Einfache Schaltung mit Transistor mit Raspberry Pi

Ich versuche, einen Raspberry Pi zu verwenden, um einen Satz von 4 zu steuern LEDs. Ich möchte die LEDsIn-Software mit einem GPIOPin steuern. Hier ist der Schaltplan, den ich mir ausgedacht habe ... (bitte ignorieren Sie den Draht in der oberen rechten Ecke des Diagramms, der Transistor sollte den Stromkreis herstellen oder unterbrechen)

Schaltkreis

Ich werde eine 9VBatterie verwenden, um 4 LEDsin Reihe zu schalten. Jeder LEDhat einen Spannungsabfall von 2Vund einen Nennstrom von 20mA. Daher sollte mein Widerstand den Wert von 50 Ohms(1 V/ 20 x 10^-3 A) haben. Das Diagramm zeigt einen falschen Widerstandswert.

Mein Problem ist, dass ich nicht sicher bin, was passieren wird, wenn ich den Pin des Pi mit der Basis des Transistors verbinde. Bedeutet dies, dass der Pin mit der 9VSchaltung verbunden wird und zieht, 20mAnachdem ich den Pin auf High gesetzt habe? Oder hat die Pinspannung einen eigenen Einfluss? (der Stift arbeitet bei 3.3V).

Es gibt wahrscheinlich einen besseren Weg, dies zu tun, aber ich versuche, etwas über Transistoren zu lernen, damit ich den Transistor nicht entfernen möchte.

Verstehen Sie, dass der Kollektor und der Emitter im Schaltplan kurzgeschlossen sind?
@EugenSch. Ja, ich habe in meiner Frage festgestellt, dass der Draht in der oberen rechten Ecke fehlerhaft ist und ignoriert werden sollte
Und der Grund, warum Sie nicht so viel Energie aufwenden, um Ihre Absichten richtig zu formulieren, wie Sie erwarten, dass die Leute hier antworten, ist was?

Antworten (3)

So sollten Sie den NPN-Transistor anschließen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

R_GPIO muss den Basisstrom auf etwa das Zehnfache des LED-Stroms dividiert durch die Transistorverstärkung begrenzen. Unter der Annahme einer Verstärkung von 150 bei dem angegebenen Kollektorstrom:

R G P ICH Ö = 3.3 v − 0,7 v 10 ⋅ 20 M A 150 ≈ 2 k

Hat die von Ihnen verwendete Formel einen Namen? Ich habe es noch nie gesehen und würde gerne mehr darüber wissen
Die Formel ist nur eine leicht verschleierte Form des Ohmschen Gesetzes: R = V/I. Die Spannung am Basiswiderstand ist die GPIO-Spannung minus der Basis-Emitter-Spannung des Transistors. Der erforderliche Basisstrom, um den Transistor in Sättigung zu bringen, beträgt das 10-fache [LED-Strom über der Verstärkung des Transistors].

Ein richtiger Weg, dies zu tun, ist:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Bei einem NPN-Transistor beträgt die Spannung zwischen Emitter und Basis nie mehr als etwa 0,7 Volt. Wenn in Ihrer Schaltung ein High vom Pi 3,3 Volt beträgt, würde dies den Emitter bei 2,6 Volt belassen - nicht genug, um die LEDs einzuschalten.

Auf meine Weise sollte die Kollektor- / Emitterspannung etwa 0,3 Volt betragen, wenn der Pi-Ausgang hoch ist. Der Basiswiderstand begrenzt den vom Pi-Ausgang gezogenen Strom, wenn er hoch ist.

Der vorletzte Absatz folgt nicht logisch - die Spannung kann nicht mehr als 0,7 Volt betragen, aber Sie haben nicht gesagt, dass sie nicht weniger sein kann - wenn es -5,7 V oder weniger wäre, würde das ausreichen die LEDs leuchten.
Leider bin ich ziemlich verwirrt von deiner Antwort. Wenn Sie sagen, dass der Kollektor / Emitter ungefähr sein sollte, 0.3Vhaben Sie das berechnet, indem Sie die Spannungen über die LEDs und den Widerstand von den Batterien subtrahiert haben 9 volts? Warum ist der Transistor mit beiden Massen verbunden? Ich bin mir nicht sicher, was an dem Punkt passiert, an dem der Emitterstift die Batterie und das Pi-Massekabel berührt (was passiert mit der Spannung / dem Strom?)
@CSStudent -- Das Minimum von Vce wird erreicht, wenn der Sammlungsstrom wächst. Es ist eine Eigenschaft von Transistoren, und die Nummer ist im Datenblatt aufgeführt. Im Allgemeinen liegt er jedoch bei etwa 0,3. Alles, was Sie tun müssen, ist, den Transistor hart genug zu treiben, um ihn dorthin zu bringen
@immibis Um -5,7 V zu erhalten, müssten Sie den + 9-V-Anschluss mit dem + 3,3-V-Netz des RPi verbinden, und Sie könnten die LEDs auf diese Weise aufleuchten lassen ... aber Sie wären es nicht in der Lage, sie auszuschalten.
@ W5VO Ich habe nicht gesagt, dass es nicht wahr ist; Ich sagte, es folgt nicht logisch. (Und tatsächlich, wenn Sie das tun würden, könnten Sie sie größtenteils ausschalten, indem Sie logisch niedrig = 5,7 V an die Basis anlegen.)

Diese Schaltung würde nicht funktionieren, selbst wenn Kollektor und Emitter nicht kurzgeschlossen wären. Unter der Annahme eines Spannungsabfalls von etwa 2 V an jeder Diode im eingeschalteten Zustand würde der Emitter somit bei etwa 8 V liegen - selbst wenn der Widerstand kurzgeschlossen wäre. Die Basis muss etwa 0,7 V höher sein als der Emitter, damit der Transistor eingeschaltet bleibt - etwa 8,7 V. Der Pi hat 3,3-V-Ausgänge und ist daher nicht groß genug, um den Transistor eingeschaltet zu halten

Ah, ich war mir der benötigten Differenz von 0,7 V nicht bewusst, ich dachte nur, dass eine Art Strom benötigt wird, um den Transistor auszulösen, kannte aber keine genauen Werte. Gibt es eine Möglichkeit für mich, den 3,3-V-Ausgang irgendwie zu bekommen und ihn auf den benötigten 8,7-V-Trigger zu erhöhen?
@CSStudent Ja, Peter Bennet hat den richtigen Weg gepostet, nämlich die LEDs auf die hohe Seite zu stellen.
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