcher Basis-Emitter-Spannung (ungefähr) schaltet der Transistor durch?
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:33 So 08.02.2009 | | Autor: | fiktiv |
Hallo und danke für die Antwort.
> Welche Spannung liegt an dem 5,1 k Widerstand an?
Immer in die offenen Wunden.. also die Gesamtspannung beträgt 6 V. Ich kenne die Widerstände, von denen zwei parallel (5,1kOhm und 1,8kOhm) und der dritte (1,8kOhm) dann in Reihe geschaltet ist.
Die Spannungsteilerregel besagt: [mm] \bruch{U_{1}}{U} [/mm] = [mm] \bruch{R_{1}}{R}
[/mm]
was also beinhaltet dass ich zunächst einmal den Gesamtwiderstand ausrechnen muss.
Der "Gesamt"widerstand der Parallelschaltung beträgt 1,3kΩ.
Daraus folgt dann [mm] R_{ges} [/mm] = 1,3kOhm + 1,8kOhm = 3,1kOhm
Was nach der Spannungsteilerregel dann bedeutet:
[mm] U_{1} [/mm] = [mm] \bruch{R_{1}}{R} [/mm] * U = [mm] \bruch{5,1kOhm}{3,1kOhm} [/mm] * 6 = ---
Ergibt keinen Sinn, da die Spannung ja nicht höher sein kann, als von der Quelle ausgeht.
Oder muss man in der Formel dann mit dem Gesamtparallelwiderstand agieren ? Aber ich soll doch die Spannung allein am Widerstand 5,1kOhm ausrechnen..? Die spaltet sich doch vorher auf?!
[mm] U_{1} [/mm] = [mm] \bruch{R_{1}}{R} [/mm] * U = [mm] \bruch{1,3kOhm}{3,1kOhm} [/mm] * 6 = 2,5V
Oder sollte ich die ganze Parallelschaltung wegdenken und dann schlicht [mm] U_{1} [/mm] = [mm] \bruch{5,1kOhm}{6,9kOhm} [/mm] * 6 = 4,4V ausrechnen?
Ich seh da kein Land.. was ist denn der Zugang zur Basis?
> Nimm an, dass der Kondensator völlig entladen ist. Was passiert dann, wenn der Schalter geschlossen wird?
Dann wird der Kondensator geladen.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Aber.. wo genau ist jetzt der Kollektorkreislauf, die Basis und der Emitterkreislauf?
Basis: Kondensator, R2 und R3?
Emitter: Spannungsquelle zum Transistor (untere Leitung)?
Kollektor: Spannungsquelle, Schalter, R1, Lampe und auch Kondensator?
Wie sollte man den Stromlauf praktischer eher sehen, Elektronenstrom oder die technische Stromrichtung?
So wie ich mir das jetzt gedacht habe, kommt der Elektronenstrom von der Spannungsquelle und nimmt den Weg zum Transistor (um Widerstände zu vermeiden) und gibt einen kleinen Prozenteil nach links zum Basiskreislauf weiter, die restlichen Eletronen fließen Richtung Lampe und dann über den geschlossenen Schalter zum +-Pol. Der Kondensator wird durch den kleinen Prozentteil der Elektronen in der Zeit geladen.
Ist der Schalter nun geöffnet, haben wir das Ungleichgewicht im Kondensator, der vermutlich dann langsam dieses abbauen wird.
Aber ich verstehe weder was R1, noch R2 und R3 da viel zu tun haben.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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Hallo!
Ob technische oder physikalische Stromrichtung, ist eigentlich völlig egal, das ist nur Konvention.
Dennoch rate ich dir eindringlich, die technische zu verwenden, denn Schaltkreise basieren eigentlich immer auf der technischen Richtung. Spätestens, wenn du Schaltkreise mit mehreren unterschiedlichen Versorgungsspannungen hast, wirst du mit der physikalischen Ansicht schnell wahnsinnig.
Um deine Schaltung zu verstehen, sollten wir das zunächst mal vereinfachen. Betrachte mal folgende Schaltung:
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+++
| | R= [mm] 3,6k\Omega
[/mm]
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+-+
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------- C
-------
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Welcher Strom fließt durch diese Schaltung, wenn der Kondensator leer ist und man 6V anlegt? (Zeitabhängig!)
Jetzt halbieren wir den Widerstand, und bringen die beiden halben Widerständen oberhalb und unterhalb des Kondensators an. Der Strom ändert sich dadurch überhauptnicht!
Aber welche Spannung mißt du jetzt an der Abzweigung (bezüglich dem unteren Ende)? Auch das Zeitabhängig.
