ベースへの入力電圧が低くてトランジスタをオンにできない場合の対処

センサーからの電圧をベースに流し、トランジスタをスイッチとして使用して、LEDを点灯させたいです。

センサーからの電圧が低く、ベースエミッタ間飽和電圧以上の電圧にならないので、
トランジスタがオンになりません。

この場合、どうすれば、トランジスタをオンに出来ますか?
図に書き込んで頂けると幸いです。

トランジスタを確実にオンにするため、ベースへの電圧を1.5vにしたい場合、
センサーからの電圧と別に、あと0.9vを追加で流してやれば良いような気がするのですが。

24vから抵抗分圧で、0.9vを引っぱってきて、ベースにつなぎ、
センサーの出力の所に、ショットキーバリアダイオードを設けておけばと思ったのですが、うまくいきません。

ベースに、センサーの0.6vと、引っぱってきた0.9vを並列につないだところで、
ベースへの電圧が1.5vになる気がしません。


図では省きましたが、センサーのGNDは、24V電源のマイナスとつながっています。

トランジスタの変更は不可です。ベースエミッタ間飽和電圧は1.0vの場合で教えて下さい。

質問者からの補足コメント

• すみません。図のLEDの向きが逆でした。ご了承下さい。

    補足日時：2016/12/04 18:12

• 追伸すみません。
  可能でしたらダイオードは使わずに、抵抗器のみの追加で解決出来れば幸いです。
  解決にダイオードが必須の場合、ダイオード有りでお願いいたします。

    補足日時：2016/12/04 18:16

• トランジスタの変更は不可です。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/12/04 18:33

No.6 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2016/12/05 22:49

トランジスタの「ベース・エミッタ間飽和電圧1.0V」は「閾値(ON、OFFが切替る電圧)が1.0V」と解釈しました。

センサーの出力電圧はHighレベルが0.6V、Lowレベルが0.2Vで計算しています。
この条件で抵抗値を計算してみました。
トランジスタのベース・エミッタ間の10Kを削除。
ベースとセンサー間に R1＝2.2KΩ を挿入。
ベースと24Vの＋との間に R2＝100KΩ を挿入。
これでたぶん大丈夫。
この場合センサー出力が0.2Vではベース電圧は0.7VとなりLEDは消灯。
センサー出力が0.6Vではベースは1.10VとなるのでLEDは点灯。(実際にはベース電流が流れるためほぼ1V以上にはならない)


ところで一般的なトランジスタの閾値は約0.6Vです。上記の1.0Vはベースに抵抗を内蔵している複合型のデバイスではないでしょうか？
閾値0.6Vに対しても計算してみました。
R1＝1KΩ、R2＝100KΩ で良いでしょう。
この場合、センサー出力が0.2Vのときベース電圧は0.43VでLEDは消灯
同0.6Vの時、ベースは0.83Vとなり点灯します。(実際にはベース電流が流れるためほぼ0.6V以上にはならない)

もしセンサー出力にかかわらずLEDは点灯したままになるようでしたらR2を150～220KΩにしてみてください。
逆に全く点灯しないならR2を47KΩ程度に小さくしてみてください。
それでもダメなら再度ご質問を・・・

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/12/05 09:05

センサーの特性がわからんと回路は提示出来ませんね。

無負荷の電圧なのかは知りませんが、
それしかわからないならOPアンプ入れるのが安直
かつ確実でしょう。

No.4 回答者： inara 回答日時： 2016/12/05 07:23

センサの出力に何もつながないで、テスターなどで電圧を測定したときでもセンサの出力は0.6V以上にならないのですか？

センサの出力に何もつながないときは1V以上の電圧が出ていて、センサの出力にトランジスタをつなぐと出力電圧が0.6Vくらいに落ちてしまうのなら、センサの出力インピーダンスが高いことが原因と思われます。

トランジスタの変更が不可なら改善は難しいですが、PNPトランジスタを追加していいのなら、添付図のようにすれば、センサの出力インピーダンスが高くてもLEDを点灯させることができます。

添付図の可変抵抗(VR)を調節することで感度の調整ができます。添付図下の特性は、センサ出力（V1）に対するLED電流を回路シミュレータで見た結果ですが、VRのスライダの位置をAにしたとき、センサ出力が0.7V以上でLEDが点灯し、スライダの位置をBにしたとき、センサ出力が0.2V以上でLEDが点灯するようになります。トランジスタからセンサに流れ込む電流は10μA以下なので、センサの出力インピーダンスがよほど高くない限り動作するはずです。

No.3 回答者： tekcycle 回答日時： 2016/12/04 19:33

センサーのGNDと24V電源のGNDだかマイナスだかの間に入れれば、と思いましたが。

いずれにしても、上手く行きません、じゃなくて、何がどうなったのか、きちんと測定しないと。
トランジスタのベースと繋げずに、センサーがONになった場合、ショットキを入れるとセンサーの出力は電源のマイナス側から相対的に何Vになったのか、
トランジスタのベースと繋ぐとどうなるのか。

そもそも、LEDはどんな物で、何アンペア流れているのですか？
そのトランジスタをONするのに十分な電流を、センサーは供給できるのでしょうか？

手っ取り早いのは、コンパレーターを間に入れて(電圧注意)、センサーが0.5～0.6Vになればコンパレーター出力を1Vにするような回路を組めば、と思いますが。
コンパレーター出力では電流が足りない場合は、更にトランジスタを噛まして、1V電圧でセンサーやコンパレーターの出力よりは大きな電流を作れば、と思いますが。

なお、LED回路のトランジスタのON電圧が1Vというのは間違いないのでしょうか？
0.7～8V、その倍、というのなら理解し易いのですが。
ONしたときは、ベースが何ボルトで何アンペアだったのか、測定した方が良いような気がします。
1Vであれば、ベースに抵抗が付いているんだろうと思います。
本来ベースっぽい所に入るはずの電圧とベース電流に対してその抵抗値でベース電圧0.7～0.8V、且つベースに必要な電流を調整してそうです。

念のため。
LED自体は電圧による制御は不可能だと思って下さい。
電圧制御で安全に使用するなら、発熱が無視できるくらいの微弱電流しか流せません。定格の半分もは流せないでしょう。
電流制御にどこかでトランジスタを使用している可能性は大です。
それが、あなたが書いたそのトランジスタじゃ無ければ良いのですが。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2016/12/04 19:04

先ず、「センサー」の基準電圧が無いので、回路図とは言えません。

回路の評価を受けたいならば、省いてはいけません。
センサーの出力も、電圧源なのかが疑わしいところです。
内部抵抗や逆流防止の有無も解りません。

回路図の改善策は、
1)　24V+～ベース間に抵抗を追加して、VBEスレッショルド点より下に固定します。抵抗値はベース電流の関係から決定します。
2)　「センサー」出力～ベース間にダイオードを入れて、VBEとでスイッチング動作をさせます。
3)　LED電流が計算上無限大となり、簡単に壊れる回路です。
　制限抵抗を入れてください。トランジスターの消費電力も分担できます。

No.1 回答者： メケポン 回答日時： 2016/12/04 18:19

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