Einfache Frage nach Transistor- und Kondensatorschaltungen

Ich bin neu in der Elektronik. Was ich als hilfreich für einen guten Lernprozess empfunden habe, sind Beispiele.

Jetzt habe ich Transistoren und Kondensatoren untersucht, und soweit ich verstehen konnte, wirkt ein Transistor mehr oder weniger wie ein "elektrisches Ventil / Schalter" und der Kondensator speichert Strom, bis er entladen wird.

Um zu testen, was ich gelernt habe, habe ich die folgende Schaltung gemacht:

Was ich dachte, es wird tun:

1. Wenn sich die Schaltung in der dargestellten Konfiguration befindet, leuchtet die LED weiterhin
2. Wenn R1 entfernt wird, schließt der Transistor ("Ventil"?), der Kondensator entlädt sich allmählich und die LED erlischt

Aber was die Schaltung tatsächlich tut, ist

1. Wenn sich die Schaltung in der dargestellten Konfiguration befindet, leuchtet die LED und erlischt sofort
2. Wenn R1 entfernt wird, passiert nichts :(. Beim erneuten Anschließen von R1 leuchtet die LED ein wenig auf und erlischt dann. Wenn ich den Kondensator kurzschließe (um ihn zu entladen, kann ich feststellen, dass dies möglicherweise nicht empfohlen wird), schließen Sie R1 erneut an Schritt 1 wiederholt sich erneut ...

Warum passiert das? Was habe ich falsch gemacht?

PS: Der Transistor ist 2N2222

Zeichnen Sie zuerst den Stromkreis mit positiver Leistung oben oben negativ, Stromströmen fließen im Allgemeinen nach unten und Signale werden von links nach rechts eingespeist. Wenn Sie das tun, passieren zwei nützliche Dinge. Erstens werden viele Schaltkreise die meiste Zeit ähnlich gezeichnet, und Sie lernen, sie nach einer Weile zu erkennen. Zweitens werden Sie sich und jeden, den Sie bitten, weniger verwirren, was tatsächlich vor sich geht und was Sie wo angeschlossen haben.

Wenn Sie den Schaltplan neu zeichnen, um die Schaltung besser zu beleuchten, haben wir:

Es ist offensichtlich, warum die LED nicht aufleuchtet oder bestenfalls für kurze Zeit aufleuchtet. Das liegt daran, dass es mit dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet ist. Kondensatoren blockieren Gleichstrom. Durch die LED kann kein Dauerstrom fließen.

Was Sie wahrscheinlich beabsichtigt haben, war ungefähr so:

Dadurch kann der Kondensator wie ein kleines Reservoir für die LED sein. Nach dem Ausschalten des Transistors leuchtet die LED kurz auf.

Mit dieser Schaltung können Sie sehen, wie ein kleiner Basisstrom einen größeren Kollektorstrom steuern kann. So wird ein Bipolartransistor verwendet, um Schaltungen mit Verstärkung herzustellen.

Die Werte scheinen jedoch nicht richtig für das zu sein, was Sie meiner Meinung nach von dieser Schaltung erwarten. Die meisten LEDs sind für maximal 20 mA ausgelegt, daher sollte R2 so dimensioniert sein, dass dies nicht überschritten werden kann. Angenommen, es handelt sich um eine grüne LED, die bei vollem Strom um 2,1 V abfällt und bei der der Transistor um weitere 200 mV abfällt. Damit bleiben 9,0 V - 2,1 V - 200 mV = 6,7 V über R2. Nach dem Ohmschen Gesetz sind 6,7 V / 20 mA = 335 Ω das Minimum Widerstand, um den LED-Strom innerhalb der Spezifikation zu halten. Verwenden Sie daher den nächsthöheren gemeinsamen Wert von 360 Ω. Das ergibt immer noch einen LED-Strom von fast 19 mA. Sie werden den Helligkeitsunterschied zwischen 19 mA und 20 mA auch bei einem Nebeneinander-Vergleich nicht bemerken.

Ein weiteres Problem ist, dass nicht genügend Basisstrom vorhanden ist, um die LED zuverlässig auf ihren vollen Wert zu bringen. Nehmen wir an, der BE-Übergang fällt um 600 mV ab, dann gibt es 8,4 V über R1, was zu 84 µA führt. Angenommen, Sie können mit einer Verstärkung von 50 rechnen, sodass der minimale LED-Strom nur 4,2 mA beträgt. Das reicht aus, um zu sehen, wie es auf Ihrem Schreibtisch aufleuchtet, aber nicht, um die volle Helligkeit zu erreichen. In der Realität werden Sie wahrscheinlich einen Gewinn von mehr als 50 erzielen, sodass Sie mehr LED-Strom erhalten, aber wenn Sie sich darauf verlassen, ist dies ein schlechtes Design.

Lassen Sie uns rückwärts arbeiten, um zu sehen, was R1 sein sollte, um die LED vollständig einzuschalten. Wir gehen wieder davon aus, dass der Transistor eine Verstärkung von 50 hat, und wir haben bereits gesagt, dass der maximale LED-Strom etwa 20 mA beträgt. 20 mA / 50 = 400 uA. Mit 8,4 V über R1 von oben und erneut unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes beträgt der maximale R1-Wert 8,4 V / 400 µA = 21 kΩ. Der gemeinsame Wert von 20 kΩ würde dies zu einer schönen und zuverlässigen Schaltung machen, wenn die LED vollständig beleuchtet werden soll Helligkeit.

Die LED leuchtet, wenn Strom durch sie fließt. In diesem Stromkreis kann jedoch nur Strom durch den Kondensator fließen. Wenn Strom durch einen Kondensator fließt, baut sich die Spannung am Kondensator auf, bis der Kondensator vollständig aufgeladen ist und kein Strom mehr fließt. Deshalb geht das Licht an und dann sofort aus.

Die Kapazität ist ein Effekt, der die Änderungsrate begrenzt. Sobald sich die Dinge beruhigt haben, gibt es keine Änderung mehr und es hat keine weiteren Auswirkungen. Langfristig sehen Kondensatoren (und Induktoren) so aus, wie sie sind. Sie verhalten sich so, als würden Sie erwarten, dass sie sich verhalten, wenn Sie wissen, wie sie aufgebaut sind, aber nicht wissen, dass Kapazität oder Induktivität überhaupt vorhanden sind.

Ein Kondensator ist eine Lücke zwischen zwei Leitern. Nach dem Aufladen verhält es sich wie ein offener Stromkreis. Das augenblickliche Verhalten ist das Gegenteil. Bis zum Aufladen wirkt eine Kappe wie ein Kurzschluss.

Kurz gesagt (haha), Ihr Kondensator befindet sich am falschen Ort. Je nachdem, was Sie damit erreichen möchten, sollte es wahrscheinlich parallel zur Gleichstromversorgung, parallel zur LED oder vollständig entfernt sein.

Versuchen Sie dies stattdessen. Verwenden Sie Ihre LED anstelle der von mir verwendeten Diode, und Sie müssen möglicherweise R8 einstellen, damit die richtige Strommenge fließt. In dieser Konfiguration fließt Strom. Entfernen Sie das Ende von R7, das an 9 V angeschlossen ist, und schließen Sie es an GND an. Es fließt kein Strom.

Um alle obigen Antworten zu vereinfachen.

Sobald der Kondensator vollständig aufgeladen ist, hat er einen hohen Widerstand und lässt den Strom nicht durch. Um es als kurze Notstromversorgung zu erhalten, müssen Sie es nur parallel zu Ihrer LED und Ihrem Widerstand anschließen.