Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

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Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Dienstag 6. Dezember 2016, 17:52

Guten Abend,
Ich bin neu im Forum und hoffe jetzt im richtigen Bereich zu posten :D
Zu meinem Problem:
Ich habe einen astabilen Multivibrator(Kippstufe) gebaut und bei einem Test mit 2 LEDs funktionierte das auch richtig gut.
Nach der Formel ln(2) * RC = 680*10^-6 F * 2400 Ohm * 0,7
Ergab sich eine Schwingungsdauer von rund 1,1 Sekunden pro LED. Wie gesagt passte das auch soweit und die Schaltung funktionierte einwandfrei.
Als ich allerdings auf die letztlich endgültige Anordnung von insgesamt 80 LEDs umgestiegen bin, haben diese mit nur rund einem zehntel der 1,1 Sekunden geblinkt.
Habe ich irgendetwas nicht berücksichtigt?

Vielen Dank schonmal im Voraus für etwaige Antworten.

LG Ghostsailor
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 6. Dezember 2016, 18:55

Bringe mal dein Schaltbild und erkläre mal wie du auf Deine Formel kommst? Evl schreibst du mal in deiner Formel die Einheiten mit! Ohm= V:A , I=A, 1F =(1A*s):1V Und wenn ich die Zeit benötige die ein RC-Glied zum Laden oder Entladen benötigt so ergibt sich t aus R*C oder in Einheiten 1s= 1V:1A*1A*1s:1V
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Dienstag 6. Dezember 2016, 19:30

http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/multivibrator.htm
Von der Seite beziehe ich die Formel. Steht kurz über dem Punkt "Negative Spannungsspitzen" wenn man ein bisschen runterscrollt.
Wenn alles funktioniert hat sollte das mein Schaltbild sein:
Bild

Stell dir einfach vor es wären auf jeder Seite 40 LEDs montiert.
R2 und R3 betragen je 2,4kOhm, R1 107Ohm und R4 150Ohm. C1 und C2 haben eine Kapazität von je 680*10^-6 F. T1 und T2 sind npn-Transistoren, die Bezeichnung habe ich gerade nicht vorliegen.
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 6. Dezember 2016, 20:54

Mit Led-Treiber.GIF
Wuste ich doch :-) da steht eine völlig andere Formel ! Und wenn du die Last wie in Deinem Fall so extrem vergrößerst stimmen die errechneten Werte nicht mehr. Grund : der (die) Transistoren können nur einen max Strom ableiten und dann reicht dieser nicht um den (die ) Kondensator umzuladen.
Spendiere Deiner Schaltung noch 2 Transistoren zusätzlich um damit die LED zu treiben. Beachte das die Transistoren den LED-Strom auch abkönnen!
Beachte aber das LED1 genau entgegengesetzt zu den übrigen LED leuchtet. LED1 kannst du aber auch entfallen lassen!
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Dienstag 6. Dezember 2016, 21:36

Alles klar, nur zur Vergewisserung...
Die Transistoren sind für einen Strom von bis zu 3A ausgelegt, 80 LEDs à 20mA kommen da ja nicht hin :lol:
Was meinst du mit dem Ableiten des Stroms durch die Transistoren? Auf Kollektor-Emitter Strecke oder an der Basis? Und wie sollte ich deiner Meinung nach diese zwei zusätzlichen Transistoren einbauen? Meinst du ich soll dann zwei separate Kreise à 40 LEDs löten? :?:
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon BernhardS am Mittwoch 7. Dezember 2016, 10:37

Damit ein Transistor 3A Strom schalten kann muss er ausreichend Basisstrom bekommen.

