Schalten von 9 V mit einem NPN-Transistor und einem Arduino

Zunächst möchte ich sagen, dass ich kein Elektrotechniker bin. Bitte nehmen Sie Kontakt mit mir auf. Ich habe keine Skizze für das, was ich erreichen möchte, aber ich hoffe, ich kann es in Ordnung erklären.

Ich habe einen NPN-Transistor (speziell 2n2222) und mache Folgendes.

• Schließen Sie die 9-V-Batterie an den Transistorkollektor an
• Verbinden Sie die Transistorbasis mit dem Arduino PWM-Ausgangspin (1k Transistor dazwischen).
• Verbinden Sie die Masse der 9-V-Batterie mit der Arduino-Masse
• Schreiben Sie eine for-Schleife (i = 0-255), die alle 100 ms um 1 erhöht wird, und führen Sie analogWrite (PWMOutputPin, i) aus.

Ich nehme dann ein Multimeter, um die Spannung zwischen Masse und Emitter zu messen. Ich erhalte Werte zwischen 0 und 4,5 Volt, während die Batterie etwa 7,68 V enthält, indem ich sie direkt messe.

Ich dachte, der Zweck des Transistors ist es, die volle Spannung zwischen Kollektor und Emitter zu senden, vorausgesetzt, es wird genügend Spannung an die Basis gesendet. Ist das richtig? Mache ich etwas falsch?

Die von Ihnen beschriebene Schaltung ist ein Emitterfolger - die Emitterspannung folgt der Basisspannung und ist immer etwa 0,7 Volt negativ von der Basis. Dem Transistor ist es egal, wo Sie denken, dass "Masse" ist, sein Betrieb hängt nur von den Spannungen zwischen seinen Pins ab.

Wenn Sie den Emitter erden und Ihre Last zwischen den Kollektor und die positive Versorgung legen, können Sie der Versorgungsspannung über der Last sehr nahe kommen, wenn der Arduino-Ausgang hoch ist. Sie sollten einen Widerstand von ungefähr 1 K zwischen dem Arduino-Ausgangspin und der Transitorbasis haben, um den Basisstrom und die Belastung des Arduino-Ausgangspins zu begrenzen.

Was Sie tun, ist "High-Side-Switching". Die Spannung an Basis und Masse ist viel niedriger als die Spannung an Kollektor und Masse. Sie schalten also abzüglich des Abfalls an Transistor. Da der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter (V _BE ) bei Sättigung typischerweise 0,6 beträgt, sehen Sie die Spannung vom Arduino (ungefähr 5 V) abzüglich dieses Abfalls.

Da Sie ein Gerät vom Typ N verwenden, möchten Sie eine "Low-Side-Umschaltung" durchführen. Der Emitter ist mit Masse verbunden und die Spannung wird zwischen der Hochversorgung und dem Kollektor gemessen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

R1 sollte so dimensioniert sein, dass genügend Strom durchgelassen wird, um den Transistor zu sättigen, ohne dass V _BE dazu führt, dass die Versorgungsspannung zu stark durchhängt.

Wenn Sie dennoch eine High-Side-Umschaltung einer höheren Spannung durchführen möchten, sollten Sie stattdessen zu einem Gerät vom Typ P wechseln und ein Gerät vom Typ N davor stellen, um es umzuschalten.

^{simulieren Sie diese Schaltung}