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Ich habe den Plan nocheinmal gezeichnet wie ich ihn aufgebaut habe. Bei den Widerständen bin ich mir nicht ganz sicher, aber normalerweise habe ich diese Werte verwendet, die sind aber nicht so genau.
Hier die Erklärung zum Plan:
Es gibt 3 Klemmen, X1 bis X3. An X1 kommen die 24V vom Netzteil (1=0V und 2=+24V), X2 ist das Signal von der Druckersteuerung, X3 ist der Anschluss für das Heizbett
Zur Spannungsversorgung:
Den Spannungsregler benötigst du weil die Vgs Spannung der Mosfets nicht überschritten werden darf und diese häufig etwa 15V beträgt (deine Schaltung wird aber mit 24V versorgt). Diese findest du im Datenblatt unter Absolut maximum Ratings (Absolute Maximum Werte) und dort bei Vgs Gate to Source Voltage (Spannung zwischen Gate => Steuereingang und Source => Bezugspunkt des Mosfet). Source ist in meinem Plan der Anschluss der mit GND verbunden ist. Im Datenblatt vom Mosfet den ich verwendet habe (IRLZ34N) steht max. +/- 16V.
Am Spannungsregler befinden sich die 2 Widerstände R1 und R2. Diese müssen, beim LM317, so dimensioniert werden das Vgs nicht überschritten wird und der Mosfet trotzdem gut durchschaltet (also wenig Wärme umsetzt). Die Formel steht im Datenblatt. Der IRLZ34N ist ein sog. Logic Level Fet, bedeutet das man ihn schon mit Logic Level (z.B. 5V) ansteuern kann und dieser schon relativ gut leitet. Beim IRLZ34N steht das er bei 1 bis 2V zu leiten beginnt (Vgs Treshold) und in Fig.1 findest du die Ströme mit verschiedenen Vgs.
Ein kleiner Hinweiß zum Spannungsregler. Der von mir im Plan verwendete Regler hat einen GND Anschluss, beim LM317 nennt sich dieser allerdings ADJ oder Adjust (Einstellen). Wenn du statt dem LM317 einen Festspannungsregler hast (z.B. 7812) dann werden R1 und R2 entfernt und der GND Anschluss (dort nennt sich der wirklich GND) fix mit GND der Schaltung verbunden.
Diode D1 dient nur dazu das wenn die Spannung kurz einbricht sich der Kondensator C3 nicht wieder entlädt. C3 ist der Puffer der Schaltung, vor dem Spannungsregler habe ich keinen Elko genommen, da das NT genug Strom liefert. Bei einer Versorgung mittels Wechselspannung würde man einen Elko benötigen da die Spannung immer wieder auf 0V sinkt.
C1 und C2 sind für kurze Stromspitzen, für die der Elko zu Langsam ist, deswegen sind diese auch keramische Kondensatoren.
R5 muss so dimensioniert werden das der Optokoppler soviel durchschaltet um den Transistor T1 zu sperren. Für den Optokoppler gilt das gleiche wie ich unten beim Transistor geschrieben habe, auch dieser hat einen Verstärkungsfaktor. Was du aber speziell hier aufpassen musst ist das du R5 nicht überlastest. Wenn du aber einen Strom von etwa 10 bis 20mA nimmst sollte dieser ausreichend durchschalten. Die Formel lautet: R=(U-Uled)/Iled => U ist bei dir die Steuerspannung vom Drucker (12, 15 bzw 19V, das weiß ich nicht), Uled ist die Spannung von der Led im Optokoppler (steht im Datenblatt, eher die Minimale Spannung nehmen), solltest du z.b. eine weitere Led einbauen wollen (als Kontrolle) musst du diese ebenfalls subtrahieren (also U-Uled1-Uled2) und Iled ist der gewünschte Strom durch die Led (als 10 - 20mA). Achte aber darauf das du nur die SI Einheiten nimmst (also V, A, Ohm). Zum Schluss musst du noch ausrechnen ob du den Widerstand überlastet hast oder nicht (P=UxI).
Somit zum Hauptteil der Schaltung. R3 und R4 sind Pullupwiderstände, diese Ziehen den Pegel der Basen auf die Ausgangsspannung des Spannungsreglers.
Fall 1 => der Optokoppler U2 wird nicht angesteuert:
Der Transistor in U2 leitet nicht, dadurch kann R3 die Basis von T1 ansteuern. T1 leitet dadurch und zieht die Basis von T2 bzw T3 nach GND. Somit sperrt T2 (weil es ein NPN ist) und T3 leitet (weil es ein PNP ist). Warum das so ist kannst du im Internet nachlesen wenn du nach Erklärungen von Bipolartranistoren suchst. Das Gate des Mosfet ist ein Kondensator (zwischen Gate und Source), deswegen stehen in den Datenblättern auch immer Kapazitäten. Diesen Kondensator entlädt jetzt T3 und der Mosfet sperrt.
Fall 2 => der Optokoppler wird angesteuert:
Der Transistor im OK leitet und zieht die Basis von T1 auf GND, T1 sperrt. Dadurch kann R4 die Basis von T2 und T3 auf die Versorgungsspannung ziehen. Somit sperrt T3 und T2 leitet die Versorgungsspannung auf das Gate weiter, der Mosfet leitet und schaltet die Last auf GND.
Würdest du T1 weglassen wäre das Verhalten genau umgekehrt, T1 ist also nur zum Invertieren des Signals verantwortlich.
Die beiden Widerstände müssen so dimensioniert werden das der max. Basis Emitter Strom (Ibe) nicht überschritten wird, aber so groß damit der Kollektorstrom (Ic) noch geschalten werden kann. Der Kollektorstrom ist direkt abhängig vom Basis Emitter Strom und dem Verstärkungsfaktor (die Zahl nach der Transistorbezeichnung also 25 bzw 40 => hFE). Deswegen sollte man bei Schaltanwendungen, wie hier eher 40 nehmen, weil der einen Verstärkungsfaktor von 250 bis 630 hat. Beim "-25" ist die Verstärkung bei 160 bis 400 und beim "-16" hat man nur 100 bis 250. Deswegen nimmt man den "-16" eher für Analogverstärkerschaltungen und den "-40" für Schaltanwendungen. Diese Werte gelten für Den BC337.
Ich hoffe ich habe es verständlich erklärt.
PS: Du kannst die Simulationssoftware kostenlos herunterladen, nennt sich LTSpice von Linear Technology.
MfG Hannes