Volkstümlich ausgedrückt holt sich der Transistor den Basisstrom aus dem Blinkteil der Schaltung. Diesen Stromfluss müsste man bei der Berechnung mit reinbringen. Dann würde die Frequenz wahrscheinlich mit der Realität einigermaßen übereinstimmen.
$2B OR NOT $2B = $FF
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Mittwoch 7. Dezember 2016, 11:20

Gut das ist soweit klar. Aber um diesen Strom mit einzubeziehen muss ich ja wissen wie groß dieser sein muss. Kannst du mir eventuell sagen wie ich die Größe des Stroms erkenne und wie ich den in die Formel einbeziehen kann?
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 7. Dezember 2016, 12:19

Stell dir einfach vor es wären auf jeder Seite 40 LEDs montiert.
Parallel oder hintereinander geschaltet?
Falls parallel: Wie groß sind die individuellen Vorwiderstände?
Wie hoch ist die Betriebsspannung der Schaltung?

Die Transistoren sind für einen Strom von bis zu 3A ausgelegt,
Was soll die Prosa?
Die Dinger haben doch bestimmt eine Typenbezeichnung.
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Mittwoch 7. Dezember 2016, 15:32

Die LEDs sind parallel geschaltet, die roten LEDs haben einen Vorwiderstand von 150 Ohm, die blauen LEDs haben einen Vorwiderstand von 107 Ohm. Vorwärtsstrom ist je 20 mAh. Betriebsspannung liegt bei 4,8 Volt und die Typenbezeichnung des Transistors ist TIP31C. :wink:
Hoffe ich konnte dir alle Infos liefern :wink: :mrgreen:
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Mittwoch 7. Dezember 2016, 18:28

MV mit Treiber.GIF

So dann stellen wir mal Deine Schaltung auf die Füße. Für die Tip31 verwende bitte BC337 ! R1 wird auf 1,5K vergrößert und die LED entfällt da. Das selbe gilt für den T2 und R4. Die Stromverstärkung des TIP lässt mehr als zu wünschen übrig. Bei einer LED spielt das noch keine Rolle aber bei 40 Led a 20mA schon! (Bis hierher beziehe ich mich auf die Originalschaltung)
Deshalb wird der MV mit BC337 aufgebaut. Sperrt T2 so bekommt T1 seinen Basisstrom über R4 und steuert auf, somit leuchten diese Led am Kollektor von T1. Wird T2 auf gesteuert klaut er dem T2 den Basisstrom und legt C1 mit dem +Pol an Masse. Der Multivibrator arbeitet also völlig normal . Aber T2 muss nicht noch zusätzlich den Laststrom der LED übernehmen! So einfach diese Schaltung auch aussieht die Berechnung derartiger Schaltungen ist nicht Ohne! Damit im Kollektor des Tip 40*0,02A fließen können und eine Stromverstärkung von 25 angenommen wird sind ca 800mA :25= 32mA nötig! Und wenn ich mal rechne (4,5V -0,7V): 0,032A = 118Ohm. Daraus folgt R4 und R7 werden auf 100 Ohm verringert!
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Mittwoch 7. Dezember 2016, 19:54

Wow. Schon mal großen Dank an dich, dass du dir die Zeit dafür genommen hast :!: :roll:
Ich bin leider jemand der es nicht nur nachbauen will nach Plänen, sondern das gebaute auch verstehen will. :lol:
Das mit dem Aufteilen der Schaltung in nennen wir es mal eine "Kontroll-Einheit" und eine Stromversorgung für die LEDs leuchtet mir soweit ein und klingt selbst für mich logisch. :mrgreen:

Aber: Warum entfällt bei R1 die LED und warum muss dieser so hoch gewählt werden?
Und: Wie stellst du die Rechnungen zur benötigten Stromverstärkung (der letze Teil deiner Antwort meine ich) an? Könntest du mir das erklären oder einen mich auf einen anderen Thread verweisen?
Die Berechnung der "Schwingungsdauer" erfolgt dann ja wie bei einem normalen Multivibrator oder?

