Raspberry Pi als Universal FB?

[chris86]

Vielen lieben Dank für die rasante Antwort!

(Auch wenn sie mich irgendwie mehr verwirrt hat als geholfen...)

Denkst du, ein mini SMD-Widerstand mit 1/16 W reicht aus?
Oder sollte ich lieber einen mit 1/4 W nehmen, auch wenn ich dafür die schöne Schaltung nochmal umdesignen muss?
Oder eigentlich gleich einen passenden mit 2 W? (der ist dann wahrscheinlich riesig)

Und ich dachte, R3 mit 1 kOhm wäre der Ausräumwiderstand??
Habe ich da etwas durcheinander gebracht?

(Es ist übrigens auch ein Schaltplan angehängt, den ich versucht habe umzusetzen. Vielleicht ist der einfacher zu lesen?)

[FireBird]

Denkst du, ein mini SMD-Widerstand mit 1/16 W reicht aus?

Ja.

Und ich dachte, R3 mit 1 kOhm wäre der Ausräumwiderstand??

Das ist ein Basiswiderstand. Wenn Du hier ganz nach unten scrollst, die nicht beschrifteten Widerstände zwischen Basis und Emitter sind die Ausräumwiderstände.

[chris86]

Hmm dann habe ich den "Ausräumwiderstand" versehentlich an der Basis angebaut!

Wofür braucht es denn einen Basis-Widerstand?
Der war doch weder in Josefs, noch in meiner Schaltung vorgesehen. Kann man den weglassen?

Und was passiert schlimmstenfalls, wenn man den 1/16 W Widerstand mit 1.8 W betreibt?
(Habe ich das überhaupt richtig ausgerechnet?)
Bzw. Was wenn durch einen Software-Fehler die LEDs mal länger "feuern"?

[FireBird]

Schön langsam verwirrst Du mich. In welchem Beitrag hat Josef einen Ausräumwiderstand? Ich sehe nur Basiswiderstände und die braucht man um den Strom durch die Basis zu begrenzen.

[jkIT]

Der Basiswiderstand schützt den Ausgang des RasPis. Den brauchst auf jeden Fall, sonst ist der relativ direkt mit Masse verbunden. Quasi ein Kurzschluss.
Der Ausräumwiderstand zieht die Basis des Transistors schnell zur Masse, wenn der Pin auf 0 geht und schließt somit zwischen Kollektor und Emitter.

[chris86]

Ahhh, gut, jetzt verstehe ich!
Dann hatte ich den bisherigen Basis-Widerstand mit dem Ausräum-Widerstand verwechselt...

Nachdem Alex jetzt so schön vorgerechnet hat, dass 100 Ohm oder 82 Ohm ein optimaler Basis-Widerstand wäre, muss ich nochmal ganz kurz nachfragen...
@Josef: Du hattest du seinerzeit einen 10 kOhm dafür genommen, richtig? Ich hatte 1 kOhm genommen.
Wieso funktioniert das!?

Nach meiner Rechnung wird dadurch niemals genug Strom durchgelassen, um den Transistor zum Schalten zu bringen. Oder liege ich da jetzt falsch...?

(Seid nachsichtig mit mir... Ich bin leider nicht sooo der Experte, was elektrotechnische Schaltungen angeht... Finde das Thema aber sehr spannend und stelle deshalb so viele (vielleicht auch dumme) Fragen)

[jkIT]

Experte bin ich sicher keiner, alles nur Halbwissen ;-)
Aber 82 Ohm kommen mir da wenig vor. Den rpi-Ausgang sollte man sicher nicht mit 30mA belasten. Eher mit 3mA.

[FireBird]

Bei einem halben Ampere IC? Von welchen Transistor und welchen IR-LEDs sprechen wir?

[jkIT]

Jetzt bin ich überfordert

[FireBird]

Ist nicht ganz offensichtlich, aber die Frage ging an den Schaltungsdesigner Chris.

[chris86]

Ist nicht ganz offensichtlich, aber die Frage ging an den Schaltungsdesigner Chris.

Oh, das ist tatsächlich auch an mir vorbeigegangen...

Ich hatte an den folgenden Transistor gedacht, da dieser (a) bis 800 mA unterstützt, (b) eine hohe Verstärkung aufweist und (c) beim Platinenhersteller vorrätig ist:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810151 ... C88138.pdf

Alternativ (billiger, aber nach meinem Eindruck auch deutlich schlechter) käme dieser in Frage:
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Chang ... _C2145.pdf

(Gerne könnt ihr mir aber auch einen anderen empfehlen! Wenn man auch einen mit 500 mA nehmen kann, dann ist die Auswahl deutlich größer.

Für die LEDs würde ich die Harvatek HE3-245AC nehmen (https://www.datasheets360.com/pdf/575679580042897967),
oder alternativ diese vom Platinenhersteller https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/19121 ... 405271.pdf

(Beide unterstützen im Pulse-Betrieb bis zu 1 A, um eine möglichst gute Lichtausbeute zu erzielen.)