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+++
| | R= [mm] 1,8k\Omega
[/mm]
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+-+
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-------
-------
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+-------------
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+++
| | R= [mm] 1,8k\Omega
[/mm]
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+++
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Damit hast du aber auch schon die generelle Idee hinter deiner Schaltung. Der Transistor schaltet dann durch, wenn an seiner Basis (also an der Abzweigung) etwa 0,7V (Silizium-Transistor) anliegen.
Wann liegen an deinem Transistor denn 0,7V oder mehr an?
Jetzt mußt du dran denken, daß der Kondensator sich nicht selbst entladen kann, wenn der Schalter in deiner Schaltung geöffnet wird. Deshalb gibts den [mm] 5,1k\Omega [/mm] -Widerstand, darüber kann sich der Kondensator entladen. Das verkompliziert natürlich etwas die Rechnung der Einschaltzeit (Genauso wie der bisher unberücksichtigte Strom, der durch die Basis fließt ), aber im Prinzip war es das.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:33 So 08.02.2009 | | Autor: | fiktiv |
Hi! Danke sehr!
Aber es ergeben sich dennoch fragen.. wahrscheinlich habe ich es einfach nicht verstanden.
> Um deine Schaltung zu verstehen, sollten wir das zunächst
> mal vereinfachen. Betrachte mal folgende Schaltung:
>
> |
> |
> +++
> | | R= [mm]3,6k\Omega[/mm]
> | |
> +-+
> |
> |
> ------- C
> -------
> |
> |
>
>
> Welcher Strom fließt durch diese Schaltung, wenn der
> Kondensator leer ist und man 6V anlegt? (Zeitabhängig!)
>
I = [mm] \bruch{6V}{3600\Omega} [/mm] = 0,002A
>
> Jetzt halbieren wir den Widerstand, und bringen die beiden
> halben Widerständen oberhalb und unterhalb des Kondensators
> an. Der Strom ändert sich dadurch überhauptnicht!
>
> Aber welche Spannung mißt du jetzt an der Abzweigung
> (bezüglich dem unteren Ende)? Auch das Zeitabhängig.
>
Naja.. die Hälfte? 3V? Warum ändert sich der Strom denn nicht? Um so höher der Widerstand ist, um so weniger Elektronen werden doch pro Zeiteinheit durchgelassen?
Warum sind die beiden 1,8er Widerstände in Reihe? Warum ist es dann der 5,1er, der davon abzweigt?
Vielleicht wäre es nicht ganz schlecht zu wissen, wo genau sich jetzt drei, Emitter-, der Basis- und der Kollektorstromkreis befinden.
>
> Damit hast du aber auch schon die generelle Idee hinter
> deiner Schaltung. Der Transistor schaltet dann durch, wenn
> an seiner Basis (also an der Abzweigung) etwa 0,7V
> (Silizium-Transistor) anliegen.
> Wann liegen an deinem Transistor denn 0,7V oder mehr an?
>
Naja, wenn die davor geschaltenen Widerstände nicht so groß sind, dass die Spannung weniger als 0,7V beträgt. Also immer, wenn der Schalter geschlossen ist. Aber welche Widerstände liegen jetzt genau da und wie vor?
Ich verstehe das Stromkreiskonstrukt nicht.
Warum dann eigentlich überhaupt ein Kondensator? Ich kann doch auch einfach die Spannung von Beginn an auf die 0,7 V stellen? Oder einfach nur die Widerstände wirken lassen?
Tut mir Leid, mir ist es einfach nicht verständlich.
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Hallo!
> I = [mm]\bruch{6V}{3600\Omega}[/mm] = 0,002A
> Warum dann eigentlich überhaupt ein Kondensator?
Hier ist das Problem. Fließen durch den Kondensator denn für alle Ewigkeiten 2mA durch? Oder hört das irgendwann auf? Schonmal was von der (Ent)ladekurve eines Kondensators gehört? Hier ist wirklich eine sich zeitlich ändernde Spannung gefragt.
> Ich kann
> doch auch einfach die Spannung von Beginn an auf die 0,7 V
> stellen? Oder einfach nur die Widerstände wirken lassen?
Nunja, du kannst den Transistor durchaus mit Widerständen zum Arbeiten bewegen. Allerdings willst du doch mit deinen Schaltungen offensichtlich irgendeinen zeitlichen Ablauf erzeugen. Mit den Widerständen alleine ändert sich das Verhalten der Schaltung nicht im Geringsten. Entweder, der Transistor ist auf, oder er ist zu.
Und wie gesagt, dein Problem liegt erstmal NICHT beim Transistor. Gehe einfach davon aus, daß die Lampe brennt, wenn an der Basis 0,7V oder mehr anliegen, und daß sie nicht brennt, wenn die Schaltung kleiner ist.
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