Tut mir leid, dass ich die ganzen Fragen auf dich abwälzen muss, aber selbst unsere Lehrer in der Oberstufe sind damit überfragt. :mrgreen:
Also nochmals Vielen Dank für deine Bemühungen :hf:
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Mittwoch 7. Dezember 2016, 20:43

So dann schau dir mal das Datenblatt des TIP31 an. Da siehst du das bei höheren Kollektorströmen der Verstärkungsfaktor zurückgeht. Nehmen wir zb an ein Transistor hat einen Verstärkungsfaktor von 100 . Da werden aus 1mA Basisstrom 100mA Kollektorstrom . Nun geht aber der Verstärkungsfaktor bei 1A Kollektorstrom auf 10 zurück. Das bedeutet du musst der Basis dann 1000mA:10= 100mA zuführen. Wie ich schon sagte ist die richtige Berechnung solcher Schaltungen nicht ohne Fallstricke . Deshalb lasse ich den eigentlichen Multivibrator fast Lastfrei laufen. Der Multivibrator muss nur den Basisstrom von 32mA liefern aber eben nicht den Laststrom von 40*20mA =800mA! So zur Zeitkonstante eines RC-Gliedes gibt es nur eine Formel Tau = R*C Der Kondensator selbst ist aber erst nach etwa 5 Tau vollständig geladen oder Entladen. Da du in dieser Schaltung aber 2 Zeit bestimmende Glieder hast ergibt sich ein Vollständiger Zyklus von t = 2* R*C Den die einzelnen Zeiten t1 und t2 addieren sich ja.
So schauen wir uns die Originalschaltung an . Dann wird C1 über R1 +die LED und die Basis-Emitterstrecke des T2 geladen. Und entladen wird der C1 über R2 und die Kollektor-Emitterstrecke. So und nun zu der LED diese stellt ja auch einen "Widerstand" dar. Und nun kommt das Verrückte der Widerstand der LED wie auch der Widerstand der Basis-Emmitterstrecke als auch der Widerstand der Kollektor-Emmiterstrecke sind nicht linear. Vereinfacht gesagt sind die Krumm! Deshalb taucht in der Formel auch der Wert 0,7 auf . das ist nur ein Näherungswert um auf Halbwegs richtige Zeiten zu kommen. So weiter im Text da die Transistoren sich gegenseitig auf und zu steuern spielt es keine Rolle wenn sich die beiden Elkos schneller entladen als Aufladen können. Deshalb habe ich für den R1 1,5 k gewählt denn der R4 beträgt 2,4 k . Dazu kommt noch das die Spannung zwischen B und E ca 0,7V beträgt und die Zwischen K und E ca 1V
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Mittwoch 7. Dezember 2016, 20:49

Ahhhhhh Vielen Dank für die Erklärung jetzt ist mir alles klarer geworden :sm12:
Gut dann kann ich ja die Bauteile im nächsten Conrad abholen und zusammenbauen :mrgreen:
Wenn gewünscht kann ich ja auch ein Video/Bild vom fertigen Projekt hier reinstellen :roll:
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon Ghostsailor am Montag 12. Dezember 2016, 19:09

So melde mich dann mal wieder, hab endlich die Zeit zum Ausprobieren bekommen. Folgendes Problem jetzt:
Beide LED-Seiten leuchten permanent. Ich habe die Schaltung mit Sicherheit 20 mal kontrolliert und neu gebaut, komme aber immer beim selben Fehler raus. Hat jemand ne Lösung? :me:
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Re: Schwingungsdauer Astabiler Multivibrator

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 13. Dezember 2016, 04:09

Hat jemand ne Lösung?
Wenn du die letzte gepostete Schaltung aufgebaut hast:
Da fehlen Widerstände in den Basisleitungen von T1 und T4.
Mach da mal 1..2kOhm rein, dann sollte der Multivibrator schwingen.

R5 und R6 kommen mir auch etwas niederohmig vor.
Ich hätte da höhere Werte verwendet und dafür niedrigere Werte für R4 und R7 genommen.
Zuletzt geändert von anders am Dienstag 13. Dezember 2016, 04:10, insgesamt 1-mal geändert.
anders
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