[chris86]

Experte bin ich sicher keiner, alles nur Halbwissen ;-)
Aber 82 Ohm kommen mir da wenig vor. Den rpi-Ausgang sollte man sicher nicht mit 30mA belasten. Eher mit 3mA.

Sollte ich dann doch besser für weniger "Belastung" sorgen?
Vielleicht mit einem 560 Ohm Basis-Widerstand? 2,6 V / 560 Ohm = 4,64 mA (minus 0,7 mA durch Ausräumwiderstand)

Bei einem halben Ampere IC? Von welchen Transistor und welchen IR-LEDs sprechen wir?

Wie würdet ihr denn bei den genannten Komponenten die Dimensionierung wählen?

[FireBird]

Es geht nicht darum, andere Bauteile zu empfehlen, sondern ich wollte einfach wissen, welche Parameter die Teile haben. Das wäre fast so, als würdest Du sagen „Mein Programm funktioniert nicht“, rückst aber die Sourcen nicht heraus.

Um einen Deiner Punkte anzusprechen: wenn Du möchtest, dass die LED einen Softwarebug überlebt, musst Du die Schaltung auf den maximalen Dauerstrom, also 100mA in Deinem Fall, auslegen. Dann macht es auch Sinn, die Verlustleistungen der Widerstände zu berechnen. Hier kommt natürlich viel weniger Licht heraus, als wenn sie mit den max. 1A gepulsten Strom betrieben werden. Aber das musst Du entscheiden.

Und nun zum Basiswiderstand: laut Features im Datenblatt ist der Transistor bei Ic=500mA und Ib=50mA in der maximalen Sättigung. Also klingt unsere Berechnung schon plausibel. Josef hat natürlich Recht, dass der Raspi diesen Strom nicht liefern wird. Eine Recherche (ohne Datenblatt) liefert max. 16mA als häufigste Antwort. Genau genommen müsste man nach dem Datenblatt des von Deinem Raspi verwendeten Broadcom-Chip suchen.

[chris86]

Was ich gefunden habe, ist, dass die GPIO-Ausgänge bei 2-16 mA nicht kaputtgehen und idealerweise mit 3-8 mA betrieben werden sollten.
Dafür würde der 560 Ohm Widerstand (ca. 5 mA) ja gut passen.
Oder würdest du die 8 mA oder gar 16 mA ausreizen?

In meiner alten Schaltung mit BC337 Transistor hatte es ja sogar auch mit 1kOhm noch funktioniert.
Aber ich weiß halt nicht, was passiert, wenn der Transistor nicht in der maximalen Sättigung ist...

[FireBird]

Das klingt so, als könnte man die Ausgänge programmieren. Wenn das Datenblatt sagt, dass der Strom zur Verfügung steht, würde ich es auch ausnützen. Wenn dieser Transistor in der vollen Sättigung ist, fallen ca. 0,1V zwischen Collector und Emitter ab. Ist er weniger gesättigt, steigt die Uce und Ic sinkt.

[chris86]

Man kann die Ausgänge programmieren, ob sie HIGH oder LOW sein sollen.
Die Spannung ist immer 3.3V und die Stromstärke lässt sich nicht "programmieren", sondern hängt vom Verbraucher ab.
Der Bereich 2-16 mA (Maximum) oder 3-8 mA (ideal) ist experimentell untersucht worden und findet sich auf verschiedenen Webseiten.

- Wäre dann vielleicht 330 Ohm oder 270 Ohm ein guter Wert für den Basis-Widerstand?
(3.3 V - 0.7 V*) / 330 Ohm = 7.9 mA
(3.3 V - 0.7 V*) / 270 Ohm = 9.6 mA

* ist das der korrekte Wert für den Spannungsabfall im Transistor?

- Ist das überhaupt ein "guter" Transistor?

- In meiner Referenzschaltung mit dem BC337 (https://www.mouser.de/datasheet/2/308/B ... 310028.pdf) funktionierte das Ganze ja gut mit 1kOhm. Das ist für mich jetzt rechnerisch nicht erklärbar. Oder ist dieser Transistor einfach so sehr "anders"?

[FireBird]

Der Bereich 2-16 mA (Maximum)

Ich weiß, dass Du das Internet zitierst, aber die Aussage ist widersinnig. Wenn der Ausgang nicht irgendwie konfigurierbar ist, kann der Maximalstrom kein von-bis-Wert sein. Entweder kann ich 16mA saugen, oder nicht. Es kann die zusätzliche Einschränkung geben, dass ich nicht 16mA von allen Pins gleichzeitig saugen darf, aber das ist ein eigener Punkt in den Datenblättern.

Einzige Möglichkeit, wo es zwei unterschiedliche Werte geben kann (aber auch da kein von/bis), sind Source-Current (der Pin ist HIGH und liefert Strom an eine Last) und Sink-Current (der Pin ist LOW und saugt Strom von einer Last).

Der Transistor ist super, nimm meinetwegen ideale 8mA und jetzt bau das Ding endlich.