Steuern Sie 12 Solenoide mit einem Himbeer-Pi

Aus dem Datenblatt geht hervor, dass der TIP120 eine minimale Stromverstärkung von 1000 hat (wahrscheinlich etwas mehr bei 1,4 A, siehe Abbildung 1). Das bedeutet, dass bei 1,4A Magnetstrom durch den Kollektorpin mindestens 1,4mA vom Raspberry Pi in den Basispin eingespeist werden müssen. Für diese Art von Schaltanwendung sollte der Transistor jedoch "stark" eingeschaltet werden, und dies geschieht, indem mehr Basisstrom in den Transistor geleitet wird - vielleicht das Vierfache der minimalen 1,4 mA oder 5,6 mA.

Der maximale Ausgangsstrom des Raspberry Pi über alle GPIO-Pins beträgt 50 mA (siehe diese Frage und die darin enthaltenen Links), mit maximal 16 mA pro Pin. Dies bedeutet, dass Sie mit dem TIP120-Transistor nur maximal 8 Magnetspulen gleichzeitig mit Strom versorgen können. Wenn dies akzeptabel ist (und Sie diese Grenze in der Software erzwingen), sollte die folgende Schaltung ausreichen. Ich denke, das ist ungefähr das, was Sie vorschlagen, aber die LED hat sich bewegt, um den Stromverbrauch zu minimieren, der vom Raspberry Pi benötigt wird.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Die Widerstände werden wie folgt berechnet. Gemäß Abbildung 2 des Datenblatts ist V_BE (sat) = 1,6 V oder so ungefähr bei 1,4 A Kollektorstrom. Dies bedeutet, dass die Basis des Transistors im eingeschalteten Zustand auf 1,6 V liegt. Im eingeschalteten Zustand liegt der Raspberry Pi-Pin bei 3,3 V, daher benötigen wir einen Basiswiderstand R1, der die erforderlichen 5,6 mA Strom liefert, vorausgesetzt, es liegen 3,3 V-1,6 V = 1,7 V an. Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes ist R = V / I = 1,7 / 0,0056 = 300 Ohm.

Die Spannung am Kollektor des Transistors beträgt im eingeschalteten Zustand etwa 0,8 V (Datenblatt Abbildung 2, V_CE (sat) Abbildung). Unter der Annahme, dass ein paar Volt an der LED abfallen, bedeutet dies, dass ein Widerstand von 1 kOhm für R2 etwa 9 mA durch die LED liefert - ein Wert, der für die meisten LEDs geeignet ist, aber überprüfen Sie das Datenblatt für Ihre spezielle LED.

Die über dem Solenoid angeschlossene Flyback-Diode könnte, wie vorgeschlagen, leicht eine 1N4004 sein, aber eine schnelle Schottky-Diode, wie dargestellt, ist geringfügig vorzuziehen.

Da die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors etwa 0,8 V beträgt und der Strom etwa 1,4 A beträgt, gibt der Transistor etwa 0,8 V * 1,4 A = 1,12 Watt Leistung als Wärme ab, wenn er eingeschaltet ist. Obwohl das Datenblatt 2 W als maximale Verlustleistung angibt (bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C), wird das Gerät wahrscheinlich heiß – 100 °C oder mehr. Ich würde empfehlen, auf jeden Transistor einen kleinen Kühlkörper zu setzen.

Wenn Sie alle 12 Magnetventile gleichzeitig betreiben möchten, müssen Sie einen anderen Transistor verwenden, und ein MOSFET-Typ ist wahrscheinlich die beste Wahl. Es sind VIELE verfügbar, aber etwas wie das NXP PSMN017-30PL ( http://www.farnell.com/datasheets/1596019.pdf ) oder PSMN022-30PL würde sehr gut funktionieren. Es könnte den TIP120 in der Schaltung unten ohne weitere Änderungen an der Schaltung ersetzen - und würde keinen Kühlkörper benötigen.

Scheint mir gut. Die als Leistungsschalter verwendeten Transistoren sind möglicherweise nicht die besten - ihre Gleichstromverstärkung bedeutet, dass Ihr R-Pi VIEL Basisstrom in jeden Transistor ausgeben muss (und mit 12 ist das weit mehr als Ihr R-PI kann oder sollte gleichzeitig aus), insbesondere wenn Sie den besten (niedrigsten) Spannungsabfall über dem Transistor wünschen. Ich schlage vor, Sie erhalten einen MOSFET mit einer sehr niedrigen Einschaltspannung (1-2 V VGS-Schwellenwert).

Sie können einen 3-Zellen-Li-Po-Akku mit einer beliebigen Amperestunden-Kapazität verwenden, die Sie für die ungefähre Betriebsdauer benötigen. Wenn Sie ständig 1,4 A ziehen, versorgt Sie ein 5-A-Stunden-Akkupack für ~ 3 Stunden bis auf 11 V, wenn die Dinge wahrscheinlich nicht mehr funktionieren, für 12-V-Geräte. Wenn Sie die Solenoide im Durchschnitt nur 10 % der Zeit aktiviert haben, erhalten Sie natürlich ~ 30 Stunden Batterieladung.

Ich schlage vor, dass Sie einen 5-Watt-Leistungswiderstand (vielleicht 8 Ohm, für 1,4 A bei 12 V) nur für den Fall von Kurzschlüssen einsetzen, aber einen, der Ihr Gerät im normalen Betrieb nicht einschränken sollte. Ich denke, Sie sollten jedoch mit diesen Werten spielen!